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浮选剂的分类与选用可研报告

来源:中经纵横 更新日期:2019-02-12 14:02:05

报告内容

   第一节 浮选剂的简介
 
   浮选剂是为实现或促进浮选所应用的各种化学药剂的总称。煤泥浮选是利用煤和矿物杂质的表面物理化学性质的差异实现分选过程的。为强化分选效果,浮选过程中添加了各种浮选剂,浮选剂的作用主要是提高煤粒表面疏水性和煤粒在气泡上黏着的牢固性;在矿浆中防止气泡兼并和改善泡沫的稳定性,使煤粒有选择性地黏着气泡而上浮;调节煤与矿物杂质的表面性质,提高煤泥的浮选速度和选择性。(可研报告)
 
 
   第二节 浮选剂的分类
 
   (1)捕收剂
 
   自然界中除煤、石墨、硫磺、滑石和辉钼矿等矿物颗粒表面疏水、具有天然的可浮性外,大多数矿物均是亲水的,金矿物也是如此。加一种药剂能改变矿物颗粒的亲水性而产生疏水性使之可浮,这种药剂通常称之为捕收剂。捕收剂通常是极性捕收剂和非极性捕收剂。极性捕收剂由能与矿物颗粒表面发生作用的极性基团和起疏水作用的非极性基团两部分组成。当这类捕收剂吸附于矿粒表面时,其分子或离子呈定向排列,极性基团朝向矿物颗粒表面,非极性基团朝外形成疏水膜,从而使矿位具有可浮性与铜、铅、锌、铁等硫化矿物伴生的金,在浮选时常用有机硫代化合物作捕收剂.例如,烷基(乙、丙、丁、戊基等)二硫代碳酸钠(钾),又称黄原酸盐,俗称黄药。如NaS2C·OCH2·CH3,在含金多金属矿石的浮选时,多采用乙基黄药和丁基黄药。烷基二硫代磷酸或其盐类,如(RO)2PSSH,式中R为烷基,俗称黑药。
 
   烷基二硫代氨基甲酸盐和黄原酸盐的酯类衍生物等也是硫化矿物常用的捕收剂。也是浮选含金多金属硫化矿的常用描收剂,常与黄药类同时使用。
 
   非离子型极性捕收剂的分子不解离,如含硫酯类,非极性捕收剂为烃油(中性油),如煤油、柴油等。
 
   (2)起泡剂
 
   具有亲水基团和疏水基团的表面活性分子,定向吸附于水一空气界面,降低水溶液的表面张力,使充入水中的空气易于弥散成气泡和稳定气泡。起泡剂和捕收剂联合在一起吸附于矿物颗粒表面,使矿粒上浮。常用的起泡剂有:松树油,俗称二号油、酚酸混合脂肪醇,异构己醇或辛醇、醚醇类以及各种酯类等。
 
   (3)调整剂
 
   调整剂可分为五类:(1) pH值调整剂。用它来调节矿浆的酸碱度,用以控制矿物表面特性、矿浆化学组成以及其他各种药剂的作用条件,从而改善浮选效果。在氰化过程中也同样要调节矿浆pH值的。常用的有石灰、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸等。在选金时,最常用的调节剂是石灰和硫酸。(2)活化剂。能增强矿物同捕收剂的作用能力,使难浮矿物受到活化而浮起。使用硫化钠活化含金的铅铜氧化矿,然后用黄药等捕收剂浮选。(3)抑制剂.提高矿物的亲水性和阻止矿物同捕收剂作用,使其可浮性受到抑制。如在优先浮选过程中使用石灰抑制黄铁矿,用硫酸锌和氰化物抑制闪锌矿,用水玻璃抑制硅酸盐脉石矿物等、利用淀粉、拷胶(单宁)等有机物作抑制剂达到多金属分离浮选的目的。(4)絮凝剂。使矿物细颗粒聚集成大颗粒,以加快其在水中的沉降速度;利用选择性絮凝进行絮凝一脱泥及絮凝一浮选。常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺和淀粉等。(5)分散剂。阻止细矿粒聚集,处于单体状态,其作用与絮凝剂恰恰相反,常用的有水玻璃、磷酸盐等。
 
