一、浮选对起泡剂的要求及其分类
1.浮选泡沫及起泡剂的概念:
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。
两相泡沫:由气、液两相形成的泡沫。
三相泡沫:由气、液、固三相形成的泡沫,或称矿化泡沫矿化气泡。
起泡剂: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。
种类(具有起泡性能):醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有机异极性表面活性物质。
2.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,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。
a 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。
b 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。
c 适当溶解度:C4~C10脂肪醇,最理想C5~C8。
(3)对矿物无捕收作用。
(4)对矿浆PH值的变化及矿浆中其它组分有较强的适应性。
(5)用量少,无毒和不污染环境。
3.起泡剂的分类
(1)根据药剂来源分类:
A、天然产物提取:松油,樟脑油;
B、煤焦工业副产品提取:甲醇,吡啶;
C、人式合成,醇,醚,醇醚类。
(2)根据分子结构特点分类:
A、非离子性(醇、醚醇、醚类、酯类);
B、离子型(酚类、重吡啶、烃基磺酸(硫酸)盐、羧酸及其皂类、 胺类)。
二、起泡剂的作用及作用机理
1.降低气液界面的张力,改盖气泡的分散度。
(1)δAW与起泡能力的关系
在外界消耗功相同的情况下,δAW降低,空气流被分割易于形成气泡,生成更多的利于分选的气液界面。
两者的关系如下图:
结论:
A、泡和状态不能形成稳定的泡沫层,实际生产中远低于C点值;
B、起泡能力大小不大小不完全取决于表面张力降低的绝对值。
(2)改善气泡的分散度
在充气量一定V,气泡直径越小,气液分选界面面积越大,气泡在分选空间内分散度越高,对分选有利。
对气泡尺寸的要求:根据分选对上浮力和升浮速度要求确定气泡尺寸,在清水中无起泡剂,生成气泡直径4~5mm,有起泡剂时气泡直径0.8~1mm。
现代理论研究表明:微泡对浮选过程有强化作用。
2.阻碍或减轻气泡的相互兼并(灭)。
(1)气泡兼并(灭)的原因:
脱水作用:
重力作用:泡沫层中水下泄;
蒸发作用:泡沫层表层水蒸发;
张力作用: △Px= -2δ/R<0
在普兰台界边区:△Py=0
B、毛细压力作用:相邻气泡直径不同毛细压力P不同。 气泡向大泡浸透,而被大气泡所兼并。
(2)作用机理
A、表面活性剂在液面界面的定向排列,形成水化膜,阻碍水的流泄和蒸发,提高气泡寿命。
B、电性作用:同种电性相斥,接近难。
3、增大气泡的机械强度,提高气泡的稳定性。
气泡在受到外力作用时,局部变形,表面积增大,变形区起泡剂浓度降低,张力增大,使气泡恢复原形。
4、降低气泡在矿浆中的升浮速度。
(1)原因:A、升浮气泡的开形状
无起泡剂时:椭圆形,鱼体形
有起泡剂时:圆形
B、水偶极子内聚吸引力作用;
C、气泡直径小,升浮力和速度降低。
(2)作用:A、增大气泡与矿粒碰撞机率;
B、减少碰撞动能;
C、减小矿化气泡振动,抖动,降低脱落几率。
三、起泡剂的作用形成
1.单纯起泡剂的作用;
2.起泡剂与捕收剂的共吸附作用。
四、泡沫层的稳定性
1.两相泡沫层的不稳定性
2.三相泡沫的稳定性
(1)矿粒的装甲作用;
(2)药剂作用,起泡剂与捕收的共吸附作用;
(3)矿粒形状及大小的影响。
3.二次富集作用
五、起泡剂的组成与结构对起泡性能的影响
1.极性基对起泡性能的影响
(1)影响溶解度;
(2)影响解离度;
(3)水化作用的影响。
2.非极性基对起泡性能的影响
(1)碳链长度 ;
(2)非极性基性质,结构性质,饱和程度,链的形式。