浮选药剂分类
- 格式:doc
- 大小:115.50 KB
- 文档页数:13
浮选药剂制度浮选药剂制度是指在矿石浮选过程中所使用的化学药剂的配制和使用的一套规定。
浮选药剂主要包括捕收剂、发泡剂和调整剂三类。
首先是捕收剂,它是浮选过程中的主要药剂,用于与矿石中的目标矿物颗粒结合,使其变为疏水性,从而与水相互排斥,实现目标矿物的浮选。
捕收剂的选用要根据矿石中的目标矿物种类和性质进行选择,常用的捕收剂有黄药、黑药和氨基药等。
在配制捕收剂时,需要满足一定的比例和浓度要求,以确保其在浮选过程中的良好效果。
其次是发泡剂,它是浮选过程中的另一种关键药剂,用于使被选矿物颗粒在浮选槽中产生气泡,从而实现目标矿物的浮选。
发泡剂的选择与捕收剂类似,需要根据矿石中的目标矿物种类和性质进行选择,常用的发泡剂有松香酸盐、乙酸盐和十八醇等。
同样,配制发泡剂时也需要满足一定的比例和浓度要求,以确保其在浮选过程中的良好效果。
最后是调整剂,它是用于调整浮选过程中的各种参数,以保证浮选过程的高效进行。
调整剂的种类较多,包括调节剂、添加剂和固化剂等。
调整剂的选择与药剂类似,需要根据具体的浮选工况进行选择。
配制调整剂时需要根据实际需要进行调整,确保其在浮选过程中的良好效果。
浮选药剂的使用需要严格遵守一系列规定和操作流程。
首先,必须要进行合理的配制和稀释,以确保药剂能够在浮选过程中充分发挥作用。
其次,药剂的投加必须按照一定的时间和顺序进行,以保证药剂的作用效果能够达到最佳。
同时,在投加药剂时需要注意控制剂量,避免过量投加导致不良影响。
另外,还需要进行定期的检测和调整,以确保药剂的稳定性和有效性。
浮选药剂制度的建立和改进,不仅能够提高浮选效率,还能减少浮选过程中的药剂消耗和环境污染。
因此,矿山企业在浮选生产中应该高度重视浮选药剂制度的建立和执行,加强药剂的科学配制和合理使用,推动矿山浮选技术的持续创新和发展,更好地为矿山企业的可持续发展做出贡献。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
浮选药剂的分类与作用
矿物能否浮选取决于矿物表面的润湿性。
自然界中的矿物,绝大多数可浮性都很差,必须用浮选药剂来加强,而且这种加强必须要有选择性,即只能加强一种矿物或某几种矿物的可浮性,而对其他矿物不仅不能加强有时还要削弱。
这样,就可以人为地控制矿物的浮选行为。
浮选之所以能被广泛应用于矿物加工,重要的原因在于它能通过浮选药剂灵活、有效地控制浮选过程,成功地将矿物按人们的要求加以分开,使资源得到综合利用。
例如多金属硫化矿石,矿石中经常共生方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿等硫化矿物,这些硫化矿物具有相似的物理性质,用重选等选矿方法很难使之分离。
虽然它们的天然可浮性也相似,但通过浮选药剂的作用,可以成功地浮选分离,得到四种精矿,分别送冶金和化工企业回收铜、铅、锌、硫等元素。
使用浮选药剂是控制矿物浮选行为最灵活、最有效、最方便的手段。
此外,通过浮选药剂得到稳定的大量气泡也是浮选能够高效进行的前提。
浮选药剂的种类很多,既有有机化合物又有无机化合物,即有酸和碱又有不同的盐类等。
浮选药剂分类法很多,最基本的方法是根据药剂的用途分类,通常分为三类,见表4-6-1。
(1)捕收剂
能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物质称为捕收剂。
捕收剂作用于矿物一水界面,通过提高矿物的疏水性,使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。
(2)起泡剂
为表面活性物质,主要富集在水一气界面,促使空气在矿浆中弥散成小气泡,防止气泡兼并,并提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性,保证矿化气泡。
