引用脂肪酸及其皂类作为氧化矿捕收剂是选矿工业的重大成就之一,其应用范围之广,也是一般浮选药剂比不上的,但是这类药剂的最大弱点是选择性很差、在用量上也较黄药高。
一、脂肪酸及其皂类的物化性质
脂肪酸的重要来源之一是天然的动植物油脂，一分子油脂经过水解处理之后产生一分子甘油及三分子的脂肪酸。天然存在的脂肪酸所含有的碳原子数都是偶数,并且绝大多数所含的烷基都是直链。脂肪酸按其碳链的饱和程度又分为饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸两大类。在浮选工业应用上，后者又远比前者重要。
在动植物油脂中比较常见的饱和脂肪酸有己酸(C6)、辛酸(C8)、癸酸(C10)、月桂酸(C12),豆寇酸(C14)、软脂酸(C18)及硬脂酸(C18)等。自癸酸以下的,习惯上又称为低级脂肪酸,月桂酸以上的又通称为高级脂肪酸。各种饱和脂肪酸的物理性质如凝固点、熔点、沸点、折光率等按照有机化合物的同系原理，随着分子量的增加而增高,但是它们在水、甲醇、乙醇、丙酮或苯等溶剂中的溶解度则随着分子量的增加而降低。一些饱和脂肪酸的物化常数可参考表1。表1 一些饱和脂肪酸的物化常数（R—COOH）
| 脂肪酸名称 | 已酸 | 辛酸 | 癸酸 | 月桂酸 | 豆寇酸 | 软脂酸 | 便脂酸 |
| 烷基® | C5H11— | C7H151— | C9H19— | C11H23— | C13H27— | C15H31— | C17H35— |
| 分子量 | 116.09 | 144.12 | 172.16 | 200.09 | 228.22 | 256.25 | 284.28 |
| 凝固点,℃ | -3.2 | 16.3 | 31.2 | 43.9 | 54.1 | 62.8 | 69.3 |
| 熔点,℃ | -3.4 | 16.7 | 31.6 | 44.2 | 53.9 | 63.1 | 69.6 |
| 密度,g/cm3(80℃) | 0.8751 | 0.8615 | 0.8531 | 0.8477 | 0.8439 | 0.8414 | 0.8390 |
| 折光率nD80° | 1.3931 | 1.4049 | 1.4130 | 1.4191 | 1.4236 | 1.4272 | 1.4299 |
| 沸点,℃266.6Pa(2mmHg) | 71.9 | 97.6 | 121.1 | 141.8 | 161.1 | 179.0 | 195.9 |
| 1066.4Pa(8mmHg) | 94.6 | 121.3 | 145.5 | 167.4 | 187.6 | 206.1 | 224.1 |
| 101308Pa(760mmHg) | 205.8 | 239.7 | 270.0 | 298.9 | |||
| 水溶度,mol/L | 8.3×10-2 | 4.7×10-3 | 8.7×10-4 | 2.7×10-4 | 8.8×10-5 | 2.8×10-5 | 1.0×10-5 |
| 临界胶团浓度,mol/L | 1.0×10-1 | 1.4×10-1(27℃) | 2.4×10-2(27℃) | 5.7×10-2(27℃) | 1.3×10-2(27℃) | 2.8×10-3(27℃) | 4.5×10-4(27℃) |
| 同上(钠盐) | 7.3×10-1(20℃) | 3.5×10-1(25℃) | 9.4×10-2(25℃) | 2.6×10-2(250℃) | 6.9×10-3(25℃) | 2.1×10-3(50℃) | 1.8×10-3(50℃) |
