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表面活性劑在礦物浮選中的妙用

  • 2022-12-07
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礦物浮選是利用礦物的疏水性差異從礦漿中浮選出礦物的富集過程，叫做浮游選礦。在浮選過程中，磨碎的礦石經(jīng)過一些有機或無機化學(xué)藥劑（經(jīng)常選用表面活性劑）處理，并在礦漿中加以攪拌、充氣，易與氣泡黏附的礦物隨氣泡上浮，不與氣泡粘附的礦物則留在礦漿中達到有用礦物的分離和富集的目的。

浮選工藝是一種復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其理論基礎(chǔ)直接建立在表面化學(xué)、膠體化學(xué)、結(jié)晶學(xué)與物理學(xué)之上。而浮選藥劑則是建立在浮選與基本有機化學(xué)之間的一種邊緣科學(xué)。
二十世紀以來，從國際上浮選藥劑的發(fā)展過程可以看出：很多浮選劑常常是與分析化學(xué)有著密切的關(guān)系，它們常是首先用于分析試劑。在分所化學(xué)上已經(jīng)是行之有效的金屬離子定量試劑，然后再引用到浮游選礦上作為浮選藥劑。
 
自然界中除煤、石墨、硫磺、滑石和輝鉬礦等礦物顆粒表面疏水、具有天然的浮性外，大多數(shù)礦物均是親水的，加一種藥劑能改變礦物顆粒的親水性而產(chǎn)生疏水性使之可浮，這種藥劑通常為表面活性劑。表面活性劑通常是極性表面活性劑和非極性表面活性劑。極性表面活性劑由能與礦物顆粒表面發(fā)生作用的極性基團和起疏水作用的非極性基團兩部分組成。當(dāng)這類表面活性劑吸附于礦粒表面時，其分子或離子呈定向排列，極性基團朝向礦物顆粒表面，非極性基團朝外形成疏水膜，從而使礦位具有可浮性。
 
與銅、鉛、鋅、鐵等硫化礦物伴生的金，在浮選時常用有機硫代化合物作表面活性劑。例如，烷基（乙、丙、丁戊基等）二硫代碳酸鈉（鉀），又稱黃原酸鹽，俗稱黃藥。在含金多金屬礦石的浮選時，多采用乙基黃藥和丁基黃藥。
 
烷基二硫代氨基甲酸鹽和黃原酸鹽的酯類衍生物等也是硫化礦物常用的表面活性劑，也是浮選含金多金屬硫化礦的常用表面活性劑，常與黃藥類同時使用。
 
非離子型極性表面活性劑的分子不解離，如含硫酯類，非極性表面活性劑為烴油（中性油），如煤油、柴油等。根據(jù)統(tǒng)計，用于采礦表面活性劑中，非離子表面活性劑占50%，其次是陽離子表面活性劑占30%，陰離子表面活性劑占10%。其中用途最廣的是浮選藥劑。
 
根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，目前礦物開采對表面活性劑的需求量呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢，年均復(fù)合增長率在4.5％左右，每年消耗量在6萬噸到8萬噸不等，自2020年起，國家政策性向稀土稀有金屬產(chǎn)業(yè)提出高質(zhì)量發(fā)展，相信以稀土為代表的的礦物精細復(fù)選和加工將促使表面活性劑需求更加緊迫；另外西南地區(qū)鉛礦、汞礦等大肆開發(fā)產(chǎn)生礦渣回收利用等一系列問題，成為表面活性劑在礦物浮選研究的關(guān)鍵性技術(shù)。而這一切將基于理論研究的創(chuàng)新和升級。 

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