浮选药剂:从助力选矿到环保保护浮选药剂是矿山选矿过程中必不可少的一环,其作用远不止于寻
找矿物,更多时候是为了环保保护。
以下是浮选药剂的种类和作用:
一、浮选药剂种类
1. 捕收剂:用于增加泡沫与矿物的接触机会,吸附在矿物表面,
提高浮选率。
2. 发泡剂:增加泡沫的数量,同时使泡沫稳定,便于与矿物接触。
3. 调节剂:控制溶液中pH值或抑制非有用矿物的浮选,增加有
用矿物的浮选率。
4. 稀释剂:在选矿过程中调节溶液浓度,达到理想浓度。
二、浮选药剂作用
1. 提高选矿效率:正常情况下,矿物与泡沫接触,将矿物浮起,
通过捕收剂可增加接触机会,提高浮选效率。
2. 降低矿石处理成本:药剂的运用可以调整测量计算矿石,减少
多余矿物的提取。
3. 环保保护:污染是制约采矿业可持续性发展的因素之一,浮选
药剂的运用,使水处理污染发生量减少,减少对自然环境的不良影响。
总之,浮选药剂的作用无时无刻都在对矿石应用者,环境、社会
产生着积极的影响,有效地促进选矿工程的卓越发展。
浮选药剂的分类
浮选药剂的种类很多,世界各国出产的商品牌号有数百种,除去同分异号者外,就基本组分而论,也不下数十种甚至上百种。
它们的用途、作用各不相同,来源、制法或原料也各不相同。
为了系统地、科学地认识药剂的共性和个性,便于使用、研究,有必要适当分类。
由子研究的角度不同,可以有各种分类方法,这些分类都对我们正确地认识使用药剂有所帮助。
下面举出一些分类方法
一、根据药荆在浮选过程中的用途进行分类
这样分类便于实际应用时查找,见表1-10
二、根据药剂在浮选过程中所起作用进行分类
这种分类可以表明浮选中各种药剂的基本行为,见表1-2。
三、注照药别化学组分分类
可以表明药剂的制造过程和原料特点,见表1-3
表1-3浮选剂按组分分类
四、根据药剂的分子结构特点分类
这种分类可表示出药剂分子结构与浮选性能间的联系,见表1一4
表1-4浮选剂按结构分类
五、按照剂药荆的络合物化学特性分类
可从络合物化学观点对药剂进行研究,见表1-5。
浮选剂配方引言浮选剂是矿石选矿过程中的重要辅助剂,可通过调节选矿物理化学性质,促进矿石与浮选剂之间的选择性吸附,实现矿石和杂质的分离。
本文将探讨浮选剂配方的相关内容,包括浮选剂的种类、影响配方的因素以及常用的浮选剂配方。
浮选剂的种类根据浮选剂的类型,可以将其分为捕收剂、发泡剂和调整剂等几类。
1. 捕收剂捕收剂是一种能使矿石颗粒吸附在气泡表面的剂型,常见的捕收剂包括黄药剂、黑药剂和绿药剂等。
捕收剂的选择应考虑矿石矿种、矿石矿物组成和矿石矿物分散性等因素。
2. 发泡剂发泡剂是一种能够生成气泡并提供气泡稳定性的剂型,常见的发泡剂有天然油脂、合成气泡剂和表面活性剂等。
发泡剂的选择应考虑矿石特性、浮选机械条件和环境因素等。
3. 调整剂调整剂是一种能够改变矿石和浮选剂之间黏附性和选择性的剂型,常用的调整剂有pH调节剂、化学药剂和活性离子剂等。
调整剂的选择应根据矿石矿物本身特性和浮选工艺流程进行。
影响配方的因素浮选剂的配方受多种因素的影响,主要包括矿石矿物特性、浮选工艺条件和环境条件等。
1. 矿石矿物特性矿石矿物的成分、结构和表面性质等对浮选剂的选择和配比有着重要影响。
例如,硫化矿物对黄药剂有较好的选择性吸附,而氧化矿物则对黑药剂有较好的选择性吸附。
2. 浮选工艺条件浮选工艺条件包括浮选机械条件、浮选药剂用量和浮选机械类型等。
浮选剂的配方应根据具体的工艺条件进行调整,以保证浮选的效果和经济性。
3. 环境条件环境条件包括矿石选矿过程中的温度、湿度和大气条件等。
这些条件会对浮选剂的稳定性和效果产生一定的影响,因此在配方选择时需要充分考虑环境因素。
常用的浮选剂配方以下是几种常用的浮选剂配方,这些配方根据不同矿石特性和选矿要求进行选择。
1. 黄药剂浮选配方黄药剂是一种常用的捕收剂,适用于硫化矿物的浮选。
