浮选起泡剂的研究现状和发展趋势

杨磊　孙玉龙

【摘 要】本文简要介绍了浮选起泡剂的结构以及作用机理，详细介绍了起泡剂种类和研究现状，并提出了起泡剂依然走复配组合、合成新型环保起泡剂的发展趋势。

【关键词】浮选起泡剂；表面活性剂；起泡性；稳定性

浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，按矿物润湿性的差异进行分选的方法。有些矿物的表面润湿性小，天然可浮性大，如石墨、辉钼矿等，所以这些矿物的分离可利用天然可浮行就可实现。但有些矿物的表面润湿性较大，天然可浮性小，如石英、云母等[1]，大多数矿物的自然分离都很难实现，通常情况下，都是使用浮选药剂来改变矿物表面的物理化学性质，增大矿物颗粒的疏水性和矿物粘附气泡的牢固度，改变矿物的可浮性，获得更好的浮选指标。对浮选产品数质量的主要影响因素是起泡剂的起泡性能和泡沫稳定性能，在矿物浮选过程中具有很大的作用。

1 起泡剂的结构

起泡剂是由疏水的非极性基和亲水的极性基组成的表面活性剂。起泡剂的非极性基常见的是烷基，而极性基比较多，比如-O-、-OH、-COOH、>C=O、-NH2、-SO4H、-SO3H等。

起泡剂的极性基是决定起泡剂性能最关键的影响因素，它既影响起泡剂的矿物表面活性、矿浆中离子的化学反应等化学性质，也影响起泡剂的溶解度、解离度等物理性质。起泡剂非极性基决定起泡能力。

2 起泡剂的作用机理

2.1 起泡剂的作用机理

起泡剂吸附在气-液界面上，降低气-液表面能，降低气泡体系能量，促使空气分散，生成微小的气泡，并在气-液界面上形成定向排列，极性端指水，非极性端指气。反应发生在极性端，可在气泡的表明形成一层水化膜，避免了气泡的兼并，同时还提高了气泡抗变形及破裂的能力，增加了气泡的稳定性。

2.2 起泡剂与捕收剂的共吸附作用

捕收剂和起泡剂在气-液界面上有联合作用的现象称为共吸附。捕收剂与起泡剂在气泡表面和矿物表面都能够产生共吸附现象。这提高矿粒表面的疏水性，使矿物更好的粘附稳定在气泡上。

3 起泡剂的研究现状

3.1 常用的起泡剂

起泡剂的研究应用经过几十年的发展，目前常用起泡剂主要有天然起泡剂、工业副产品起泡剂、人工合成起泡剂和生物起泡剂4种。

3.1.1 天然起泡剂

天然起泡剂包括桉叶油、松醇油（2号油）、松针油和樟油等，其主要成分均为萜类化合物，其中松油是浮游选矿中使用比较广泛的起泡剂。松油的起泡性能主要是因为其成分中含有的的萜烯醇[2]。樟树是我国的特产，樟脑油一般是樟脑与樟油的总称。樟脑白油具有良好的起泡性能，而且选择性比松油好，可代替松油使用，主要用于精矿质量要求较高的情况及优先浮选工艺。其中应用广泛的是松醇油，占起泡剂用量的95%以上。

3.1.2 工业副产品起泡剂

工业副产品起泡剂包括GF油、杂醇、仲辛醇、混合醇等，主要为不同碳链长度的醇类，其中分子质量较小、碳链较短的杂醇生成的泡沫易碎，用量较大，但选择性好；GF油不仅起泡能力强，用量少，选择性好，还兼有一定的捕收性能，在我国选煤厂应用广泛。

3.1.3 人工合成起泡剂

人工合成起泡剂包括合成醇类起泡剂和MIBC等。4号油，又称丁醚油，无色油状液体，成分为三乙基氧基丁烷，与2号油相比，其具有价格低、纯度高、起泡性强、选择性好、气泡大而均匀、流动性强等优点。MIBC亦称甲基戊醇，无色透明液体，选择性好，生成的泡沫细且脆，流动性好，用量少，每吨煤泥仅用MIBC20～40g。MIBC在国外的应用较广泛，在国内一般只作为实验室浮选标准起泡剂，目前尚未在工业上应用。

3.1.4 生物起泡剂

Fazaelipoor等人首先将生物表面活性剂鼠李糖脂用作浮选的起泡剂。MIBC相比，鼠李糖脂起泡剂表现出更好的表面活性和稳定起泡性[3]。

天然起泡剂和工业副产品起泡剂具有一定的缺点，主要是其用量大、泡沫易碎、流动性差等缺点，而且天然起泡剂的主要成分萜烯醇难以进行生物降解，会污染尾煤水。人工合成起泡剂由于弥补了以上2 种起泡剂的不足而备受亲睐。生物起泡剂是新型的环保起泡剂。

3.2 研究现状

对起泡剂的研究主要集中在起泡剂基团、起泡剂作用机理方面以及表征方面。徐振洪[4]等研究了起泡剂的起泡性能和泡沫稳定性的测试及评价方法，运用表面张力和最大泡沫高度评价起泡剂的起泡能力，以泡沫半衰期评价泡沫稳定性。Y·S·楚[5]等研究了浮选起泡剂对气泡大小的影响，表明在起泡剂浓度低于临界兼并浓度值时，气泡大小主要由兼并控制，超过临界兼并浓度值时，气泡大小将依赖于充气器的几何形状和流体动力学条件。

浮选起泡剂从作用机理、结构、性能和复配作用都研究的比较透彻，发展也比较迅速。起泡剂也从研究天然制剂发展为合成具有更好性能的新型起泡剂，从使用单一的起泡剂发展为复配起泡剂共同作用，从无机有机起泡剂发展为环保的生物起泡剂。

4 起泡剂的发展趋势

随着化学工业的发展，原料来源广泛，合成工艺简单，易生物降解的新型合成起泡剂将逐步取代价格偏高的松醇油类天然制剂，降低矿山企业的投资成本。根据表面活性剂协同作用的原理，将不同药剂复配可以达到增效或取得原来单一药剂所没有的效果。因此通过将不同的起泡剂进行复配，和捕收剂与起泡剂的合理组合，也可达到提高选矿指标的目的，这也是提高起泡剂性能的重要手段。

在以后的新型起泡剂设计和研发时，由于人们对环境保护的重视，将尽可能的在起泡剂的生产和使用过程中对环境造成污染，这是起泡剂发展的必然趋势。生物起泡剂在这方面具有明显的优势，有可能成为起泡剂研究的热点。

【参考文献】

[1]赵龙梅，冯莉，燕传勇，等.常用起泡剂起泡性能的研究[J].中国科技论文，2010， 05（6）：419-422.

[2]Bulatovic S M.Handbook of Flotation Reagents： Vol 1[M].Amsterdam：Elsevier Science &Technology Books，2007.

[3]Price NPJ，Ray KJ，Vermillion K，et al.Malditof mass spectrometry of naturally occurring mixtures of monorhamnolipids and dirhamnolipids[J].Carbohydrate Research，2009，344： 204-209.

[4]徐振洪，朱建华，张荣曾.浮选起泡剂泡沫稳定性的评价方法研究[J].化工学报，1999，50（3）：399-403.

[5]Y·S·楚.浮选起泡剂对气泡大小和泡沫稳定性的影响[J].国外金属矿选矿，2002，

39（9）：17-21.

[责任编辑：王楠]