表面活性剂在矿物浮选中的妙用

2022-12-07
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矿物浮选是利用矿物的疏水性差异从矿浆中浮选出矿物的富集过程，叫做浮游选矿。在浮选过程中，磨碎的矿石经过一些有机或无机化学药剂（经常选用表面活性剂）处理，并在矿浆中加以搅拌、充气，易与气泡黏附的矿物随气泡上浮，不与气泡粘附的矿物则留在矿浆中达到有用矿物的分离和富集的目的。

浮选工艺是一种复杂的物理化学过程，其理论基础直接建立在表面化学、胶体化学、结晶学与物理学之上。而浮选药剂则是建立在浮选与基本有机化学之间的一种边缘科学。

二十世纪以来，从国际上浮选药剂的发展过程可以看出：很多浮选剂常常是与分析化学有着密切的关系，它们常是首先用于分析试剂。在分所化学上已经是行之有效的金属离子定量试剂，然后再引用到浮游选矿上作为浮选药剂。

自然界中除煤、石墨、硫磺、滑石和辉钼矿等矿物颗粒表面疏水、具有天然的浮性外，大多数矿物均是亲水的，加一种药剂能改变矿物颗粒的亲水性而产生疏水性使之可浮，这种药剂通常为表面活性剂。表面活性剂通常是极性表面活性剂和非极性表面活性剂。极性表面活性剂由能与矿物颗粒表面发生作用的极性基团和起疏水作用的非极性基团两部分组成。当这类表面活性剂吸附于矿粒表面时，其分子或离子呈定向排列，极性基团朝向矿物颗粒表面，非极性基团朝外形成疏水膜，从而使矿位具有可浮性。

与铜、铅、锌、铁等硫化矿物伴生的金，在浮选时常用有机硫代化合物作表面活性剂。例如，烷基（乙、丙、丁戊基等）二硫代碳酸钠（钾），又称黄原酸盐，俗称黄药。在含金多金属矿石的浮选时，多采用乙基黄药和丁基黄药。

烷基二硫代氨基甲酸盐和黄原酸盐的酯类衍生物等也是硫化矿物常用的表面活性剂，也是浮选含金多金属硫化矿的常用表面活性剂，常与黄药类同时使用。

非离子型极性表面活性剂的分子不解离，如含硫酯类，非极性表面活性剂为烃油（中性油），如煤油、柴油等。根据统计，用于采矿表面活性剂中，非离子表面活性剂占50%，其次是阳离子表面活性剂占30%，阴离子表面活性剂占10%。其中用途最广的是浮选药剂。

根据行业数据统计分析，目前矿物开采对表面活性剂的需求量呈现逐年增长态势，年均复合增长率在4.5％左右，每年消耗量在6万吨到8万吨不等，自2020年起，国家政策性向稀土稀有金属产业提出高质量发展，相信以稀土为代表的的矿物精细复选和加工将促使表面活性剂需求更加紧迫；另外西南地区铅矿、汞矿等大肆开发产生矿渣回收利用等一系列问题，成为表面活性剂在矿物浮选研究的关键性技术。而这一切将基于理论研究的创新和升级。