其典型配方如下:•黄药剂A:XX%•黄药剂B:XX%•黄药剂C:XX%•pH控制剂:XX%2. 黑药剂浮选配方黑药剂适用于氧化矿物的浮选。
浮选药剂的分类及用途分析在浮游选矿过程中,为有效地选分有用矿物与脉石矿物,或分离各种不同的有用矿物,常需添加某些药剂,以改变矿物表面的物理化学性质及介质的性质,这些药剂统称浮选药剂。
浮选药剂按其用途可分为五类:捕收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂、调整剂一、捕收剂,改变矿物表面疏水性,使浮游的矿粒黏附于气泡上的浮选药剂。
捕收剂的种类很多,按其离子性质可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型;按其应用范围可分为硫化矿捕收剂、氧化矿捕收剂、非极性矿物捕收剂和沉积金属的捕收剂。
常用的硫化矿捕收剂有黄药、黄药衍生物、黑药、白药、苯并噻唑硫醇、苯并咪唑硫醇、苯并嗯唑硫醇等。
氧化矿捕收剂主要有脂肪酸及其钠皂、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、磷酸酯、砷酸酯、脂肪胺及其盐、松香胺、季铵盐、二胺及多胺类化合物、两性表面活性剂等。
油类捕收剂,如煤油、柴油等。
捕收剂在矿物表面的作用有物理吸附、化学吸附和表面化学反应。
捕收剂的吸附与矿物浮选行为有密切关系。
在一定的捕收剂浓度范围内,随着药剂浓度提高,吸附量增大,浮选回收率显著上升;浓度达到相当值后,回收率随浓度及吸附量提高的幅度变小;捕收剂浓度过高时,吸附量还可继续增大,但浮选回收率却不再升高,甚至反而下降。
因此,在浮选过程中要正确掌握捕收剂的用量,以获得最佳效益。
二、起泡剂:浮选矿浆中气泡的形成,主要依赖于浮选设备中各种类型的充气搅拌装置,以及向矿浆中添加适量的起泡剂(frothers)。
起泡剂一般均为表面活性剂,其分子结构由非极性的亲油(疏水)基团和极性的亲水(疏油)基团构成,形成既有亲水性又有亲油型的所谓的“双亲结构”分子。
亲油基可以是脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基或带O、N等原子的脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基;亲水基一般为羧酸基、烃基、磺酸基、硫酸基、膦酸基、氨基、腈基、硫醇基、卤基、醚基等。
起泡剂加到水中,亲水基插入水相而亲油基插入油相或竖立在空气中,形成在界面层或表面上的定向排列,从而使界面张力或表面张力降低。
云母浮选药剂选择和工艺
云母是一种常见的硅酸盐矿物,常用于工业中的绝缘材料、防火材料、装饰材料等。
云母的浮选是指通过物理或化学方法将云母与其他杂质分离,提高云母的浓度和质量。
云母浮选药剂的选择是根据云母矿石的性质、矿石中其他杂质的成分以及浮选工艺的要求来确定的。
常用的云母浮选药剂有以下几种:
1. 表面活性剂类:如石油磺酸盐、石油磺酸盐酰胺类等。
这些表面活性剂能降低云母与水的接触角,提高云母的浸润性,从而增强云母与气泡的附着能力,实现云母的浮选。
2. 胺类:如十六烷基三甲胺、十六醇胺等。
这些胺类化合物可与云母表面的负电性位点形成阳离子配位键,并通过氢键和范德华力等相互作用力使云母与气泡结合,实现云母的浮选。
3. 醇类:如甲醇、乙醇等。
这些醇类化合物可降低云母颗粒间的黏附力,减小云母颗粒的聚结现象,从而有利于云母的浮选。
在云母浮选的工艺中,一般包括磨矿、粗选、精选等步骤。
具体的工艺参数,如矿石的磨矿细度、浮选药剂的用量、药剂的投加顺序等,需要通过实验确定。
此外,还需要根据不同矿石的特点和工艺要求,灵活调整浮选药剂的种类和用量,以获得最佳的浮选效果。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
浮选药剂分为哪些类型?
