浮選起泡劑的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

楊磊　孫玉龍

【摘 要】本文簡要介紹了浮選起泡劑的結(jié)構(gòu)以及作用機(jī)理，詳細(xì)介紹了起泡劑種類和研究現(xiàn)狀，并提出了起泡劑依然走復(fù)配組合、合成新型環(huán)保起泡劑的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】浮選起泡劑；表面活性劑；起泡性；穩(wěn)定性

浮選是根據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同，按礦物潤濕性的差異進(jìn)行分選的方法。有些礦物的表面潤濕性小，天然可浮性大，如石墨、輝鉬礦等，所以這些礦物的分離可利用天然可浮行就可實現(xiàn)。但有些礦物的表面潤濕性較大，天然可浮性小，如石英、云母等[1]，大多數(shù)礦物的自然分離都很難實現(xiàn)，通常情況下，都是使用浮選藥劑來改變礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)，增大礦物顆粒的疏水性和礦物粘附氣泡的牢固度，改變礦物的可浮性，獲得更好的浮選指標(biāo)。對浮選產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的主要影響因素是起泡劑的起泡性能和泡沫穩(wěn)定性能，在礦物浮選過程中具有很大的作用。

1 起泡劑的結(jié)構(gòu)

起泡劑是由疏水的非極性基和親水的極性基組成的表面活性劑。起泡劑的非極性基常見的是烷基，而極性基比較多，比如-O-、-OH、-COOH、>C=O、-NH2、-SO4H、-SO3H等。

起泡劑的極性基是決定起泡劑性能最關(guān)鍵的影響因素，它既影響起泡劑的礦物表面活性、礦漿中離子的化學(xué)反應(yīng)等化學(xué)性質(zhì)，也影響起泡劑的溶解度、解離度等物理性質(zhì)。起泡劑非極性基決定起泡能力。

2 起泡劑的作用機(jī)理

2.1 起泡劑的作用機(jī)理

起泡劑吸附在氣-液界面上，降低氣-液表面能，降低氣泡體系能量，促使空氣分散，生成微小的氣泡，并在氣-液界面上形成定向排列，極性端指水，非極性端指氣。反應(yīng)發(fā)生在極性端，可在氣泡的表明形成一層水化膜，避免了氣泡的兼并，同時還提高了氣泡抗變形及破裂的能力，增加了氣泡的穩(wěn)定性。

2.2 起泡劑與捕收劑的共吸附作用

捕收劑和起泡劑在氣-液界面上有聯(lián)合作用的現(xiàn)象稱為共吸附。捕收劑與起泡劑在氣泡表面和礦物表面都能夠產(chǎn)生共吸附現(xiàn)象。這提高礦粒表面的疏水性，使礦物更好的粘附穩(wěn)定在氣泡上。

3 起泡劑的研究現(xiàn)狀

3.1 常用的起泡劑

起泡劑的研究應(yīng)用經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前常用起泡劑主要有天然起泡劑、工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑、人工合成起泡劑和生物起泡劑4種。

3.1.1 天然起泡劑

天然起泡劑包括桉葉油、松醇油（2號油）、松針油和樟油等，其主要成分均為萜類化合物，其中松油是浮游選礦中使用比較廣泛的起泡劑。松油的起泡性能主要是因為其成分中含有的的萜烯醇[2]。樟樹是我國的特產(chǎn)，樟腦油一般是樟腦與樟油的總稱。樟腦白油具有良好的起泡性能，而且選擇性比松油好，可代替松油使用，主要用于精礦質(zhì)量要求較高的情況及優(yōu)先浮選工藝。其中應(yīng)用廣泛的是松醇油，占起泡劑用量的95%以上。

3.1.2 工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑

工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑包括GF油、雜醇、仲辛醇、混合醇等，主要為不同碳鏈長度的醇類，其中分子質(zhì)量較小、碳鏈較短的雜醇生成的泡沫易碎，用量較大，但選擇性好；GF油不僅起泡能力強(qiáng)，用量少，選擇性好，還兼有一定的捕收性能，在我國選煤廠應(yīng)用廣泛。