| 同上(钾盐) | 1.49×10-3 | 0.4×10-3 | 0.97×10-4 | 0.24×10-4 | 0.6×10-5 | ||
| HLB值(亲水亲油平衡) | 6.7 | 5.8 | 4.8 | 3.8 | 2.9 | 2.0 | 1.0 |
| 钙盐的溶度积(Ksp) | 2.7×10-7 | 3.8×10-10 | 8.0×10-13 | 1.0×10-15 | 1.6×10-6 | 1.4×10-18 |
油酸分子中含有一个不饱和双键，异油酸是油酸的几何异构体；亚油酸含有两个双键，亚麻酸含有三个双键。蓖麻酸是蓖麻油中特有的脂肪酸，分子中除含有一个双键外,还有一个羟基。一些不饱和脂肪酸及其可溶性盐的物化常数见表2。表2 一些不饱和脂肪酸的物化常数（R—COOH）| 不饱和脂肪酸的名称 | 油酸 | 异油酸 | 亚油酸 | 亚麻酸 | 蓖麻酸 |
| 分子中含碳原子数 | C18 | C18 | C18 | C18 | C18 |
| 烯烃基® | C17H33— | C17H33— | C17H31— | C17H29— | C17H32(OH)— |
| 分子量 | 282.44 | 282.44 | 280.44 | 287.42 | 298.45 |
| 熔占，℃ | 13.4(a)16.3(a) | 40.7 | -5~ -5.2 | -11~ -11.3 | 5 |
| 酸值 | 198.63 | 198.63 | 200.06 | 201.51 | 187.98 |
| 理论碘值 | 89.87 | 89.87 | 181.03 | 273.51 | 85.04 |
| 折光率nD20° | 1.45823 | 1.4699 | 1.4780 | 1.4716 | |
| 拂点(℃)汞柱压力,mm | 166/0.25mm234~235/15mm | 266/60mm | 229/16mm | 157~158/0.001mm230~2/17mm | |
| 冰溶度,mol/L | |||||
| 临界胶团浓度,mol/L | 1.2×10-3 | 1.5×10-3 | |||
| 同上(钠盐) | 2.1×10-32.7×10-3(25℃) | 1.4×10-32.5×10-3(40℃) | 0.15g/L | 0.20g/L | 0.45g/L |
| 同上(钾盐) | 8.0×10-4(25℃) | ||||
| HLB值( 亲水—亲油平衡) | 194.5(钠盐) | ||||
| PLCaA2(20℃) | 12.4 | 14.3 | 12.4 | 12.2 |
在浮选工艺中，脂肪酸类捕收剂的用量远比黄药的用量大，一般都不使用纯品,以便降低药剂的成本。它们最明显的缺点是对矿物的选择性差，不耐硬水，对温度较敏感。[next]
1. 油酸
油酸提纯很困难。浮选厂所使用的工业油酸其油酸含量一般不超过75%，由于其中还含有差不多等量的亚油酸及饱和酸,如果测定它的碘值,几乎与纯油酸的理论碘值很接近。1961年曾有人用气相色谱方法抽查了九个工业油酸样品,其分析结果很有参考意义，见表3。 表3 工业油酸样品组成分析（气相色谱法）
| 样品编号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | Ⅵ | Ⅶ | Ⅷ | Ⅸ |
| 成分 | 百分含量% | ||||||||