浮选药剂主要分为捕收剂、调整剂和起泡剂。
1)捕收剂。
用以增强矿物疏水性和可浮性的药剂。
硫化矿常用的捕收剂有黄药、黑药和硫氮类等。
非硫化矿常用的捕收剂有羧酸(盐)类,磺酸(盐)类,硫酸酯类,胂酸、膦酸类,羟肟酸类和胺类。
非极性矿物主要用中性油(如煤油、柴油)来捕收。
2)调整剂。
主要用于调整捕收的作用及介质条件。
它又包括抑制剂、活化剂和pH 值调整剂。
①抑制剂,用以增大矿物表面亲水性、降低矿物可浮性的药剂。
硫化矿浮选常用的抑制剂有:石灰主要抑制黄铁矿。
氰化物抑制闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿。
亚硫酸盐类抑制闪锌矿、黄铁矿。
硫酸锌抑制闪锌矿。
重铬酸盐抑制方铅矿。
非硫化矿的浮选中,常用水玻璃来抑制石英、硅酸盐等脉石矿物。
②活化剂。
用以促进矿物和捕收剂的作用或者消除抑制作用的药剂。
当用黄药类捕收剂时,硫酸铜、硝酸银、硝酸铅可以作为活化剂。
当用脂肪酸类捕收剂时,可用氯化钙、氯化钡作为活化剂。
③pH 调整剂。
用以调节矿浆酸度的药剂。
常用的有石灰、碳酸钠、硫酸、盐酸等。
3)起泡剂。
促使矿浆中形成稳定泡沫的药剂。
常用的有松油、松醇油、甲酚、脂肪醇等。
除以上几大类外,还有分散剂、絮凝剂、消泡剂、脱药剂等。
浮选药剂比较详细的分类见表1。
表1 浮选药剂分类
分类
系列
品种
典型代表。
煤的浮选药剂浮的矿物更好浮或将暂时不浮的矿物先抑制,然后再活化、浮选,并提高浮选选择性和浮选速度起着十分重要的作用。
浮选结果的好坏,浮选药剂是重要的因素。
为此,将近年来国内外有关浮选药剂的报道,取其精华,分为捕收剂、起泡剂、复合浮选剂、调整剂四类进行综述,并加以点评。
1捕收剂在煤泥浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂,特别是煤油、轻柴油和改性煤油等,占煤泥浮选捕收剂的80%~90%。
国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂多数是石油产品,主要是煤油、轻柴油,还有一些人工合成的非极性烃类油捕收剂,如我国的FS201、ZF浮选剂等。
此外还有一些其他工业副产品。
1.1 煤油煤油是煤泥浮选中应用最广泛的非极性烃类捕收剂之一。
它是石油裂解时的馏分产品,主要成分是C11~C16的烷烃,不易溶于水,只具有捕收性,当芳烃含量较大时,具有一定的起泡性能。
煤油的用量一般为015~2kg/t(煤泥)。
用量过大有显著的消泡作用。
1.2 轻柴油和页岩柴油柴油是目前较广泛使用的非极性烃类油捕收剂,浮选一般用0号或10号轻柴油,用量常为1~3kg/t(煤泥)。
轻柴油具有馏分高、密度大、粘度大,在水中分散的油珠直径大和在煤表面展开的速度慢等特点,但疏水性强,被表面孔隙吸收的数量少,因此,用作低阶煤浮选时的捕收剂比较有利。
页岩轻柴油系页岩焦油所得馏出物经冷压脱腊,再经酸碱洗涤后的产品,页岩轻柴油中含有较多的不饱和烃(烯烃、芳烃)以及含氧、含氮物质,所以页岩柴油具有较强的捕收性能和一定的起泡性能。
通常用于易选或中等可选煤泥的浮选,用量常为115~2kg/t 。
1.3 天然气冷凝油天然气冷凝油是由天然气凝析油经精馏所得的煤油馏分。
我国四川省天然气资源丰富,西南地区的多数选煤厂用凝析油制得煤油、轻柴油作捕收剂。
国外也有采用。
1.4 FS-201、FS-202捕收剂FS-201是以烯烃与苯在三氯化铝的催化作用下进行烷基化反应,反应物经碱洗、水洗再经脱苯、精馏,截取255℃以前的馏分,主要成分为轻质烷基苯。
浮选药剂的用途如何它有哪些基本类型浮选过程要向矿浆中加入浮选药剂来改善与调整矿物的可浮性。
