专题综述-关于煤泥浮选药剂的研究.doc

1、关于煤泥浮选药剂的研究摘要：随着煤炭技术的飞速进步，机械化开采造成细粒级原煤含量增加，这就使得对细粒级煤分选的研究变得日益重要。煤泥浮选是目前选煤厂处理煤泥的主流方式，因此对煤泥浮选的研究有着十分重要的意义。本文就是针对浮选药剂进行的研究，包括捕收剂、起泡剂的作用机理，以及与浮选效果紧密相关的药剂制度等。关键词：浮选 捕收剂 起泡剂 药剂制度 矿物的化学组成、晶体结构和表面性质决定了矿物的自然可浮性，换言之浮选是根据不同矿物的表面物理化学性质的差异，将目的矿物从原矿中分离出来。然而，自然界具有天然疏水性的矿物却为少数。为了更有利于浮选过程的快速顺利进行，可以事先加入某些药剂处理使目的矿物和非目

2、的矿物的疏水性差异加大，人为地改变矿物的可浮性。换言之，在矿物浮选过程中，为了改变矿物表面的物理化学性质，提高或降低不同矿物的可浮性，并能够进行有效的分选，所使用的各种有机和无机化合物，称为浮选药剂。浮选药剂或用于调节矿浆的浮选性质，或用来改善气泡的浮选性质，为矿物的分选创造有利条件。能选择性地作用于矿物表面并使其疏水性的有机物质称为捕收剂。具有起泡作用的表面活性物质称为起泡剂。已经考虑对有用矿物采用什么方法进行分选后，就要决定药剂的种类、药剂用量、比例、加药顺序、地点和方法等，这就是药剂制度。1、 捕收剂1.1捕收剂提高矿物表面疏水性的作用机理 捕收剂是最重要的一类浮选药剂，其作用主要是使矿

3、物表面疏水化，降低矿物表面的润湿性，从而提高矿物的可浮性。现代泡沫浮选所用的捕收剂除了烃类油外，都是极性和非极性基两部分组成的异极性有机化合物，捕收剂分组组成中的极性基（亲固）与矿物表面有相当的作用活性，以某种键力作用下能比较牢固地吸附在矿物表面上，这时矿物表面的部分不饱和表面能降低，键能趋于饱和；而分子中的非极性基对外只呈现微弱的分子间力，这使非极性基就像其母体烃不易被水润湿。 于是捕收剂分子或离子作为一个整体在矿物便面吸附呈现一种定向排列，极性亲固基朝向矿物表面，非极性基朝向水介质起到排水亲气的作用，造成矿物表面的疏水化，并使其易于向气泡粘附。1.2捕收剂增大矿物在气泡上的附着力和缩短附着

4、时间的作用机理 捕收剂亲固基与矿物表面的结合力，因大大超过了水分子与矿物表面的结合力，使捕收剂能破坏原来水分子与矿物表面之间的联系，取而代之的便是结合力更强、吸附更牢固的捕收剂。 矿物表面吸附捕收剂后，使矿物表面不饱和键能在很大程度上得到补偿，矿物表面吸附的捕收剂的疏水效应对水产生强烈的排斥作用。捕收剂降低了矿物表面水化层的稳定性，并使其厚度变薄。当矿物表面的疏水性到达一定程度后，即矿物表面水化层的稳定性降低到一定程度，水化层就会出现破裂，只剩下残余的水化层，这时矿物与气泡相互接触摩擦碰撞，就会实现三相润湿周边，实现矿粒与气泡粘附。 2、 起泡剂2.1起泡剂阻碍或减轻气泡相互兼并的作用机理 往

5、溶液中充入空气时，起泡剂分子在气泡表面发生定向排列（非极性基插入气泡内部，极性基受到偶极水分子的强烈吸引伸向水里），由于极性水分子与起泡剂极性基之间发生强烈的水化作用，使气泡表面形成具有一定厚度和一定构架的“水化外壳”保护层，它有一定的强度并使气泡表面有一定的刚性和弹性，如果要破坏这层保护膜往往需要比较大的外力作用。由于水化外壳层的“保护”作用，可以防止或减轻气泡彼此接近或相互碰撞时的兼并现象，提高了气泡的稳定性。同时，在起泡剂极性基的作用下，气泡表面水膜的蒸发和流动都大为减弱，使水膜变薄的速度减缓，降低气泡的破裂或兼并趋势，有利于气泡的稳定。此外，气泡表面总是带相同电性的，同种电荷的相互排斥

6、作用也可阻碍气泡的兼并，增加气泡的相对稳定性。2.2起泡剂增加气泡机械强度的作用机理 当气泡未受到外力作用时，气泡为球形且在球形气泡的壁上分布有许多定向排列的起泡剂分子，可以认为，气泡表面起泡剂分子的吸附密度以及气液界面的张力沿整个气泡表面是均匀一致的。 当气泡受到外力作用发生变形，在变形区域内起泡剂分子吸附密度瞬时下降，表面张力显著增大。由于表面能的降低是一种自发进行过程，所以这时气泡便获得了较大的“收缩力”，以克服外力作用和恢复气泡原来的形状，增强了气泡抵抗外力变形的强度。 由上述可知，起泡剂可以增强气泡抵抗外力的能力，使气泡不易受外力作用而破裂，提高了气泡的机械强度。2.3起泡剂降低气泡

