资源加工学第七章ppt课件.ppt

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1、第7章矿物加工药剂,7.1 低分子量有机药剂,7.1.1 表面活性剂和异极性有机药剂,7.1.1.1 表面活性剂,三种情形：,（1）表面活性剂分子的结构特征,第一个特征是其都由非极性的亲油(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性的所谓“双亲结构”分子。,第二个特征是其结构中亲油基团与亲水基团的强度必须匹配，既达到所谓的“相互平衡”。,表面活性,能使溶剂表面张力降低的性质,表面活性剂,表面活性物质,具有表面活性的物质,非表面活性物质,少量物质即能明显降低溶剂的表面张力，而且在某一浓度下表面张力曲线出现水平线,（2）表面活性剂分类,根据其分子量的大小,低分子量表面活性剂、

2、中等分于量表面活性剂和高分子表面活性剂。,根据极性基的解离属性,阴离子型、阳离子型、两性型及非离子型,浮选表面活性剂,捕收剂,起泡剂,使目的矿物表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。,促使泡沫形成，增加分选界面。,浮选表面活性剂,(1) 异极性浮选捕收剂,结构特点：,1）疏水基是26个碳原子的脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基 。2）亲固基一般为黄原酸基C(S)SH、二硫代磷酸基02P(S)SH，和二硫代氨基甲酸基C(S)SH。,用途：主要作为硫化矿捕收剂。,7.1.1.2异极性有机药剂,表7-3异极性浮选捕收剂和有机抑制剂的分类及典型实例简表,（2）有机抑制剂,a改变矿浆离子组成及去活作

3、用。,b使矿物表面亲水性增大。,c. 使吸附于矿物表面的捕收剂解吸或防止捕收剂吸附。,有机抑制剂抑制矿物的途径：,有机抑制剂的结构特点：,药剂分子中在尽可能小比例的碳氢骨架上带有数量较多(至少两个)的极性基，并且极性基位于分子的两端或遍布于整个分子中。,有机抑制剂也是异极性有机物，一般是一个或多个-COOH或-OH或-SO3H或-PO(OH)3或-SH等强极性基通过13个碳原子的烃基连接起来的水溶性有机物，如巯基乙酸、羟基乙酸、氨基乙酸、柠檬酸、氨基乙醇等。,(3) 萃取剂,萃取剂分类,中性萃取剂,酸性萃取剂,碱性萃取剂,整合萃取剂,如醉、醚、酮、酯、硫醚、亚砜和冠醚等,如羧酸、磺酸和有机磷(

4、肪)酸等。,包括伯胺、仲胺、叔胺和季铵等,含有两个或两个以上配位原子(或官能团)可与中央金属离子形成整环的有机化合物。,萃取剂的结构特点, 分子中至少有一个反应活性基团。, 烃基(碳氢链)必须具有相当的碳原于数。,萃取剂需满足的要求,有较大的萃取容量 ；,选择性好；,易于反萃；不易发生乳化，不生成第三相。,密度小、粘度低、表面张力较大(分相迅速)；沸点高、挥发性小、闪点高(使用安全)；在水中溶解度小(减少溶剂损失和环境保护的要求)。,化学稳定性好、毒性小、耐酸。,容易制备，原料来源丰富、价格便宜。,(3) 萃取剂,7.1.2 表面活性剂的物理化学性能,7.1.2.1 HLB值,HLB称亲水亲油

5、平衡值,HLB值越大，水溶性越好；反之，HLB值越 小，则油溶性越好。,计算方法,（1）基数加合法,（2）比值法,（3）脂肪酸类计算式,HLB推测浮选药剂方面的用途,判断浮选药剂的用途,氧化矿捕收剂 14硫化矿捕收剂 47起泡剂 57抑制剂 10,估计药剂分子中非极性基和极性极比例,HBL应用中的不足之处,没有考虑到油与水溶液本身性能,没有考虑表面活性剂浓度的影响；,没有考虑到温度以及各相体积的影响,7.1.2.2 PIT值,相转型温度PIT亲水亲油平衡温度,在低温下可以形成OW型乳状液的非离子表面活性剂随温度的升高，溶解度减少，HLB值下降，达某一温度时乳状液由原来的OW型转变成WO型。,7