| 十二碳酸(月桂酸)十四碳酸(豆寇酸)十四碳烯酸(含一个双键)个六碳烯酸(软脂酸)个六碳烯酸(含一个双键)十七碳烯酸(含一个双键)十八碳酸(硬脂酸)油酸(含一个双键)十八碳烯酸(亚油酸)十八碳三烯酸(亚麻酸) | 0.12.82.74.812.51.70.470.52.21.2 | 0.43.03.04.812.91.90.471.02.60 | 0.24.03.02.812.61.40.873.21.90 | 01.00.83.36.81.41.073.88.23.4 | 0.23.12.84.012.31.8068.64.61.8 | 00.60.14.55.90.20.375.812.60 | 00.70.41.65.70.7077.86.50 | 0.23.73.23.313.01.8070.93.60.3 | 03.22.12.711.30.8074.75.20 |
| 过氧化物值 环氧乙烷结构中的氧,%碘值(韦氏法)不皂化物,% | 20.0191.30.44 | 00.0187.60.22 | 80.0087.60.29 | 110.0192.20.33 | 40.0294.00.30 | 60.0691.60.35 | 20.1494.00.25 | 30.0092.60.41 | 30.0193.20.28 |
油酸的分子量为282.44,解离常数为1×10-6,亲水性亲油性平衡为45。由于测量临界胶团浓度的方法多种多样,不同的测定者所得的数据常常差异较大，油酸钠的临界胶团浓度(CMC摩尔/升)值有：2.7×10-3(20℃)、2.1×10-3(25℃)；油酸钾的临界胶团浓度(CMC摩尔/升)值有：8.0×10-4(25℃)、7.12×10-4(25.8℃)；异油酸钠为：2.5×10-3 、1.4×10-3(40℃)；异油酸钾为1.5×10-3。
油酸在浮选工业上的主要用途是浮选碱土金属的碳酸盐、金属的氧化矿物,碳酸盐矿以及重晶石等。浮选东鞍山贫赤铁矿石时，与石英分选的最好条件为pH值8~9。用油酸或油酸钠浮选锡石，我国在这方面曾做了大量工作，并取得较好的生产效果。
2. 塔尔油
塔尔油是脂肪酸与松脂酸的混合物,系硫酸法造纸厂生产纸浆时所得的副产物纸浆废液(又名黑液皂)经过酸化后的产物。含脂肪酸约40%、松脂酸约40%、不皂化物约5~20%。塔尔油中的脂肪酸又以油酸(~45%)及亚油酸(~48%)为主要成份；在松脂酸部份中其主要成份是松脂酸(30~40%)、新松脂酸(10~20%)。粗制塔尔油的一般性质列于表4。表4 粗制塔尔油的一般性质
| 名称 | 最低值 | 最高值 | 名称 | 最低值 | 最高值 |
| 密度，g/cm3酸值皂化值碘值灰分，% | 0.951071421350.39 | 1.0241791852167.2 | 不溶于石油醚物质，%脂肪酸含量，%松脂酸含量，%非酸性物质，%粘度（18℃），Pa·S | 0.1182850.760 | 8.560652415×103 |
浮选经验证实，用塔尔油作捕收剂可以浮选赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、磁选尾矿、含钛铁矿、铁燧岩、细粒嵌布的铁矿、锰矿及锰矿泥。浮选磷灰石、铁矿脱磷。浮选白铅矿、氧化铬矿。浮选重晶石、萤石、石灰石、锂辉石以及铀矿等。
总之，塔尔油是动植物油脂肪酸最好最便宜的代用品，其缺点仍然是选择性不强，当前对塔尔油的研究工作重点是如何利用混合使用的方法与其他类型的药剂制成混合捕收剂，特别是与石油磺酸盐类配合使用,用以提高塔尔油的选择性。
3. 氧化石蜡
用石蜡为原料经过人工的催化氧化反应制成的C10~C22混合脂肪酸，叫做“氧化石蜡”。它的钠皂即氧化石蜡皂。60年代初我国已经用氧化石蜡皂作为贫赤铁矿捕收剂应用于东鞍山铁矿的浮选，代替大豆脂肪酸供应之不足，获得成功。它是我国重要的氧化矿捕收剂。
我国石油工业部部颁标准，氧化石蜡须符合表5所列要求：
表5 氧化石蜡质量指标