7、在矿浆中升浮速度的作用机理 没有吸附起泡剂的气泡，受介质阻力后很容易变形，利于上浮的运动，其向上升浮阻力小，升浮速度快，相反，吸附有起泡剂的气泡升浮速度则比较慢。主要是因为吸附有起泡剂的气泡壁上有一层水化外壳保护，并一起随气泡运动，气泡的水化层与主题溶液中的偶极水分子必然产生强烈的内聚吸引作用，于是增大了气泡升浮的粘滞阻力，降低气泡的升浮速度。此外，吸附有起泡剂的气泡，如前所述由于不易变形而常成球体，受到的阻力较大，这样也会减慢气泡的升浮速度。 气泡升浮速度的减慢，增加了气泡在矿浆内的停留时间，有利于提高矿粒和气泡接触和碰撞的几率，改善气泡的矿化条件。此外气泡速度的减慢，使气泡间相互碰撞的能量

8、和几率减小，气泡不易兼并，有利于气泡的相对稳定。2.4捕收剂使气泡易于形成并改善气泡分散度的作用机理 目前浮选生产上使用的起泡剂基本上都是有机异极性表面活性物质，其特点是能显著降低气液界面张力，所以消耗同样多的外界功即可形成更多的气液界面，即在充其量相同的条件下，与不加起泡剂相比可以形成更多细小的气泡。 实验表明，在清水条件下，如果形成的气泡直径为4到5毫米，加入一定量起泡剂后，气泡的直径平均可以降低到0.8到1毫米或更细一些。一般地，充气量一定，气泡越小，所形成的气液分选界面越大，这有助于疏水性矿粒和气泡粘附，所以浮选过程希望获得比较细的一些气泡。3、 药剂制度3.1制定浮选方案 制定浮选方

9、案时应注意：先浮可浮性好的，后浮可浮性差的；抑制可浮性差的矿物，抑制容易被抑制的矿物；如果两种矿物的可浮性相似应先浮选数量少的矿物，抑制数量多的矿物，以得到比较好的浮选指标；活化量少的矿物，抑制量多的矿物以提高分离效果；浮选价值高的矿物，抑制价值低的矿物，以易于达到浮选目的；浮选精矿质量要求高的矿物，抑制精矿质量要求低的矿物等等3.2选择药剂 选择药剂时应注意几个问题：同一体系中，捕收剂与抑制剂经常相互影响。表现为捕收剂与抑制剂用量同多同少和捕收剂与抑制剂作用同强同弱；同一体系中的活化剂与抑制剂相互影响，活化剂活化某种矿物，用量增加时同时也活化数种矿物，抑制剂与活化剂相似；浮选过程中，如果起泡

10、剂使用恰当，保证数量合适、粘度合乎要求的泡沫，有利于提高浮选过程的选择性，如果浮选过程产生过粘的泡沫，往往不会得到高质量的精矿，确定起泡剂的最佳用量还应考虑到与其配合使用的捕收剂情况。3.3药剂的合理添加3.3.1加药顺序 根据药剂的作用机理，确定合理的加药顺序。一般按下列顺序添加：PH调整剂-活化剂（抑制剂）-捕收剂-起泡剂。3.3.2加药地点 加药地点对发挥药剂效力关系很大，为了充分发挥药剂的作用一些难溶的捕收剂，也可以加在球磨机中。容易溶解的捕收剂、活化剂和起泡剂一般加在浮选前的搅拌桶中。如两种药剂能互相反应又相互抵消作用，则应分别加入，一般让前一种药剂充分作用后，再加第二种药剂。3.3

11、.3加药方式 加药方式主要有两种：集中加药和分批加药。集中加药药剂浓度在一点比较高，作用强，可以提高浮选过程初期的浮选速度。浮选初期通常选择性最好，提高浮选初期的浮选速度对分选很有意义。添加方便、操作简单，经常采用。分批添加可以维持浮选整个过程有比较均衡的浓度，对提高一些较难浮物料的回收率有较大意义。3.3.4混合用药 混合用药也称联合用药，是两种或两种以上同一类型或不同类型的药剂按一定比例加入到浮选中，有利于提高精矿品位和回收率。一般而言混合加药比单独加药效果要好，回收率也会较高，浮选速度也会较快。3.3.5药剂的预处理 浮选药剂的预处理包括：配置水溶液，对于易溶于水的药剂，一般配置成5%到

12、10%的水溶液使用；加溶剂配置，一些不溶于水，但溶于某些溶剂的药剂，可以将其溶于溶剂中；配置成悬浮液或乳浊液使用；一些难溶的脂肪类药剂，配药时加入药剂总量10%左右的碳酸钠，使其皂化；为了提高药剂在矿浆中的分散度或溶解度可以采用乳化或气溶胶的方法等等4、 结论： 浮选药剂是浮选法分离各种矿物的关键因素。一个浮选厂生产技术指标的好坏与浮选药剂的选择以及药剂制度的制定紧密相关。浮选技术的进步与发展，在很大程度上是依赖于浮选药剂的探索和研发，因此弄清浮选药剂的作用机理有着十分重要的指导意义。 参考文献：谢广元 选矿学 中国矿业大学出版社胡熙庚，黄和慰，毛钜凡等 浮选理论与工艺 中南工业大学出版社朱建光 浮选药剂 中南工业大学出版社蔡璋 浮游选煤与选矿 煤炭工业出版社