   第三节 浮选剂的选用 
 
   捕收剂的选用 
 
   煤泥浮选用的捕收剂,一般是非极性烃类油,油的品种不同,碳氢化合物的分子量也不同,浮选效果当然也不同。低分子量的油,可能在煤粒表面展开,而油膜不稳定,并可渗透到煤的孔隙中去,使浮选剂耗量增加。
 
   最常用的捕收剂是煤油和轻柴油,而因石油原料的加工方法不同,所以,同是煤油或轻柴油,它们的化学组成也不同,具有不同的捕收能力和选择性。例如:直馏煤油和裂化煤油、加氢煤油,直馏轻柴油和裂化轻柴油等的浮选效果都各自不同。 
 
   一些油具有较低的捕收能力、较高的选择性,而有些油却与之相反。不同的油由于凝结点不同,浮选效果也不同。 
 
   非极性烃类油组分中的芳烃化合物捕收作用强,而出现的泡沫粘度较高,选择性比烷烃低。烯烃具有双键,所以,比饱和烃具有较高的捕收性能,但选择性稍差,并且泡沫带水量增多。异构烷烃与相同碳数的正构烷烃相比,因侧链多,沸点和凝固点较低,能够提高浮选效果。异构体的支链还占有一定的空间,可以提高煤粒表面的疏水效果,节省浮选剂用量。 
 
   煤是非常复杂的化合物,单一成分的非极性烃类油都不会是最佳的捕收剂。为改善浮选剂性能,对煤有最佳的捕收性能,芳烃和烷烃组分合理配合的混合物必须是最好的捕收剂。煤用捕收剂最佳化学组成:芳烃,正构环烷烃30%~40%左右,其他不饱和烃在8%左右。
 
   调整剂的选用 
 
   在煤泥浮选中,通常仅使用两种浮选剂,一是改善煤粒表面疏水性的捕收剂,二是起泡剂。调整剂在煤泥浮选中使用的较少,但是,随着政府、市场、行业组织对煤炭质量要求的逐渐提高,调整剂的使用也必然会受到一定程度的重视。 
 
   煤浆酸碱度调整剂一般使用石灰、碳酸钠、盐酸等。使用调整剂是为使煤浆具有适宜的酸碱度,例如松油、煤油等在碱性煤浆中使用效果非常好。 
 
   用浮选方法脱除黄铁矿硫以提高精煤质量的问题,必然是以后值得重点研究的问题。采用现有常规的浮游选煤技术条件,不能脱除黄铁矿硫,而且在不少场合下,浮选精煤中的硫分不可低于入料中的硫分,即黄铁矿颗粒与煤粒一起浮起,并富集在精煤之中。为了抑制自然疏水性较强的黄铁矿,应该采用的调整剂主要有石灰、碳酸钠等,其用量为1-5kg/t,在使用时要先配成水与石灰的比例为3:1~4:1的石灰浆。因其石灰需要较长的接触时间,必须尽可能提前加入煤消除细泥对精煤污染的调整剂可使用石灰、食盐、氯化铝等,由于煤浆中极细的泥质含量多时,可以吸附在煤粒表面,增高精煤灰分,同时也由于增大煤粒表面的亲水性而降低精煤生产率。 
 