使很多没有天然可浮性的矿物,经浮选药剂作用后,由不可浮变为可浮,或者相反。
以便人为地掌控矿物的可浮性。
所以有人说浮选药剂是浮选技术的支柱,这是有道理的。
浮选药剂的进展与浮选工艺的进展是分不开的,浮选的生产实践,促进了浮选药剂的讨论,而浮选药剂的进展又促进了浮选技术的进展。
浮选药剂的基本类型及用途序号药剂类型用途药剂名称1捕收剂提高矿物表面疏水性,使要浮的矿粒附着于气泡上黄药、黑药、白药、脂肪酸、胺类捕收剂等2起泡剂提高气泡的稳定性与寿命松醇油、甲酚油、醇类等3抑制剂增大矿物的亲水性,降低矿物的可浮性石灰、氰化物、硫酸锌、水玻璃、淀粉、人工合成高分子聚合物等4活化剂促进矿物的捕收作用或除去抑制作用硫酸铜、硫化钠5调整剂1.调整矿浆的酸碱度石灰、碳酸钠、硫酸、苛性钠等2.用于分散矿泥的作用水玻璃、偏磷酸钠等3.用于促进细泥絮凝作用淀粉、聚丙烯酰胺等捕收剂为什么能加强矿物表面的疏水性?捕收剂的重要作用是可以加强矿物表面的疏水性。
捕收剂的这种作用与其构成和结构特点有很大的关系。
现以丁黄药为例来说明这种作用。
黄药在矿浆中解离出阴离子ROCSS—和阳离子Na+,疏水作用靠阴离子产生,它包括了疏水基(非极性基)与亲固基。
黄药阴离子ROCSS—之所以能加强矿物表面的疏水性是由于:(1)亲固基是与矿物表面作用的原子团,通过它吸附在矿物的表面上,并与矿物表面的阳离子发生作用,平衡了一残留键力,降低了矿物表面的亲水性;(2)丁黄药阴离子的疏水基(非极性基)R(C4H9)本身就是疏水而亲气的原子团,它有很强的疏水作用,因而是造成矿物表面疏水的主导原因;(3)由于捕收剂在矿物表面的吸附之后形成疏水膜,使水分子与矿物表面之间的距离加添,大大减弱了水分子与矿物表面之间的作用,因而加强了矿物表面的疏水性。
所以,经捕收剂作用的矿粒有较好的疏水表面,这种矿粒与气泡相碰时能坚固的附着与气泡上浮。
浮选药剂手册1. 引言浮选药剂是矿石选矿过程中的重要组成部分。
通过向矿石浆料中添加浮选药剂,可以提高矿石与小气泡的接触概率,从而实现矿物颗粒与气泡的吸附、脱附和分离。
本手册旨在提供关于浮选药剂的详细信息,包括药剂的分类、作用机理、应用范围以及使用方法等。
2. 浮选药剂的分类浮选药剂可以根据其化学性质和作用方式进行分类。
2.1 根据化学性质分类•诱导剂:促使矿石颗粒表面发生一定的物化变化,以增加其与气泡接触的可能性,如某些有机物和无机离子;•捕收剂:增加气泡固附在矿物颗粒表面的力度和稳定性,使其易于在气泡上浮出,如有机胺和某些聚合物;•调整剂:调整矿石浆料的pH值,以适应特定矿种的浮选需求,如调整剂可以是碱性物质或酸性物质等;•泡沫稳定剂:使气泡保持稳定性,不易破裂和析出,如液体胶体。
2.2 根据作用方式分类•正浮选剂:促使有价矿物颗粒浮出,如黄铜矿、赤铁矿等;•反浮选剂:促使各类杂质矿物颗粒浮出,如硅酸盐矿物等;•副浮选剂:在浮选过程中起辅助作用的药剂,如表面活性剂和消泡剂等。
3. 浮选药剂的作用机理浮选药剂通过与矿石颗粒和气泡相互作用,改变它们在浮选过程中的性质和行为。
3.1 矿石颗粒的作用机理浮选药剂可以通过以下方式改变矿石颗粒的表面性质:•吸附:浮选药剂分子在矿石颗粒表面吸附,形成一层分子膜,改变表面特性;•覆盖:浮选药剂分子在矿石颗粒表面形成一个覆盖层,使矿物颗粒更易湿润;•濡湿:浮选药剂降低了矿石颗粒与水之间的接触角,使其更容易被水湿润。
3.2 气泡的作用机理浮选药剂可以通过以下方式改变气泡的作用:•吸附:浮选药剂分子在气泡表面吸附,形成一个稳定的浮选泡沫;•稳定:浮选药剂能够提高气泡的稳定性,防止其过早破裂和析出。
4. 浮选药剂的应用范围浮选药剂广泛应用于金属矿物和非金属矿物的选矿过程中。