3.1.3 人工合成起泡劑

人工合成起泡劑包括合成醇類起泡劑和MIBC等。4號油，又稱丁醚油，無色油狀液體，成分為三乙基氧基丁烷，與2號油相比，其具有價格低、純度高、起泡性強(qiáng)、選擇性好、氣泡大而均勻、流動性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。MIBC亦稱甲基戊醇，無色透明液體，選擇性好，生成的泡沫細(xì)且脆，流動性好，用量少，每噸煤泥僅用MIBC20～40g。MIBC在國外的應(yīng)用較廣泛，在國內(nèi)一般只作為實驗室浮選標(biāo)準(zhǔn)起泡劑，目前尚未在工業(yè)上應(yīng)用。

3.1.4 生物起泡劑

Fazaelipoor等人首先將生物表面活性劑鼠李糖脂用作浮選的起泡劑。MIBC相比，鼠李糖脂起泡劑表現(xiàn)出更好的表面活性和穩(wěn)定起泡性[3]。

天然起泡劑和工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑具有一定的缺點(diǎn)，主要是其用量大、泡沫易碎、流動性差等缺點(diǎn)，而且天然起泡劑的主要成分萜烯醇難以進(jìn)行生物降解，會污染尾煤水。人工合成起泡劑由于彌補(bǔ)了以上2 種起泡劑的不足而備受親睞。生物起泡劑是新型的環(huán)保起泡劑。

3.2 研究現(xiàn)狀

對起泡劑的研究主要集中在起泡劑基團(tuán)、起泡劑作用機(jī)理方面以及表征方面。徐振洪[4]等研究了起泡劑的起泡性能和泡沫穩(wěn)定性的測試及評價方法，運(yùn)用表面張力和最大泡沫高度評價起泡劑的起泡能力，以泡沫半衰期評價泡沫穩(wěn)定性。Y·S·楚[5]等研究了浮選起泡劑對氣泡大小的影響，表明在起泡劑濃度低于臨界兼并濃度值時，氣泡大小主要由兼并控制，超過臨界兼并濃度值時，氣泡大小將依賴于充氣器的幾何形狀和流體動力學(xué)條件。

浮選起泡劑從作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)、性能和復(fù)配作用都研究的比較透徹，發(fā)展也比較迅速。起泡劑也從研究天然制劑發(fā)展為合成具有更好性能的新型起泡劑，從使用單一的起泡劑發(fā)展為復(fù)配起泡劑共同作用，從無機(jī)有機(jī)起泡劑發(fā)展為環(huán)保的生物起泡劑。

4 起泡劑的發(fā)展趨勢

隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，原料來源廣泛，合成工藝簡單，易生物降解的新型合成起泡劑將逐步取代價格偏高的松醇油類天然制劑，降低礦山企業(yè)的投資成本。根據(jù)表面活性劑協(xié)同作用的原理，將不同藥劑復(fù)配可以達(dá)到增效或取得原來單一藥劑所沒有的效果。因此通過將不同的起泡劑進(jìn)行復(fù)配，和捕收劑與起泡劑的合理組合，也可達(dá)到提高選礦指標(biāo)的目的，這也是提高起泡劑性能的重要手段。

在以后的新型起泡劑設(shè)計和研發(fā)時，由于人們對環(huán)境保護(hù)的重視，將盡可能的在起泡劑的生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境造成污染，這是起泡劑發(fā)展的必然趨勢。生物起泡劑在這方面具有明顯的優(yōu)勢，有可能成為起泡劑研究的熱點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]徐振洪，朱建華，張榮曾.浮選起泡劑泡沫穩(wěn)定性的評價方法研究[J].化工學(xué)報，1999，50（3）：399-403.

[5]Y·S·楚.浮選起泡劑對氣泡大小和泡沫穩(wěn)定性的影響[J].國外金屬礦選礦，2002，

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[責(zé)任編輯：王楠]