6、.1.2.3 表面张力,表面活性剂浓度增大，液体表面张力降低。表面活性剂的烃链长度越长，表面活性越强，两者之间关系合乎特劳贝规则。,各种脂脂酸皂水溶液与表面张力的关系1月桂酸（十二酸）钠，2豆蔻酸（十四酸）钠，3棕榈酸（十六酸）钠，4硬脂酸（十八酸）钠,1）温度升高，分子间吸引力减弱，表面张力下降。当温度达到临界温度时，气一液界面消失，表面张力不再存在。,2) 无机盐的反离子浓度越高，反离子价数越高，反离子水化能力越小，极化性越强，降低表面张力的能力和效率也越大。无机盐对非离子表面活性剂表面张力的影响不大，尤其是当浓度小于0.1mol.dm-3时对表面活性几乎没有影响。,3)少量极性有机物可使

7、表面活性剂水溶液的表面(界面)张力发生很大变化.,7.1.2.3 表面张力,7.1.2.4 CMC值,(1) 胶团的形成及临界胶团浓度,CMC越小，形成胶团所需要的浓度越低，表面(界面)达到单分子层饱和吸附所需浓度也越低。,图7-8 表面活性剂物理性质随浓度变化图,( 2 ) 表面活性剂的结构与临界胶团浓度的关系, 表面活性剂烃链长度的影响,logCMC=A-Bn, 烃链分支的影响,在水溶液中，表面活性剂烃链的碳原子数(在816范围内)增加通常会导致CMC下降。,具有相同碳原于数的支链表面活性剂的CMC比直接的大得多 ., 烃链中其它取代基的影响,烃链中引入、等极性基团，会导致CMC的明显增大

8、。, 亲水基团的影响,离子表面活性剂比同烃链的非离子表面活性剂的CMC值高;两性表面活性剂与同烃链长的离子型表面活性剂的CMC值相近。极性基从末端位置移到越靠中间位置，CMC值越大。含多个亲水基团的表面活性剂比同样烃链长度下含单个亲水基团的表面活性剂的CMC更大。而亲水基的种类对CMC值影响不大。, 离子型表面活性剂分子中反离子的作用,离子型表面活性剂在水溶液中形成胶团时是非极性烃链向内相互聚集，带电离子基团向外，反离子则将其包围，因此，反离子起了束缚胶团作用。其束缚能力越强，越易 形成胶团。CMC值越低。而反离子的束缚能力随其极化能力及价数增加而增大，随其水化半径的增加而减少,7.1.2.5

9、 K.P值和C.P值,（1）Krafft 点-K.P值,共同点：在温度足够低时，溶解度慢慢随温度升高而增大，当温度达到某一定值后，溶解度会突然增大,离子型表面活性剂,Krafft点也可以认为是表面活性剂在溶液的溶解度等于它的CMC值时的温度。,由于Krafft点是描述形成胶团所需要的最低温度，而表面活性剂许多重要作用都是通过胶团的形成来实现的。所以，只有温度在Krafft点以上才有可能使离子型表面活性剂形成胶团，发挥其最佳效能，表面活性剂的Krafft点越低，越有利于实现这一目的。,（2） 浊点（C.P值）,对于非离子表面活性剂，温度升高，其溶解度下降。当温度升到某一定值时（实际上是一个很窄的

10、温度范围），溶液突然变浊，此时的温度称为浊点，即C.P.值当温度升到某一定值时，溶液突然变浊，此时的温度称为浊点,影响浊点的因素,表面活性剂结构电解质极性有机物,随着非离子表面活性剂极性增加，即HLB值增大，浊点升高；如果具有相同极性基的同系物，则烃链较短者具有较高的浊点；,通常多价正离子及H+、Ag+、Li+可使浊点升高，而Na+、K+、NH4+则使浊点降低。在负离子中，OH-、F-、Cl-、SO42-、PO43-降低浊点，而I-、SCN-则升高浊点。,7.1.2.5 K.P值和C.P值,7.1.3 溶液中的酸碱平衡,7.1.3.1解离平衡与溶液pH值,（1）一元弱酸和弱碱性药剂,药剂在溶剂