   浮选剂的选用一般受诸多因素的影响,对煤泥浮选更普遍的技术要求是,认识到用什么样的浮选剂能够得到最佳的浮选效率和效益。

 
   第四节 浮选剂的发展概况
 
   很早以前,人们就用粘有油脂的鹅毛从含金的矿砂中提选砂金。以后开始在工业中应用全油浮选,其最大的缺点是药剂(石油)消耗量大,开始时每1t硫化矿要加药剂1~3t。在1902~1912年期间,出现了新的表层浮选和泡沫浮选,在此期间广泛地进行了对于泡沫浮选法的探寻。1906年出现用强烈搅拌导入空气的办法,降低了药剂的用量。1912年发现重铬酸盐对方铅矿有抑制作用。1913年发现二氧化硫对闪锌矿的抑制作用,同时也发现硫酸铜可作为闪锌矿的活化剂。1921年发现含有三价氮和二价硫原子的可溶性有机化合物,可代替油类作为矿物的捕收剂。但是直到1925年才真正引用黄药作为硫化矿的捕收剂。1926年引用黑药作为捕收剂。黄药和黑药的出现大大促进了浮选工业的发展,使硫化矿的回收率大为提高,药剂用量大为减少,降低了加工成本,从而降低了金属的价格,为贫矿资源的综合利用开辟了道路。另一方面,由于发现氰化物可以抑制闪锌矿和黄铁矿,浮选方铅矿,用硫酸铜可以活化闪锌矿,提高锌的回收率;加石灰可以抑制黄铁矿,这就为浮选复杂的硫化铅一锌一铁矿石打下了基础。
 
   1924年还发现了用脂肪酸皂类浮选金属氧化物及非金属矿物,浮选工业也随之进一步推广和扩大到非金属及碱土金属矿物。
 
   1925年以后,全浮选和优先浮选法就更加成熟,从而开始出现有关浮选理论的研究。1934年又引入烷基硫酸钠作为捕收剂;1935年引入了阳离子型脂肪胺类作为捕收剂。总的趋势是,药剂消耗下降,一吨矿石消耗药剂的量最低可降到10~30g。使用各种化学药剂控制浮选过程,可以有效地分离复杂的金属和非金属矿物。
 
   与此同时,由于浮选理论的发展,新型浮选药剂的发掘研究工作,已不再是全凭经验、盲目的摸索,而是越来越具有科学性。
 
   我国在20世纪50年代即生产了液体乙基黄药、固体乙基黄药、液体丁基黄药和白药、2号浮选油、固体丁基黄药及25号黑药、精制大豆油脂肪酸、戊基黄药及混合基黄药、31号黑药等。在20世纪60年代时除了磺化蒽油、仲丁基黄药、异丙基黄药和丁基铵黑药等,在20世纪70年代时除了阳离子型捕收剂——混合脂肪胺、试生产了羟肟酸钠、新型酯类起泡剂——56号、59号起泡剂等。
 
   到目前为止,我国已建成了许多选矿药剂厂,不仅能满足国内选矿的需要,还可批量出口。同时,选矿药剂工作者在研制、合成新药剂方面也进行了大量的工作,并取得很大进展。合成了各种黄原酸酯类及硫代氨基甲酸酯类等选择性捕收剂。例如:黄酸丙烯酯类——非离子“油”型极性硫化矿捕收剂;丁黄酸丙烯酯43为铜、铅、钼硫化矿的选择性捕收剂,对硫化铁的捕收力弱;黄酸氰乙酯类,乙黄酸2——氰乙酯(23黄氰酸)可作为铜、铅、锌硫化矿的选择性捕收剂,对黄铁矿捕收力弱;磷胺类捕收剂,二苯基氨基二硫代磷酸——磷胺4号为方铅矿的选择性捕收剂,对黄铁矿的捕收力弱;二乙胺基二硫代甲酸氰乙酯为硫化铜矿的捕收剂,捕收力强,选择性好,起泡能力强,药剂用量低;硫代氨基甲酸酯类,N-乙丙醚基-O-丁基硫代氨基甲酸酯(OSNO-234)对硫化锌矿浮选效果好,对方铅矿差,不浮黄铁矿;环己铵黑药,为硫化铅和氧化铅的浮选捕收剂;S-丙烯基异硫脲氯浮选辉钼矿;磺化烷基琥珀酰胺酸钠盐,为锡石浮选捕收剂;苯乙烯磷酸,为钨、锡等氧化矿的捕收剂等。


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