起泡剂的作用及分类

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:201

在浮选过程中,使用捕收剂,可提高粒表面的疏水性。此时,如果煤浆中有性质良好的气泡粘附煤粒上浮,就能有效实现分选。我们知道,在纯水中气泡是极不稳定的,它们相互接触后便立刻兼并,形成大泡,上升到水面就马上破灭。这种性质的气泡是无法实现泡沫浮选的。

造成气泡破灭的原因有三个:

一是气泡互相接触碰撞时,气泡间水层受气泡本身的挤压而变薄,直至消失,从而使气泡互相兼并。

二是气泡在上升到液面的瞬间,气泡上部的气液界面跟流体内部相通的水层在两个相界面的压力和液体本身的重力作用下,水受挤压向下流出,水层变薄,直至消失,于是气体就逸出水面。

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三是在水层很薄时,水的蒸发速度起到明显作用,促使气泡破裂。

一、起泡剂的作用

起泡剂本身不产生气泡。在向充气煤浆中添加起泡剂后,它能将气流分散成大量直径合适,并具有一定稳定性的小气泡,气泡与疏水性煤粒粘附,实现矿化,升浮到液面,形成泡沫层。

为什么起泡剂具有这样的作用呢?因为起泡剂是杂极性分子,其极性基亲水,与水分子强烈地互相吸引,所以朝向水层,而非极性基处于空气中或气泡内。这样起泡剂就在气液界面上实现单分子层的定向吸附和排列(见图2)。

起泡剂的主要作用有以下几个方面:

1、控制气泡大小

依据起泡剂的化学组成,它们属表面活性物质。所谓表面活性物质是指能降低气液界面表面张力的物质。在煤浆中添加起泡剂后,降低了气液界面的表面张力。因此,在同样充气量的条件下,能产生更多的气液界面,即数量多、直径小的气泡,以满足泡沫浮选的需要。

试验表明,煤浆中没有添加起泡剂时,气泡的平均直径约为3—5mm,加入起泡剂后,气泡的直径可以减小到0.5—1mm。

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图2 起泡剂分子在气液界面上的吸附和排列

2、维持气泡稳定

起泡剂在气泡表面形成了水化层,其极性基吸引水分子,减慢了水从气泡上部向下流动的速度,当气泡上升到液面时,破裂时间得以延缓。在气泡表面定向排列的起泡剂分子也可以降低水的蒸发速度,延长气泡的寿命。这样,就维持了气泡的稳定性。

3、减缓气泡兼并

吸附在气泡上的起泡剂分子,其极性基朝向水,与水分子相互吸引形成水化层,当两个气泡相互接近时,水化层起到阻碍作用(见图3)。并且,起泡剂的极性基同性电的相互排斥,也减缓了气泡的兼并。

图片3

图3 起泡剂减缓气泡兼并示意图

4、增加气泡的弹性

浮选机中气泡受到多种外力的作用,总是要变形的,这就要求气泡要有一定的弹性,能迅速恢复原状。即在气液界面吸附起泡剂后,增强了反抗变形的能力。如果外力引起的气泡变形不很大时,气泡不致破裂,相当于增加了气泡的弹性(即气泡的机械强度)。

5、延长气泡在煤浆中停留时间

起泡剂能降低气泡升浮速度的原因有以下两点:

(1)在起泡剂作用下,气泡呈球状不易变形,而球状物在水中的运动阻力大。

(2)由于起泡剂的作用,充入浮选机的空气分散成许多小直径的气泡。小气泡的升浮速度要比大气泡慢得多。由此延长了气泡在煤浆中的停留时间,使得煤粒与气泡接触碰撞的概率增大,促使矿化,加快分选速度。

二、常用起泡剂的种类和性能

起泡剂按其来源可分为三大类:天然类、工业副产品类和人工合成品类。

1、天然起泡剂

该类起泡剂是由林木直接蒸馏和加工后的产品。由于林产品资源有限,所以天然起泡剂在选煤厂较少使用。

2、工业副产品起泡剂

我国选煤厂通常使用这类起泡剂。

(1)GF浮选剂

以丁醇、辛醇为原料再经特殊加工所得,红棕色油状液体,它兼有一定的捕收性能。由于GF浮选剂起泡性能强、用量小、选择性好,在我国选煤厂广泛地作为起泡剂使用。

充分利用工业上的各种副产品,并进行有效加工,作为起泡剂使用,这是研制、开发浮选剂的一个重要途径,具有较高的经济效益和社会效益。

(2)杂醇

来源较广,也是选煤厂应用较多的起泡剂。如用发酵法制酒精时的副产品,其主要成分为丙醇、丁醇和戊醇的混合物。此类杂醇密度在0.8 g/cm3左右,黄色透明液体,生成的泡沫较脆,选择性好。此外,化工厂用一氧化碳和氢合成甲醇工艺中也有此类杂醇副产品。

3、人工合成起泡剂

该类起泡剂是人们根据所浮选的矿物特性专门生产的化工产品。

(1)醚醇类起泡剂

该类起泡剂是由石化产品合成的新型起泡剂,有甲基醚醇、乙基醚醇、丁基醚醇等。我国生产的乙基醚醇是由还氧丙烷和乙醇在苛性钠催化下聚合而成的,也称醚醇油。

该类起泡剂可以严格按照还氧丙烷数目和醇的碳链长度由人工合成,其起泡性能也可以预先设计。起泡能力随还氧丙烷数目及醇的烃链碳原子数增加而提高,与此同时捕收性能增加,选择性降低。

该类起泡剂水溶性较高,泡沫结构致密,不发粘,选择性好,易消泡,用量少,能生成大量对浮选有利的小于0.2mm的小气泡,但价格贵。

(2)醚类起泡剂

该类起泡剂是一种新型起泡剂,国内的 号油属此类,成分为三乙氧基丁烷。

该类起泡剂又称丁醚油,主要原料是合成聚乙烯醇过程中的副产品,来源广泛。工业用的4号油中含少量树脂杂质,呈橙黄色,带水果香味。4号油价格低,起泡能力较2号油强,用量仅为2号油的一半,生成的泡沫脆。该类起泡剂在尾矿水中很快分解、氧化,失去有害作用。

人工合成起泡剂有很多优点,也是研制、开发利用浮选剂的一个重要途径。

标签: 起泡
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