11、中的溶解、水解或解离，一方面使介质pH值发生变化，另一方面影响药剂的活性。研究药剂在溶剂中的酸碱平衡，就是要在一定的条件控制药剂在溶剂中的溶解、水解或解离，使药剂的作用充分发挥，提高药剂的使用效果。,（2）多元弱酸型药剂,（2）多元弱酸型药剂,7.1.3.2 解离平衡与浮选活性,通过解离平衡分析，可以判断浮选药剂的有效组分。,捕收剂的活性与溶液的酸碱性关系十分密切，其型体随溶液pH值而异,7.1.3.3 解离平衡与抑制活性,Na2O.rSiO2Na+SiO32- +(mSiO3.nSiO2)2m- +(nSiO 2)+(Na2O.rSiO2）,(mSiO3.nSiO2)2m-mSiO32-+(

12、nSiO2),H2SiO3HSiO3-+H+HSiO3-SiO32-+H+,低分子量的有机抑制剂，如巯基乙酸、巯基乙醇等在溶液中发生解离后，和矿物表面发生作用，从而抑制了矿物的浮游活性。,7.1.4 表面活性剂的表面物理化学性质,7.1.4.1 润湿作用,润湿是指用水或水溶液将液体或固体表面上的空气取代的现象。,表面活性剂在润湿过程中的作用,（1） 提高低能体表面的表面能。（2） 降低水溶液的表面张力。,评价润湿剂的参数,（1）润湿效率，它是指在一定温度、一定时间内能润湿一定表面积所需表面活性剂最低浓度。,（2）润湿能力，它是指表面活性剂不管使用浓度如何，能使一指定体系润湿所需要最少时间；,（

13、3）润湿时间，它是指一定温度下固定表面活性剂浓度对指定体系润湿所需要的时间。,7.1.4.2 增溶作用,增溶作用是指在溶剂中完全不容或者微溶的物质(可以是固体、液体或者是气体)，借助于添加表面活性剂而得到溶解，并成为热力学上稳定的、各向同性的均一溶液。,增溶剂、增溶物、增溶量、增溶能力,增溶作用与表面活性剂胶团形成 （CMC)的关系,7.1.4.2 增溶作用,增溶与溶解,相同点：都是热力学上稳定的透明溶液，都是各向同性的特性,不同点：增溶是胶团内部有着与液烃相同的状态，难溶于水的有机物进入与它本性质相同的胶团核中，成为热力学稳定体系；溶解是以单分子分散于溶剂中，成为热力学稳定体系。,增溶与水溶

14、助长、增溶与乳化的区别,7.1.4.2 增溶作用,增溶作用的模式,夹心型：增溶物进入胶团的内核。栏栅型：增溶物的亲水基在胶团表面，疏水 基伸入胶团中心。吸附型：增溶物吸附于胶团的表面。增溶物在亲水基团之间增溶,7.1.4.2 增溶作用,乳化是指将一种液体以一定大小分散于另一种与它不相溶、不起化学反应的液体中形成相对稳定的分散体系。,前者称为分散相，后者称为分散介质或连续相。乳状液分散相液滴的大小通常在0.250m范围。,7.1.4.3 乳化与破乳作用,1、乳化现象,乳状液的分类,按分散相与分散介质的性质：OW型 和WO型按照分散相的结构分类，有简单型和复合型乳状液。 按分散相的大小分类，可分为

