浮选—起泡剂的作用机理及常用起泡剂
选矿药剂第7章 起泡剂
浮选硫化铜矿、硫化铅锌矿的结果表明，该起泡剂可以完全代替松醇油。
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7.2 合成醇类起泡剂
二、C6~C8混合醇
（二） C6~C8混合醇的组成和性能
另一种C6~C8醇是利用石油化工副产物戊烯、己烯、 庚烯的混合物，经羰基合成制成，在200×101325Pa气压、温度 150~200℃、钴催化剂存在下，与一氧化碳及氢气作用，生成醛； 再经氢化还原而得己醇、庚醇、辛醇的混合物，最后经过分馏除 去未反应的烯烃及其副产物。
1. 焦油脱水； 2. 分馏和提取酚钠
C6H5OH+NaOH→C6H5ONa+H2O
3. 酚钠分解制取粗酚；
C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3 2C6H5ONa+CO2+H2O→2C6H5OH+Na2CO3
4. 粗粉蒸馏。
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7.1 天然起泡剂
四、甲酚酸 （一）甲酚酸的提取——流程图
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7.1 天然起泡剂
一、松油 （二）松油的性质 松油为一种组成不定的萜类混合物，其主要成分为α萜烯醇(约占55~65%)：，其次为α-封醇、萜烯-1-醇，萜烯4-醇、松油脑、龙脑等，比重为0.88~0.94，为淡黄色至棕 色液体。一般而言，比重越大的松油色泽越深，含萜烯醇 越少。作为起泡剂的标准松油呈淡黄色，有良好的气泡性 能二捕收性能极小，若含杂质较多，起泡性能降低并有捕 收性能。 松油通常作为浮选硫化矿的起泡剂，工业上用作起泡 剂的松油有一定的捕收能力，也可用于浮选天然疏水性好 的矿物，如辉钼矿、石墨、自然硫及煤等。
OH O +H+
关于浮选的四个基本问题
一、加大起泡剂用量是否可以升高精煤灰分？1、首先回顾一下起泡剂的作用机理，起泡剂是异极性分子，通过分布在气泡表面的单分子层来降低气泡的表面张力，在表面形成水化层，达到维持气泡的稳定性和促使气泡破裂的目的，从而产生大量我们所需尺寸的气泡。
2、当减小起泡剂用量时，气泡表面的起泡剂分子覆盖就达不到要求，没有把气泡的表面张力降低到维持稳定的大小，所产生的泡沫会有脆性，即容易破裂，从而产生了煤粒脱落并重选的目的，即“二次富集作用”，这样就降低了浮选精煤的灰分。
3、当增大起泡剂用量时，各室的泡沫层会变厚，气泡变小、坚韧、有弹性，大量泡沫重叠如蜂窝状，使气泡发粘，正如以上加强二次富集作用一样，这里会减弱二次富集作用，会在气泡表面吸附较多的细粒和细泥，尤其是当原煤中的细泥含量高时，表现得尤为突出，这样就升高了浮选精煤的灰分。
同时，当起泡剂用量过多时，多余的起泡剂分子会在煤粒表面已形成的捕收剂油膜上产生反射吸附，这样反而又增大了煤粒表面的亲水性，从而造成跑煤，升高精煤的灰分。
4、前面只是说到了起泡剂对灰分的影响，另外起泡剂对水分也有影响。
当用量小时泡沫层覆盖不了液面，液面低就刮不出泡沫，液面高就刮水；用量大时泡沫发粘，刮入泡沫槽后，流动性极差，总之无论用量大小都会在一定程度上影响精煤产品的水分。
二、加大捕收剂用量是否可以升高尾煤灰分？1、捕收剂的作用机理是：捕收剂是非极性分子，容易与煤粘附，而不容易与矸石粘附，这就是捕收剂是作用机理。
2、当减小捕收剂的用量时，缺少粘合剂的气泡就不能充分的吸附煤粒，只有较容易吸附的细粒煤会被吸附，较大颗粒的煤会随尾矿排出，从而降低了尾矿的灰分。
3、当加大捕收剂的用量时，过量的油滴会将矸石颗粒带入泡沫中，增大精煤灰分。
当捕收剂用量过大时，会产生消泡作用，对起泡剂分子在气泡表面产生排挤作用，使气泡稳定性下降，气泡易兼并或破灭，进而使产率大幅下降，而精煤灰分则始终上升。
4、捕收剂对水分的影响，用量少时，精煤泡沫中虚泡多，影响脱水；捕收剂多时，泡沫发脆，脱水效果比较好。
固体废物的物化处理
固体废物的物化处理是利用物理化学反应过程对固体废物进行处理的方法，常见的是浮选、溶剂浸出、稳定化/固定化处理等第一节 浮选一、 浮选原理浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通过空气形成无数细小气泡,使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层,然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内,通过适当处理后废弃. 二、浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂（1）捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性,使其易于向气泡附着。
