浮选药剂结构

中国浮选药剂的结构与性能研究发展史与现状介绍内容：中国的浮选药剂的结构与性能研究发展史浮选药剂的结构与性能理论的应用实例中国的浮选药剂的结构与性能研究杰出人物中国的浮选药剂的结构与性能研究相关书籍中国的浮选药剂的结构与性能研究相关成果关键词：矿物浮选、浮选药剂、浮选药剂的结构与性能1.前言我国是浮选药剂生产大国，与前苏联和印度的浮选药剂生产与销售占据了全球用量的98%左右。为了推动我国的浮选药剂的研发与生产销售，进一步提高中国在全球的选矿药剂地位，笔者根据手头掌握的资料，写成此文，希望有利于我国的浮选药剂研究机构与生产厂家进一步的合作以及选矿药剂发展。2.中国的浮选药剂的结构与性能研究发展史用克劳贝尔定则解释了醇类起泡剂的结构与浮选性能1956年，中南矿冶学院朱建光教授在《中南矿冶学院学报》发表了我国第一篇有关浮选药剂的结构与性能的研究文章，他用克劳贝尔定则解释了醇类起泡剂的结构与浮选性能，该文被收录在1963年出版的我国第一部浮选药剂专著《有机浮选药剂》中。分子轨道理论解释浮选药剂结构与性能1974年，中南矿冶学院王淀佐教授在《矿冶科技》发表了我国第一篇“浮选药剂结构与性能的量子化学研究”论文，第一次在全球提出用分子轨道理论解释浮选药剂结构与性能，较国外的研究要早。浮选药剂性能的电负性计算1975年，王淀佐教授在《有色金属》发表了“浮选药剂性能的电负性计算”论文。CMC计算、HLB计算、浮选起泡剂性能的等张比容计算1977年，王淀佐教授在《有色金属》先后发表了浮选药剂性能的CMC计算、HLB计算、浮选起泡剂性能的等张比容计算、浮选药剂分子几何大小与选择性、浮选剂性能的水油度计算等论文来讨论了浮选药剂结构与性能。螯合浮选剂的结构与性能1978年，昆明工学院刘邦瑞教授出版了《螯合浮选剂》一书，总结了螯合浮选剂的结构与性能。浮选药剂结构与性能综合判据1980年，王淀佐教授在《中南矿冶学院学报》分两次发表了由他综合以前的研究结果总结出有关浮选药剂结构与性能综判据。王淀佐教授发表的上述论文被收录在1981年出版的《浮选药剂作用原理与应用》一书。有机化学同分异构原理合成选矿药剂的理论1980年，朱建光教授在《中南矿冶学院学报》提出利用有机化学同分异构原理合成选矿药剂的理论，并成功合成了黑钨与锡石的浮选捕收剂。论文被收录在1996年出版的《浮选药剂的化学原理》一书。同系列原理、同稀系原理、同电素原理、同分异构原理、同型原理、拼和原理1982年和1983年，见百熙教授两次分别在《国外金属矿选矿》和《有色金属》用高等药物化学原理的1.同系列原理，2.同稀系原理、3.同电素原理、4.同分异构原理、5.同型原理、6.拼和原理来讨论了浮选药剂的结构与性能。软硬酸碱化学原理1988年，朱一民教授在《稀有金属》用软硬酸碱化学原理解释了捕收剂结构与矿物的浮选机理。矿物浮选与化学元属周期表1989年，周菁教授和朱一民教授分两次在《湖南有色金属》以“矿物浮选与化学元属周期表”为题讨论了浮选药剂的结构与性能。共扼化学原理1991年，朱一民教授在《有色矿冶》发表了用共扼化学原理解释硬脂肪酸与软脂肪酸、苄基胂酸与甲苯胂酸的浮选差异。软硬酸碱化学原理1992年，林强教授在《中国青年选矿会议论文集》发表了用软硬酸碱化学原理作为浮选药剂的选择判据的论文并提出浮选药剂活性——选择性原理与活性屏蔽——恢复假说。浮选药剂性能的碎片计算法1996年，林强教授在《中南矿冶学院学报》发表了浮选药剂性能的碎片计算法。林强教授的上述论文被收录在1996年出版的《选矿与冶金药剂分子设计》一书。浮选药剂性能的能量判据计算法1999年，蒋玉仁教授在《中南工业大学学报》发表了浮选药剂性能的能量判据计算法的论文。。化学反应电子转移判据在浮选捕收剂结构与性能关系2001年，周国华博士与孙伟教授在《有色金属》发表了化学反应电子转移判据在浮选捕收剂结构与性能关系的研究成果。。数学拓捕理论研究化学药剂结构与性能关系2003年，蒋玉仁教授在《物理化学学报》发表了用数学拓捕理论研究化学药剂结构与性能关系的研究成果，提示用数学拓扑理论研究浮选药剂结构与性能关系的前景。2010年，孙伟教授在长沙国际选矿会议上发表了有关用数学拓扑理论研究浮选药剂结构与性能关系的研究成果的演讲。3.浮选药剂结构与性能理论的应用实例有关浮选药剂结构与性能在选矿中的应用分两部分，一是解释浮选及药剂作用机理，二是指导合成选矿药剂。