15、宏乳状液和微乳状液。 宏乳状液是不能自发形成，是热力学不稳定体系； 而微乳状液可自发形成，是热力学稳定体系,水相极性物质相，以W表示油相不溶于水的非极性物质相以O表示,7.1.4.3 乳化与破乳作用,1、乳化现象,乳状液的破坏形式 ：,乳析是由于油相与水相密度不相同，在重力作用 下油滴上浮而水滴下沉。絮凝是指小液摘聚集成絮团，但各小液滴皆依然 存在，液滴数目并不减少。聚结是指絮团中的液荫相互合并成大液滴。,乳状液的破坏：,使分散相变成连续相，从而达到两相分离,7.1.4.3 乳化与破乳作用,1、乳化现象, 、乳状液的形成,2、乳状液的形成及表面活性剂对其稳定性的影响,乳状液的形成是将其中的一液

16、相分散成小液滴，随之而来的两个变化是：表面积迅速增大以及两液相接触界面从平面变成曲面，分散相变成半径为的小液滴。伴随这两个变化产生两种作用：能量作用和机械作用。形成过程是不自发的过程，所形成的乳状液是热力学不稳定的体系 。设两液相界面张力为，乳状液形成所导致界面积增加为A，则在恒温恒压下相应体系增加表面自由能。如果各为1ml的两液体，其界面张力，若把它分割成直径2m的小液滴，表面自由能增到3kJm-3，这就是形成该乳状液所需最小能量。,实际上，所需能量比它大300倍。这是因为在形成乳状液时还需克服压力梯度为21010和速度梯度为2107所耗费的能量。压力梯度的产生是由于形成半径的小液滴时，在曲

17、面两侧产生压力差 P，因而产生压力梯度为2E/R2；粘滞应力的产生是由于液体的粘度以及存在着速度梯度g的缘故。当然，在形成乳状液过程中耗费的能量部分以热的形式消耗掉。所需要的能量通常以强烈搅拌实现。随着乳状液的形成，体系增加表面积为 A，增加表面自由能为G, 、乳状液的形成,2、乳状液的形成及表面活性剂对其稳定性的影响, 、表面活性剂的作用,1） 降低界面张力,2） 增强界面膜的物理性质,3） 产生静电斥力位垒和空间阻碍位垒,4） 改变分散介质的粘度,加入表面活性剂也可以达到破乳的目的。选用何种表面活性剂及采用何种方法要根据乳状液的稳定原因，目的是要达到破坏其稳定因素。作为破乳剂的表面活性剂，

18、要求它能强烈地吸附于油一水界面，将原来牢固的界面膜表面活性剂顶替或部分顶替下来，而新界面膜的强度和致密性都很差，从而达到破乳的目的。,2、乳状液的形成及表面活性剂对其稳定性的影响,7.1.4.4 分散与聚沉作用,润湿固体颗粒。,1、表面活性剂在分散过程中的作用,阻止已分散的固体颗粒重新聚结。,起到这种作用的表面活性剂称为润湿剂。其作用是使固体表面接触角降低直至为零，增加固体颗粒在分散介质中的分散性。,表面活性剂吸附在固液界面上，大大降低了表面自由能，减少了它们相互聚结的趋势。另外，由于表面活性剂吸附，使固体表面吸附层增厚，形成空间位垒，阻碍颗粒相互靠拢。如果表面活性剂是离子型的话，则由于它的吸

19、附还会使颗粒表面带电，产生静电斥力位垒，这也会阻碍颗粒的相互靠拢，从而起到阻止重新聚结作用。,表面活性剂对VR值(静电力)的影响改变分散颗粒的表面电位 增加颗粒的有效半径 改变分散介质的离子强度及介电常数 表面活性剂对VA值(引力)的影响 表面活性剂产生的空间斥力位能 熵斥力位能 弹性斥力位能 渗透斥力位能,2、表面活性剂的稳定作用,3、表面活性剂的聚沉作用,加入表面活性剂为离子型，且其所带电荷与颗粒表面电荷相反，则因其吸附可以部分或全部中和颗粒表面电荷，使斥力位能下降甚至为零，因而发生聚沉,如果固体表面是亲水性的，则加入表面活性剂后其亲水基会吸附在固体表面上，憎水烃链伸入水溶液中成定向排列。