| 项目 | 质量指标 | 试验方法 |
| 颜色皂化值，mg·KOH/g酸值，mg·KOH/g灰分，不大于%灰分中的铁含量，不大于% | 淡黄到淡褐140~16075~900.25痕迹 | 目测石油2604—66国标264—64石油2703—66注 |
目前我国已有许多生产氧化石蜡的化工厂,包括营口化工厂、抚顺化工三厂、阜新化工厂、山西长治化工厂、武汉化工二厂、上海制皂厂等。
所谓的“731”氧化石蜡皂系用大连石油化工七厂常压三线—榨蜡为原料制成的氧化石蜡皂。氧化石蜡的馏程为262~350℃(馏出40%),熔点39.7℃,含烃油量为20.07%，正构烷烃含量84.10%，异构烷烃含量为14.8%。由该氧化石蜡加工成的氧化石蜡皂含羧酸31.5%,羟基酸10.22%,不皂化物16.71%，游离碱0.397%，水份22.0%，碘值3.46%。
多年来浮选经验证实,用氧化石蜡皂作捕收剂可应用于贫赤铁矿、萤石矿、磷矿和一些稀有金属氧化矿的浮选；重晶石矿、氧化钛锆矿石（钛铁矿、金红石、锆英石）、氧化钼矿、钨矿等的浮选。
总之，氧化石蜡及其钠皂的优点是原料来源量大、价格便宜、选择性比植物油脂肪酸稍强；它的缺点是：浮选速度不如植物油脂肪酸快，用量高。改进氧化石蜡浮选性能的工作，今后应当在磺化方面着手,用以提高其选择性能。
4. 环烷酸
环烷酸是石油炼制工业的副产品，石油的不同馏分用苛性钠洗涤精制时，碱洗液(碱渣)中含有的石油酸性成份,即所谓的环烷酸，其一般分子结构式为：
由石油轻馏分洗出来的环烷酸为无色液体，分子量也低，自润滑油馏分得到的为微具色泽的液体，分子量较高，馏分愈高所得的环烷酸愈不易提纯。我国新疆产的石油含环烷酸量较高。环烷酸钠皂的分子量愈大，愈易形成胶团，见表6所列。表6 环烷酸钠皂的临界胶团浓度
| 环烷酸钠皂的分子量 | 216 | 222 | 244 | 270 | 312 | 334 |
| 临界胶团浓度，g/L | 14.5 | 9.8 | 4.5 | 2.1 | 0.7 | 0.36 |
石油工业部所颁标准，环烷酸须符合表7所列要求。[next]表7 环烷酸质量指标
| 项目 | 质量指标 | 试验方式 | ||
| 1级 | 2级 | 3级 | ||
| 外观颜色石油酸，%不皂化物(以有机物计算),不大于%酸值，mg·KOH/g无机盐，不大于%其中氯化物不大于 | 膏状物质由草黄到淡褐4392201.02.0 | 同前同前43132104.02.0 | 同前同前43151906.02.0 | 目测目测石油2912—59石油2912—59石油2912—59石油2912—59石油2912—59 |
5. 其他脂肪酸衍生物
其他脂肪酸衍生物列于表8。表8 其他脂肪酸衍生物
| 名称 | 化学组成 | 浮选效果 |
| 1.米糠 | 精制米糠由时所得的液体脂肪酸，主要成分为油酸，另含有亚油酸约20% | 目前主要用于桃林铅锌矿，作为萤石捕收剂，效果比油酸好，来源长沙油脂厂 |
| 2. 癸二酸下脚 | 裂解蓖麻油脂肪酸制造癸二酸时所得的一种副产物，黑棕色油状液体 | 主要用于萤石浮选，及钴土矿浮选 |
| 3.坪塘“油酸” | 提出挥发油后的山苍子油酸残液，经蒸馏后所得的混合脂肪酸，浴称“油酸” | 生产厂为长沙坪塘化工厂，供湘西金矿使用，捕收由钨矿，效果优于油酸，含有十二烯酸等 |
| 4.松脂酸钠皂 | 用松香为原料，经皂化而成 | 很少单独使用，泡沫粘；多与脂肪酸混合使用 |
| 5.氧化松脂钠皂 | 松香皂化时，同时通空气氧化 | 浮选效果比松脂钠皂好，很少单独使用 |
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