异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类 常用的捕收剂非极性油类捕收剂：煤油、柴油等异极性捕收剂(heteropolar collector ）异极性捕收剂的分子由极性基（亲固基）和非极性基（疏水基）组成，如黄药（ROCSSNa ）和羧酸（RCOOH ）或羧酸盐(RCOONa ）等。
其捕收对象主要取决于极性基的选择性吸附。
非极性捕收剂(non —polar collector)不含极性基的有机烃类，如煤油、柴油等,对具有天然可浮性的物料具有增强作用。
（2）起泡剂：表面活性物质，主要作用在水—气界面上使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并,增大分选界面,提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。
常用的起泡剂：松醇油、脂肪醇等.松醇油的主要成分为α-萜烯醇（C10H17OH ）结构式为：（3)调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件.三、浮选工艺 包括调浆、调药、调泡三个程序。
（1）调浆：浮选前料浆浓度的调节,它是浮选过程的一个重要作业。
一般，调整剂系列pH 调整剂 活化剂 抑制剂 絮凝剂 分散剂 典型代表酸、碱 金属阳离子、阴离子HS －、HSiO3－等 O2、SO2和淀粉、单宁等 腐植酸、 聚丙烯酰胺 水玻璃 磷酸盐浮选密度较大、粒度较粗的废物颗粒，往往用较浓的料浆;反之浮选密度较小的废物颗粒，可用较稀的料浆。
(完整版)浮选药剂的分类及用途分析
浮选药剂的分类及用途分析在浮游选矿过程中，为有效地选分有用矿物与脉石矿物，或分离各种不同的有用矿物，常需添加某些药剂，以改变矿物表面的物理化学性质及介质的性质，这些药剂统称浮选药剂。
浮选药剂按其用途可分为五类：捕收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂、调整剂一、捕收剂，改变矿物表面疏水性，使浮游的矿粒黏附于气泡上的浮选药剂。
捕收剂的种类很多，按其离子性质可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型；按其应用范围可分为硫化矿捕收剂、氧化矿捕收剂、非极性矿物捕收剂和沉积金属的捕收剂。
常用的硫化矿捕收剂有黄药、黄药衍生物、黑药、白药、苯并噻唑硫醇、苯并咪唑硫醇、苯并嗯唑硫醇等。
氧化矿捕收剂主要有脂肪酸及其钠皂、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、磷酸酯、砷酸酯、脂肪胺及其盐、松香胺、季铵盐、二胺及多胺类化合物、两性表面活性剂等。
油类捕收剂，如煤油、柴油等。
捕收剂在矿物表面的作用有物理吸附、化学吸附和表面化学反应。
捕收剂的吸附与矿物浮选行为有密切关系。
在一定的捕收剂浓度范围内，随着药剂浓度提高，吸附量增大，浮选回收率显著上升；浓度达到相当值后，回收率随浓度及吸附量提高的幅度变小；捕收剂浓度过高时，吸附量还可继续增大，但浮选回收率却不再升高，甚至反而下降。
因此，在浮选过程中要正确掌握捕收剂的用量，以获得最佳效益。
二、起泡剂：浮选矿浆中气泡的形成,主要依赖于浮选设备中各种类型的充气搅拌装置,以及向矿浆中添加适量的起泡剂(frothers)。
起泡剂一般均为表面活性剂，其分子结构由非极性的亲油（疏水）基团和极性的亲水（疏油）基团构成，形成既有亲水性又有亲油型的所谓的“双亲结构”分子。
亲油基可以是脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基或带O、N等原子的脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基；亲水基一般为羧酸基、烃基、磺酸基、硫酸基、膦酸基、氨基、腈基、硫醇基、卤基、醚基等。
起泡剂加到水中，亲水基插入水相而亲油基插入油相或竖立在空气中，形成在界面层或表面上的定向排列，从而使界面张力或表面张力降低。
第二章_浮选药剂及其作用原理