20、这样使原来亲水性固体表面变成憎水性表面，固液界面张力增加，水与固体表面接触角增大，结果会导致固体颗粒从水中聚沉或被排挤到气液界面处,电聚沉机理,表面改性机理,一种是具有多个官能团的长链表面活性剂（通常是高分子表面活性剂）吸附在多个固体颗粒表面上，将它们连结在一起 。另一种搭桥形式是吸附在颗粒表面上的表面活性剂相互作用成桥。它们之间相互作用包括相互吸引以及机械作用,在烷基聚氧乙烯型非离子表面活性剂的CMC区吸附量迅速增大,迁移率迅速下降。这是由于在CMC区胶团形成，形成的胶团吸附在AgI表面上，使吸附层迅速增厚所致。,搭桥机理,吸附层机理,3、表面活性剂的聚沉作用,7.1.4.5 洗涤作用,洗涤

21、作用是将固体(通常称作基体)表面上的污垢(包括固体微粒及液体的油污) 清除掉的过程。它包括机械作用及表面物理化学作用。,洗涤通常包含有两个过程：将污垢从基体上除去；使污垢在洗涤掖(一般是水) 中形成悬浮状态从而阻止它再次在基体上沉积。,基体污垢 + 洗涤剂 = 基体洗涤剂 + 污垢洗涤剂,7.1.5 表面活性剂的吸附,在液体界面上的吸附 固一液界面上吸附作用,7.1.5.1 在液体界面上的吸附,1、表面活性剂在溶液表面的吸附等温式,单一表面活性剂吸附,Gibbs吸附式,非离子型表面活性剂；有过量 无机盐或离子强度恒定时的不 水解的1-1型离子表面活性剂,没有无机盐时，不水解的1-1 型离子表面

22、活性,求单一种表面活性剂的表面吸附量, 同类型的表面活性剂混合物溶液的吸附,对i种非离子表面活性剂混合溶液,7.1.5.1 在液体界面上的吸附,1、表面活性剂在溶液表面的吸附等温式,对非离子型和离子型表面活性剂混合物溶 液，且有过量无机盐, 不同类型的表面活性剂混合物溶液的吸附,若没有无机盐,7.1.5.1 在液体界面上的吸附,1、表面活性剂在溶液表面的吸附等温式,对于阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂 的混合溶液，在有无机盐过量存在下,7.1.5.1 在液体界面上的吸附,1、表面活性剂在溶液表面的吸附等温式,2、 表面活性剂的吸附能力,m值越大，则Am值越小，这时吸附层越紧密，即表面活性剂的

23、吸附能力越强。,7.1.5.1 在液体界面上的吸附,7. 1. 5. 2 在固体表面的吸附,固体表面结构基团的性质-固体表面的带电性，极性或非极性 。作为吸附质的表面活性剂分子的结构-表面活性剂所属类型、亲油基烃链的长短、直链还是支链、脂肪族还是芳香族 。 水相的外界环境 -溶液的pH、电解质含量、有机添加物（如短链的醇、尿素等）的含量以及温度等 。,表面活性剂在固液界面上吸附强度的因素影响,1、吸附类型,（1）离子交换吸附。吸附在固体表面上的反离子被同样电性的表面活性剂离子取代 。,7. 1. 5. 2 在固体表面的吸附,（2）离子对吸附。溶液中表面活性剂离子吸附于具有相反电荷的但未被反离子

24、所占据的固体表面位置上。,1、吸附类型,7. 1. 5. 2 在固体表面的吸附,（3）氢键吸附。表面活性剂离子与固体表面极性基团形成氢键而吸附 。,1、吸附类型,7. 1. 5. 2 在固体表面的吸附,(4)电子极化吸附-含富电子芳香核的吸附质分子与固体吸附剂的强正电性位置发生强烈的吸引而导致吸附。,(5)色散力吸附-在表面活性剂和固体表面总存在 着色散吸引力。,(6)憎水键吸附-表面活性剂的亲油基团相互吸引 并有从水溶液逃逸的倾向，当这种倾向增大到 一定程度，它就可以以聚集态吸附或者与已吸 附在固体表面上的其它表面活性剂分子联结而 产生吸附。,1、吸附类型,7. 1. 5. 2 在固体表面的