常见的矿物包括铁矿石、铜矿石、铅锌矿石、黄铜矿、金属硫化物矿物等。
5. 浮选药剂的使用方法浮选药剂的使用方法需要根据具体矿石性质和选矿工艺进行优化。
第5章浮选药剂5.1浮选剂的作用与分类1.浮选剂的作用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,浮选中添加了各种浮选药剂,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。
浮选剂的作用主要是提高煤粒表面硫水性和煤粒在气泡上粘着的牢固度;在矿浆中促使形成大量气泡,防止气泡兼并和改善泡沫的稳定性,使煤粒有选择性地粘着气泡而上浮;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。
2.浮选药剂的分类1).按作用分类浮选药剂按其作用可分为以下几类:(1)捕收剂捕收剂是指加入煤桨中提高煤粒表面的硫水性,使其易于并牢固地和气泡附着的浮选剂。
在浮选中最常用的捕收剂为非极性烃类化合物,如煤油、轻柴油等。
(2)起泡剂起泡剂是指在浮选过程中用以控制气泡大小、维持气泡稳定性的浮选剂。
属于这类浮选药剂的是各种有机表面活性物质,如脂肪醇。
(3)调整剂调整剂是指调整煤浆及矿物表面的性质,提高某种浮选药剂的效能或消除负作用的浮选药剂。
选煤用调整剂主要包括:介质pH值调整剂:调整煤浆酸碱度的浮选剂,用以改变煤粒和矿物杂质表面的电性,来提高浮选过程的选择性。
届于这类浮选剂的有石灰、硫酸等”抑制剂:浮选过程中用于控制矿物杂质对分选的有害行为,降低某种矿物表面疏水性,使其不易浮起,从而提高煤与矿物杂质分离的浮选剂。
届于这类浮选剂的有偏硅酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠和淀粉等。
(4)其他其他还有用于增加非极性油类在煤浆中弥散度的乳化剂等。
必须指出,上述浮选药剂类别是按其基本作用区分的。
事实上由于组成结构的影响,通常都不会只起一种作用,还兼有其他作用。
某种浮选药剂在一定条件厂属于这一类,条件改变后可能属于另一类。
2).按分子结构分类浮选药剂按其分子结构可分为以下几类:(1)极性浮选剂这类浮选剂的分子就整体而言是电中性的,但具有两个电极,就像磁铁棒具有两个磁极—样,它们能吸引极性水分子,具有亲水性,能溶解在水中,如各种酸类、碱类、盐类。
(2)非极性浮选药剂这类浮选药剂的分子正电荷与负电荷的电重心是重合在一起的,在水中不解离,基本不能吸引极性水分子,水化作用很小,具有疏水性。
它们以小油滴形态悬浮在水中,如烃类化合物(油类)。
(3)复极性浮选剂(又称杂极性浮选剂)这类浮选剂的分子由两部分组成,即极性部分(常称极性基)和非极性部分(常称非极性基)。
极性基具有亲水性,非极性基具有疏水性。
如直链脂肪醇,一端为非极性基碳氢烃链它们以单分子层形式定向吸附、排列在气液界面上。
图5—1为不同的浮选剂分子与极性水分子相互作用的示意图。
图中(a)为疏水性的非极性分子;(b)为亲水性的极性分子;(c)为杂性分子,一端亲水,一端疏水。
图5-1浮选剂分子与极性水分子分子相互作用示意图5.2捕收剂——非极性烃类油煤泥浮选的实质是疏水性的精煤通过与捕收剂作用,粘附在气泡上,而亲水性的矸石颗粒滞留在水中,从而实现相互分离的过程 。
煤粒的表面以疏水性为主,具有较好的天然可浮性。
在浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂,特别是煤油、轻柴油和改性煤油等,占煤泥浮选时捕收剂耗量的80%一90%。
烃类油大部分来自石油产品,主要是根据工业使用目的不同按一定沸点东范围分馏和加工的。