氧化(%) 分解(%) 氧化(%) 分解(%) 氧化(%) 分解(%) 氧化(%) 分解(%) 0 1 2 3 4 5 6 无 0.7 1.6 2.0 2.0 2.0 2.0 无 1.0 2.0 2.0 3.0 3.0 3.0 无 1.3 4.1 5.9 7.9 8.4 8.8 无 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 3.0 无 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 无 1.0 2.0 3.0 3.8 4.4 4.7 无 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 无 1.1 1.7 2.5 3.6 4.0 4.0
2.3.2起泡剂起泡过程的作用原理
防止气泡兼并
增大气泡机械强度
2.4调整剂及其作用
2.4.1抑制剂及抑制作用机理 1.溶去原有的捕收剂油膜
CN
2.将捕收剂离子由矿物表面排除
用于含石英的氧化铁矿（赤铁矿和磁铁矿） 的反浮选，铁矿物的抑制剂可以为氢氧化 钙、苛性淀粉、碱或者少量的硫化钠。
脂肪酸（COOR）及其皂的亲固基COO-中 存在一个羧基 , 从而造成亲固基有较大的 极性和水分子的作用能力较强。
有机酸及其皂有三方面来源 : 动植物油脂 经水解而得到的饱和及不饱和脂肪酸的混 合物，工业副产品 , 如造纸工业所得的副 产品-塔尔油；有机合成产品, 如氧化石蜡、 氧化煤油、石油磺酸盐等。
亲水基（亲固基） COO-或NH3+
疏水基（亲气基） R
脂肪酸类捕收剂作用机理
脂肪酸类捕收剂作用机理
2.2.6非极性油类捕收剂
非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、脂环 烃和芳香烃。主要包括：煤油、柴油、变 压器油、焦油。 非极性烃类油化学活性差，在水中不解离 成离子、溶解度小、疏水性强，对呈分子 键的、天然疏水性强的矿物表面具有良好 的吸附性能（也是捕收机理）。
浮选第四讲(起泡剂、调整剂)
Fe(OH)3
X-
FeS2
FeS2
FeS2]Fe(OH)3+酸FeS2]
酸(acid)和碱(alkali)能消除矿物表面的碱性亲水 膜或矿泥(slime)，从而起到活化作用。 FeS2]Fe(OH)3+3H2SO4FeS2]+Fe2(SO4)3+H2O FeS2]Ca(OH)2+Na2CO3FeS2]+CaCO3+NaOH 另外，氧(oxygen)也具有活化作用，轻微氧化硫化 矿物，有利于硫化矿物的浮选。
由于ZnSO4为无氰工艺(cyanide-free process)， 故受到重视。
3）氰化物(cyanide)
性质： ① 易溶于水，可以水解。 NaCN=Na++CNCN-+H2O=HCN+OH故酸性条件下产生大量有毒HCN气体，只能在碱性矿浆 中使用。 ② 和很多金属离子(Zn2+、Cu2+、Fe2+等)生成络合物(离 子)complex，消除矿浆中的活化离子，如： 2Cu2++4CN-Cu2(CN)2+(CN)2 Cu2(CN)2+2CN-2Cu(CN)2故可抑制被Cu2+活化的ZnS，消除矿浆中或ZnS表面的 Cu2+。
工作气泡：直径为0.2mm气泡。
0.2mm气泡占整个泡沫表面积70％以上，如聚烷基 乙醇醚、三乙氧基丁烷等
强起泡剂
中等起泡剂
0.2mm气泡占50％~70％的为，如已 醇、辛酵、戊醇等；
弱起泡剂
0.2mm气泡小于50％，如松油、环己醇、甲酚和酚等。
三、起泡剂的表面活性 不明显 显著降低水 的表面张力
（3） 起泡剂应有适当的溶解度。 2、对起泡剂的要求： 1）无捕收作用；
3浮选药剂
浮选Flotation
三、硫氮类捕收剂
通式：
3浮选药剂
O：3.5、N：3.1、P:2.1
常见品种：
浮选Flotation
3浮选药剂
乙硫氮由二乙胺、硫化碳和苛性钠反应而成，其反应式为：
乙硫氮为白色结晶，无味，易溶于水及酒精，在酸 性介质中易分解，在空气中能吸潮分解。对铅、铜等硫 化矿物，有良好的选择性及捕收作用。
3浮选药剂
极性基：能使捕收剂有选择性并较牢固地吸附在矿物表 面的活性官能团，常称之为亲固基。 非极性基（即烃基）：捕收剂中能使矿物表面疏水的 另一组成部分，常称为疏水基。
浮选Flotation
3浮选药剂
电负性：H 2.1；C 2.5；O 3.5；S 2.5；Na 0.9 烃基中的H、C电负性差值不大——非极性基 亲固基中各个元素的电负性相差较大——也叫极性基。
浮选Flotation 二、黑药
3浮选药剂
黑药是重要性仅次于黄药的硫化矿捕收剂，其成分为 烃基二硫代磷酸盐。