25、吸附,2、吸附等温方程,Langmuir吸附等温方程,当溶液较稀时，吸附量增大得很快，到一定浓度后吸附量达到平衡，吸附等温线上出现水平线,7. 1. 5. 2 在固体表面的吸附,吸附剂的表面是均匀的；溶质与溶剂具有相同的分子表面积；溶液的体相和表面都具有理想行为，即既无溶质与溶质，也无溶质与溶剂分子之间相互作用；吸附是单分子层吸附，实际表面活性在固液界面吸附中这些条件都无法实现，表面活性剂分子之间以及水分子之间肯定是有相互作用。,Langmuir吸附等温方程式的使用条件：,2、吸附等温方程,7. 1. 5. 2 在固体表面的吸附,7. 2 大分子药剂,7. 2. 1 大分子药剂的在表面分选中的

26、用途,浮选中，大分子化合物主要用作絮凝剂、分散剂及抑制剂，如淀粉、聚丙烯酰胺等。由于大分子化合物的分子量很大，分子链较长，具有多个重复结构单元，单个分子大小一般在1nm1m之间，与胶体粒子大小相近，表现出一些胶体的性质，但又不完全同于胶体。因此，大分子浮选剂的特性与低分子量浮选剂的性质，有显著不同。在浮选领域中，浮选剂可按药剂的分子结构与用途及离子类型分类,一般把分子量大于10,000的物质称为大分子。,7. 2. 2 大分子药剂的物理化学性质,7. 2. 2. 1 分子量的表示,7. 2. 2. 2 大分子溶液的粘度,大分子溶液粘度的表示方法：,（1）相对粘度,（2）增比粘度,（3）比浓粘度

27、,（4）特性粘度,大分子化合物在纯溶剂中形成稀溶液后，溶液的粘度总是比纯溶剂的粘度0大 。,随分子量增大和溶液浓度的增加，粘度增大，对于分子量很大的聚丙烯酰胺，即使在低浓度下，也有较高的粘度。因此，实际使用时，大分子絮凝剂的浓度一般配制在0.05.2%之间。,7. 2. 2. 2 大分子溶液的粘度,7. 2. 2. 3 大分子药剂溶解的特点, 高聚物的溶解过程比小分子物质的溶解过程要 缓慢得多。 柔性链高分子溶液的粘度比小分子纯溶剂的粘 度要大得多。 高分子溶液是处于热力学平衡状态的真溶液，因此是能用热力学函数来描述的稳定体系，而不是胶体溶液多相非平衡体系。 高分子溶液的行为与理想溶液的行为相

28、比有很大偏离，偏离的原因是高分子溶液的混合熵比小分子理想溶液的混合熵大很多。 高分子溶液的性质存在着分子量依赖性，而高聚物又具有分子量多分散性的特点，因此增加了高分子溶液性质研究的复杂性。,7. 2. 3 大分子药剂在固体表面的吸附, 吸附力, 氢键力吸附,中含有-OH，-CONH2等官能团，可与固体表面的氧或吸附的氢形成氢键。,大分子药剂分子中常含有-O-，-COOH，-CONH2等官能团，在固体表面的吸附同小分子一样，可以通过氢键、静电力、化学键合等发生吸附，从而对其絮凝、分散或抑制性能产生影响。, 静电力吸附,静电力是一些离子型大分子药剂作用的主要形式。当离子型絮凝剂离子符号与固体表面相