它们为液体,分子结构对称,化学性质不活泼,在水中不会解离成离子,难溶于水,疏水性高,一般不和矿物表面发生化学作用。
1、非极性烃类油的捕收作用非极性烃类油的浦收作用是由于它能够在非极性矿物表面吸附和在其表面展开并形成油膜。
非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃,其分子都是由碳和氢原子组成,原子之间以非极性的碳一碳键和弱极性的碳—氢键结合,属于非极性分子。
在煤泥分选过程中,大部分煤粒表面是非极性的,因此,煤粒对油分子吸引力大于对强极性水分子的吸引力,油滴吸附到煤粒表面,同时煤粒表面与油分子之间的作用力大于油分子本身之间的作用力,油滴在煤粒表面展开,形成疏水的薄油膜,进一步提高了煤粒表面的疏水性[见图5—2(c) ]。
图5-2非极性烃类油在矿物表面的固着情况而矸石颗粒绝大部分表面是极性表面,有很强的亲水性,矸石表面对油分子的吸引力小于对水分子的吸引力,矸石表面被水分子覆盖,形成水化膜,非极性烃类油不易在矸石表面吸附[见图2—2(a)],或仅能吸附极少量的烃类油到局部疏水部位,基本上不能提高矸石的疏水性,从而扩大了煤粒与矸石表面润湿性的差异,促使分选顺利进行。
如果在煤粒表面夹杂极性的矿物杂质或局部被氧化,则能形成不连续的油膜[见图5—2(b)]。
非极性烃类油的捕收作用主要表现在以下三个方面:1) 非极性烃类油可以提高煤粒和气泡的附着。
由于非极性烃类油在煤粒表面展开,增加煤粒表面的疏水程度,削弱其水化作用,使煤粒与气泡碰撞时,水化膜易破裂,附着过程容易进行。
2) 非极性烃类油可有效提高煤粒在气泡上附着的牢固程度。
这是非极性烃类油沿着三相接触周边富集形成一条油环所致。
当气泡表面与煤粒接触时,在两者之间的缝隙由于毛细管作用力促使油滴迅速聚集,然后扩大面积而形成油膜,并向与气泡接触的润湿周边汇集成油环,促使煤粒牢固地粘附于气泡上。
如图5—3所示。
图5-3气泡底下油环的形成3) 细粒的煤表面粘附油滴后互相兼并,还可以形成气絮团。
2、非极性烃类油化学组成对捕收作用的影响在有机化合物中,凡是只含有碳及氢原子的物质,都叫做烃类化合物。
烃类化合物按其分子结构的不同,一般义分为饱和烃和不饱和烃两大类。
饱和烃是指碳原子之间全部是由单键连接而成的烃类化合物,包括由直链构成的烷烃和由环链构成的环烷烃两种。
当烷烃中碳原子个数达到4个以上时,同碳原子数时,碳原子在分子中的排列结构会有所不同,这种现象称为烷烃的正构或异构。
不饱和烃是指碳原子之间由部分双键连接而形成的烃类化合物,含有直链双键的不饱和烃称为烯烃,含有苯环的不饱和烃称为芳香烃(简称芳烃)。
非极性烃类油的捕收性能与其化学组成有关,而其组成又随产地、加工方法、馏分温度的不同有较大差异。
1) 非极性组分对浮选的影响非极性烃类油按照烃族组成可分为芳烃、烯烃和烷烃。
烷烃又可分为正构烷烃、异构烷烃和环烷烃。
在烃类油中还有一些含氧、含氮的化合物。
经长期实际使用及研究表明,非极性烃类油各组分的捕收作用强弱次序为:芳烃>烯烃>异构烷烃>环烷烃>正构烷烃;重芳烃(多环)>轻芳烃(学环)。
芳烃和不饱和烃的捕收作用与烃类化学成分对煤表面的吸附能力有关,吸附能力的大小由各个烃分子中环和链的周围电子密度的分布性质所决定。
饱和烃具有对称的电子层,在分子中只有碳氢键,其周边没有集中`的电子云;芳烃分子中环相联,烯烃分子中有碳氢双镶,它们的电子云密度都比较大,所以不饱和烃(芳烃、烯烃)在煤粒表面吸附的键能比饱和烃(环烷烃、烷烃)要大些。
芳烃组分活性较高的另一原因是它们的油一水界面张力较低,在其他条件相同时,有较好的分散度,浮选过程中较容易乳化成小的油滴固着到煤粒表面,提高其疏水性。