R：芳香基或烷基，如苯酚、甲酚、苯胺、甲基胺、环己氨基、乙基、丁基等
Me：代表阳离子，H+时称酸式黑药，K+时称钾黑药，
Na+时称钠黑药，NH4+时称胺黑药。
浮选Flotation
常见的几种黑药：
各种金属与黄药生成的金属黄原酸盐溶度积大小大致为： 第1类：汞、金、铋、锑、铜、铅、钻、镍（溶度积 <10-10）； 第2类：锌、铁、锰（溶度积<10-2）。 黄药对有色金属硫化矿中的脉石矿物（如石英、方解石、 白云石等）没有捕收作用---黄药与碱土金属离子（如Ca2+、 Mg2+、Ba2+等）反应生成的黄原酸盐易溶于水。
起泡剂工作原理及种类详细介绍
起泡剂工作原理及种类详细介绍-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII起泡剂作用及性能介绍一、起泡剂作用二、作用：降低界面表面张力，促使空气在矿浆中弥散，形成小气泡，并防止气泡兼并，增加分选界面，提高气泡的稳定性。
三、浮选对起泡剂的要求及其分类2.1泡沫浮选在异极性表面活性物质存在的纯水，矿浆中充气形成细小和比较坚韧的气泡或泡沫，气泡上浮到水面形成具有一定稳定性的细小气泡聚集层，此层为泡沫层。
其中两相泡沫是由气、液两相形成的泡沫。
三相泡沫是由气、液、固三相形成的泡沫，或称矿化泡沫矿化气泡。
2.2起泡剂简介能促使在介质中形成大量大小适宜和具有一定稳定性泡沫的物质。
主要有醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有机异极性表面活性物质。
2.3对起泡剂的要求及其应具备的条件（1）起泡剂一般应是具有适宜结构的有机异极性表面活性物质，由两部分组成: 一端为极性基, 亲水;另一端为非极性基 ,亲气。
起泡剂能在气一液界面上定向吸附和排列，起泡性能决定于极性基和非极性烃基的性质。
a 极性基：最好：-OH(羟基)、醚基,两类极性基是理想的极性基团水化作用强,无捕收作用,PH值影响小。
其它，-COOH、-NH2（氨基）、-SO3H （磺酸基等）起泡能力强，亲固性强，PH值影响大。
b 非极性基：起泡剂是以整个分子发挥起泡作用的。
理论上非极性基可由任何一种类型的烃基构成，但烃基长度、分子量、结构类型属性对起泡性能均有影响。
c 极性基：非极性基与起泡性能的关系（后一节讲述）。
（2）在矿浆中要有适当的溶解度。
1）溶解度大：在气液界面吸附少，甚至不具有起泡性能，起泡速度快，气泡脆，泡沫层结构疏松，用量大，H3COH 、 H3CH2COH。
2）溶解度小：滞留矿浆表面，起泡速度慢，泡沫结构致密，气泡寿命长，浮选过程难以控制。
3）适当溶解度：C4～C10脂肪醇，最理想C5～C8。
4）对矿物无捕收作用。
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浮选—起泡剂的作用机理及常用起泡剂
常用的起泡剂是异极性的表面活性物质，分子的一端是非极性的烃基，而另一端是亲水性较强的极性基，如图6-21 所示。
在矿浆中起泡剂分子以一不定期的取向吸附于气-液界面上，非极性基朝向空气，亦即指向气泡内部。
极性基朝向水，并吸引着水分子(极性端被水化)。
所以起泡剂分子能够降低泡壁间水层流动速度及蒸发速度，这样就防止了泡壁的破裂。
起泡剂分子在气泡表面定向排列以后，当两个气泡接触碰撞时，中间垫着两层起泡剂分子及它们极性基的水化层，因此气泡较难兼并，小气泡容易保存下来，而小气泡比大气泡更能经受外力的振动，其稳定性更强。
起泡剂可使气泡稳定的另一个主要原因是起泡剂使气泡表面具有弹性，如同具有弹性的橡皮薄膜一样。
当气泡受到振动或受到外力作用时，气泡突然变形. 如果气泡表面没有起泡剂分子，则会使气泡壁减薄以致破裂。
但是，气泡表面有起泡剂分子时，由于起泡剂分子的定向排列降低了表面张力，气泡受到外力作用变形时，泡壁界面也增大，就引起气泡表面层泡剂分子浓度降低，如图6- 22 所示。
而气-液界面的表面张力则显著增加，这种表面张力的增大一方面有利于约束气泡内气体分子向外冲出，另一方面使气泡产生较大的缩力，克服了使气泡发生破裂的外力。
气泡因吸附起泡剂分子而具有弹性的大小，取决于起泡剂分子的活性、溶解度及浓度。
当溶液浓度与气-液界面浓度由于界面扩大而发生不平衡时，分子由溶液吸附到界面的速度太快或太慢，都会使气泡的弹性减弱。
因此，要选用活性和溶解度适当的起泡剂，尤其用量要适当控制。
由上述可知，起泡剂的作用有助于气泡的形成并增强了泡沫的稳定性。
在漂浮选矿过程中，由于矿粒向气泡附着，使气泡形成矿化泡沫。
两相泡沫经矿化。