29、反时，易发生吸附。离子型大分子药剂在固体表面双电层吸附后，常引起固体表面-电位变号，阳离子聚合物使带负电的乳胶粒子的-电位从负变到正，并随分子量的增大，所需用量降低。, 化学吸附,一些大分子药剂含有化学活性较高的官能团，如水解聚丙烯酰胺含COOH，带羟肟基C=NOH的聚丙烯酰胺，带CSSH的纤维素黄原酸盐等。这些大分子药剂通过这些高化学活性基团与固体表面的化学键合，发生吸附。由于化学键力作用强，选择性好。, 吸附状态,大分子药剂在吸附表面以非紧密定向排列。,大分子量有机抑制剂因分子较长大，支叉和弯曲程度较高，不但本身在物料表面形成亲水层，而且能对已经吸附于物料表面的捕收剂疏水膜发生掩盖作用，不

30、必使吸附的捕收剂解吸就能使矿物受到抑制。大分子量有机抑制剂大多兼具絮凝作用，使矿粒发生絮凝而改变浮选性质，其机理主要为桥联作用。,7. 2. 4. 1 抑制,7. 2. 4. 2 絮凝, 絮凝剂活性基团结构与性能,基团结构决定了絮凝剂与矿物表面的作用方式、作用强度、选择性。, 絮凝剂分子量大小及长链结构与性能,分子量大小的影响,大分子量的有机絮凝剂，分子量愈大，分子链愈长，范氏力增大，同时所带极性基总数目增多，在粒子表面的吸附能力愈强，絮凝效果也愈好。,分子量较小的有机聚合物，聚合物的分子量愈小，分散作用愈好 。,聚合物链弯曲性的影响,脂肪烃基长链，在链上的各极性基彼此间由于氢键或其他作用的互

31、相联合而使分子卷曲成团状，降低药剂的作用。,7. 2. 4. 3 分散,常见有机大分子分散剂,1）单宁：活性基主要是酚上的羟基，此外也有羧酸基及磺酸基。2) 木质素类: 活性基为酚上的羟基，存在于木材、芦苇等天然植物中的高聚物，经过处理后可得磺化木质素，氯化木素等。它主要用于硅酸盐矿物、稀土矿物等的分散。其机理同单宁。3）纤维素。,恰当的使用化学分散剂能使颗粒悬浮体达到很好的分散状态，完全避免互凝和矿泥罩盖现象。,大分子有机分散剂的作用机理：,（1）增大静电排斥势能Uel。增大颗粒表面电位的绝对值以提高粒间静电排斥作用。（2）增大空间排斥势能Ust。通过高分子分散剂在颗粒表面形成的吸附层，产生

32、并强化空间位阻效应，使颗粒间产生强位阻排斥力。（3）增大水化排斥势能Usol。增强颗粒表面的亲水性，以提高界面水的结构化，加大水化膜的强度及厚度，使颗粒间的溶剂（水）化排斥作用显著提高。,7. 2. 4. 3 分散,极大地增强颗粒间的排斥作用能,7. 3 无机盐类药剂,7. 3. 1 分类,1）活化剂：如Pb(NO3)3、FeCl3等 2）抑制剂：氟化物、硅酸盐、及磷酸盐 3）分散剂：碱及水玻璃、六偏磷酸钠。 4）氧化还原剂：KMnO4 、K2Cr2O7、Na2S、Na2SO3 5）凝聚剂：金属阳离子，酸、碱。6）沉淀剂：Na2S，Na2CO3。,7. 3. 2 溶液化学行为,7. 3. 3

33、无机盐在固体表面的作用,7. 3. 3. 1 离子吸附, 金属离子在氧化物/水界面的吸附,图7-19 Co() （1.210-4mole/l）在SiO2上的吸附百分数及各组分浓度百分数的计算值与pH的关系,图7-20 金属离子在SiO2上吸附的等温线Fe()=1.210-4mole1-1 Cr()=2.010-4mole1-1Co()=1.210-4mole1-1 Ca()=1.410-4mole1-1 吸附表面积75m21-1,7. 3. 3. 1 离子吸附,当pHpKa后，弱酸几乎全部解离成阴离子，与固体表面静电斥力增加，吸附量降低。,7. 3. 3. 1 离子吸附, 无机阴离子与固体表面