2) 杂极性化合物对浮选的影响烃类油组成中,除非极性组分外,还有少量的非烃杂质,例如,吡啶、喹啉、吡咯、酚、脂肪酸、醇酸和羰基化合物等杂极性化合物。
由于这些杂质的存在,其淬游性大力提高,既可节约用量,又可提高工艺效果。
烃类油中杂极性物质含量对浮选指标的影响见表5—1。
表5-1烃类油中杂极性物质含量对浮选指标的影响从表5—1中可见,在一定范围内,增加杂极性成分的比例,对提高浮选效果是有利的,能提高浮选完善指标,对精煤产率和尾煤灰分增幅的影响也比较明显。
杂极性成分的比例增加后精煤灰分有所增加,其比例过高时,精煤质量恶化,选择性受差。
杂极性物质之所以对煤粒有捕收作用是因为杂极性分子可以在煤粒表面的极性部位进行定向排列、其极性基指向煤粒表团,与煤粒表面的多种含氧官能团相互作用;非极性基朝水,使煤粒表面少量极性部位硫水,提高煤粒的可浮性,再促使烃类油固着到这部分表面上,进一步提高疏水性[见图5—4(a)]。
但杂极性物质含量超过某—定量后,在煤粒表面形成反向吸附层,使已经硫水的煤粒表面重新变成亲水[见图5—4(b)]。
烃类油中的杂极性成分除起捕收作用外,还有起泡作用和乳化作用。
图5-4 杂极性物质对煤粒的八月作用示意图3、非极性烃类油馏分组成对捕收性能的影响馏分是石油精馏过程中不同温度时截取的液体物料。
分馏温度越高,所得到的物料碳链越长,分子量也越大。
不同烃类油,其最佳馏分温度不同,芳烃最高馏分温度为170℃~220℃,异构烷烃和环烷烃为230℃一260℃,正构烷烃为190℃~240℃,煤油则为170℃~245℃。
石油各馏分中,捕收性能最好的馏分温度是180℃~240℃,碳链长8~15,非极性烃类油最佳的粘度范围是(1~2)×10一4m 2/s 。
显然,分馏温度对浮选性能的影响,实际上主要是碳链长度或分子量的影响。
分馏温度高,所得馏出物碳链长,其疏水性也强,但碳链越长,分子量越大,分子间的内聚力也越大,粘度越大,浮选过程中不易乳化分散,在煤粒表面吸附速度慢,浮选性能降低;分馏温度低,馏出物碳链较短,本身疏水性差,加之分子间凝聚力小,挥发性高,在煤粒表面不易形成稳定的油膜,从而也会降低浮选性能。
4、常用捕收剂的种类和性质1)煤油煤油是煤泥浮选中应用最广泛的非极性烃类捕收剂之一。
它是石油裂解时的馏分产品、主要成分是C11~C26的烷烃,基本上不溶于水,只具有捕收性。
煤油用量—般为0.5~2kg/(t煤泥)。
根据不同的用途,煤油分为灯用煤油、拖拉机煤油、航空煤油等品种。
按照产品质量标准,其中小于270℃的馏出物含量不小于70%,大于310℃的馏出物含量应小于2%。
煤油中常含少量芳烃、烯烃等,但由于来源不同,其性质差异很大。
从经济角度考虑,煤泥浮选时—般使用灯用煤油。
2) 轻柴油轻柴油按加工方法的不同,可分为催化柴油、直馏柴油、热裂化柴油和焦化柴油等。
轻柴油碳链长度常为15~18,分馏温度约165℃一365℃,密度为0.74~0.95g/cm3。
轻柴油中溶有一些分子量较大的石蜡,当温度下降时,它会“结晶”呈网状结构从油中析出,即产生轻柴油的凝固现象。
选煤厂要根据不同季节使用不同凝固点的轻柴油。
商品轻柴油按凝固点分为0号、10号、-10号、-20号、—35号等规格。
浮选—般用0号或10号轻柴油,用量通常为1~3kg/(t煤泥),这与煤泥浮选起泡剂用量有关。
轻柴油组成波动比煤油大,尤其是芳烃含量,如催化裂化轻柴油芳烃含量比直馏轻柴油高很多,捕收性能比煤油高,但选择性不如煤油。
轻柴油因其分子量大,所以粘度较高,在水中分散的油珠尺寸大,在煤粒表面铺展成油膜的速度慢,但其疏水性强,因此,浮选时作为变质程度较低煤的捕收剂比较有利。
3) 页岩轻柴油页岩轻柴油系页岩焦油所得馏出物经冷压脱蜡,再经酸碱洗涤后的产品。