34、的静电作用,磷酸盐在针铁矿表面的吸附,对于多元弱酸根阴离子，在吸附等温线与pH的关系曲线上，一般在对应于各级解离常数的pH值上出现极大点或拐点，其原因可依照一元弱酸讨论，如图所示，在针铁矿上的吸附量虽然随pH值的增加而降低，但在pKa1，pKa2，及pKa3处均有拐点。对照磷酸盐的组分浓度对数图可知，当H3PO4解离成占优势后，吸附量急剧下降，可认为此时静电斥力大大增加。,7. 3. 3. 1 离子吸附, 无机阴离子与固体表面的静电作用, 特性吸附,图7-22 pH=6，电解质对刚玉-电位的影响,(a）1-NaCl，2-Na2SO4； (b）pH=6，十二烷基氯化铵浮选刚玉，硫酸钠的活化作用,

35、 氢键作用,无机阴离子与无机阳离子相比，难以发生水化，因而较易吸附在内赫姆荷兹面，发生特性吸附，特别是多价阴离子。,由于无机酸根大多含有O、N、F、Cl等电负性较大的原子，而氧化矿表面又存在M-OH，所以，在表面羟基与这些原子间形成氢键是有可能的 。,7. 3. 3. 1 离子吸附,7. 3. 3. 2 化学反应,1）硅酸钠在矿物表面的吸附,图7-23 硅酸钠在萤石上的吸附量及 对浮选回收率的影响与pH的关系,图7-24 1.010-3mol/l-1硅酸溶液的浓度对数图,H10.5后，硅酸在萤石表面上吸附量的增加及对浮选的抑制作用，可归于形成表面硅酸钙沉淀。,7. 3. 3. 2 化学反应,1

36、）硅酸钠在矿物表面的吸附,2）石灰在黄铁矿表面的吸附,黄铁矿表面被氧化,黄铁矿表面受氧化后与碱作用,矿物表面上的Fe(OH)2薄膜可以再被空气氧化,石灰抑制黄铁矿的原因是在矿物表面生成Fe(OH)2 和Fe(OH)3亲水薄膜。,7. 3. 3. 2 化学反应,7.3.3.3 电化学反应,Na2S在水溶液中发生下列反应,7.3.3.3 电化学反应,7.3.3.3 电化学反应,图7-25 Na2S水溶液的Eh-pH图 ST=10-3mol/l,7.3.3.3 电化学反应,图7-28 Cu-S-H2O-O2-CO2体系中Eh-pH图,7.3.3.3 电化学反应,黄铜矿的天然可浮性与矿浆电位的关系,黄

37、铜矿的氧化反应产生元素硫和铜蓝，因而可用图7-26及7-27讨论其天然可浮性。,思考题,1.什么是表面活性剂？2.表面活性剂有何主要用途？浮选表面活性剂主要有哪些？3.异极性浮选捕收剂的结构有何特点？主要有哪些类型？4. 浮选捕收剂的亲固基团的键合原子有哪些？其与矿物表面的吸附遵循什么原则？5.有机抑制剂的抑制机理是什么？6.萃取机理如何表述？试比较萃取剂与浮选捕收剂的结构。7.什么是HLB值？它主要有何应用？8.查表7-4 计算十二烷激硫酸钠C12H25 SO4Na的HLB值，并估计其用途。,9. 什么是临界胶团浓度CMC ？它与第6章中的半胶束吸附有何区别与联系？10. 简述表面活性剂的润湿、增溶、起泡性、乳化性、分散性和去污性等表面物理化学性质及应用。11. 简述Langmuir型吸附等温线及其应用。12. 什么是大分子药剂？浮选中主要应用的有哪些？13. 大分子药剂的抑制、絮凝和分散作用的机理分别是什么？14. 应用于浮选中的无机盐类药剂有哪些类型？15. 如何应用浮选溶液化学中的浓度对数图来解释浮选作用机理？16. 如何应用浮选电化学中的Eh-pH图来解释浮选作用机理？,