3.1浮选药剂结构与性能理论解释浮选及药剂作用机理1985年开始，由中国的研究工作者撰写大量的应用浮选药剂结构与性能理论解释浮选及药剂作用机理的论文在国内外发表，如胡岳华用该理论解释了螯合剂分子浮选黑钨矿机理，徐正和用份子轨道理论解释钛铁矿细泥的絮凝机理，刘清高解释了硫羰基捕收剂分选硫化矿的机理，程建国解释了亚磷酸酯的浮选锡石的浮选机理，肖友明解释了H203浮选稀土矿的浮选机理，朱一民解释了金属阳离子活化雌黄矿的浮选机理，周菁解释了丁铵黑药捕收辉锑矿的浮选机理，王桂茗解释了羟肟酸浮选铁矿的浮选机理等等。在上世纪80-90年代，中国自己培养的博士硕研究生所作的浮选论文，几乎都用浮选药剂结构与性能理论解释浮选现象。3.2浮选药剂结构与性能理论指导合成选矿药剂实验室成功的例子很多，据报道已不下50例。工业化成功的例子很少。3.2.1苯乙烯膦酸的合成与应用符合同稀系原理见百熙教授用高等药物化学同稀系原理合成了苯乙烯膦酸,并成功地应用于黑钨、锡石、稀土矿、钛铁矿的工业浮选中。下面简要介绍苯乙烯膦酸的合成与浮选钛铁矿情况（一）苯乙烯膦酸简介苯乙烯膦酸的结构式为C6H5CH=CHPO3H2,可用苯乙烯和五氯化膦为原料合成，反应式如下：C6H5CH=CH2+2PCl5→C6H5CClH-CH2-PCl4·PCl5C6H5CH=CH·PCl4·PCl5+SO2→C6H5-CH=CH-POCl2C6H5-CH=CH-POCl2+H2O→C6H5=CHPO3H2合成时用高沸点的正构烷烃做溶剂将三氯化磷溶于高沸点正构烷烃中，通入氯气，再加入苯乙烯进行反应，生成复合物，在通入二氧化硫，使中间产物分解成苯乙烯基二氯氧磷，将副产品二氯氧硫和三氯氧磷分离后有效利用，可降低成本，苯乙烯二氯氧磷再水解成苯乙烯膦酸，收率可达到80%。苯乙烯膦酸是白色晶体，熔点159℃—160℃，可溶于水，与Sn+2、Sn+4、Fe+3等离子生成难溶的盐，对Ca+2,Mg+2生成的盐溶解度较大，苯乙烯膦酸不具起泡性，用作捕收剂要加起泡剂。（二）钛铁矿浮选试验采用实际生产获得的重选粗精矿进行浮选试验研究表明：矿浆pH对浮选影响显著，以3.5左右为宜；苯乙烯膦酸与松醇油交互作用显著；苯乙烯膦酸单独作用效应很小，不显著；硅酸钠有利于浮选；松醇油的用量显著影响浮选效果。试验结果：原矿品位22.33%TiO2,一次粗选精矿品位44.44%，回收率83.54%；经一次精选精矿品位48.63%，精选作业回收率92.51%3.2.2苄基胂酸的合成与应用符合同分异构系原理朱建光教授利用有机化学同分异构原理合成选矿药剂的理论，成功合成了的浮选捕收剂甲苯胂酸的同分异构体苄基胂酸并成功地应用于黑钨、锡石、稀土矿、金红石的工业浮选中。下面简要介绍苄基胂酸的合成与浮选钛铁矿情况。（一）苄基胂酸简介苄基胂酸有下述结构式：C6H5CH2AsO3H2,由苄氯与亚胂酸钠反应生成，酸化至pH值为1—2，便析出苄基胂酸。C6H5CH2Cl+Na3AsO3→C6H5CH2AsO3Na2+NaClC6H5CH2AsO3Na2+H2SO4→C6H5AsO3H2+NaSO4工业产品含苄基胂酸80%左右，含无机砷1%以下，还含有少量氯化钠、硫化钠、硫酸钠，其余全为水分。苄基胂酸为白色针状晶体，熔点196℃～197℃，分解是二元酸，在水中分两步电离，pk1和pk2分别为4.43和7.51，水溶液呈酸性，可溶于碱液中。苄基胂酸与Fe2+、Fe3+、Sn2+、Sn4+、Cu2+、Mn2+、Pb2+、Zn2+等生成难容的盐，对Ca2+,Mg2+离子不敏感，对含Ca2+,Mg2+的矿物捕收力弱，故选择性好，有毒不宜入口。（二）苄基胂酸浮选攀枝花钛铁矿矿石中主要金属矿物有钛磁铁矿、钛铁矿；其次为磁赤铁矿、褐铁矿；硫化物以磁黄铁矿为主，尚有钴镍黄铁矿、硫钴矿、黄铁矿、及黄铜矿等。脉石矿物以钛普通辉石、斜长石为主。此外，尚有钛闪石、橄榄石、绿泥石、蛇纹石等。矿石中含TFe31～35%、TiO211～12%、V2O30.28～0.34%、Co0.014～0.023%、Ni0.008～0.015%。用苄基胂酸作捕收剂，用硫酸作pH调整剂，1：1酸化水玻璃作抑制剂，松醇油作起泡剂通过条件试验后获得可从含9.19%TiO2的给矿得到品位47.43%TiO2，回收率56.86%的钛精矿，尾矿品位降到2.39%的好指标。3.2.3苯甲羟肟酸的合成与应用符合同分异构系原理戴子林、伍喜庆教授利用有机化学同分异构原理合成选矿药剂的理论，成功合成了的浮选捕收剂水杨醛肟的同分异构体苯甲羟肟酸并成功地应用于黑钨、锡石、稀土矿、钛铁矿的工业浮选中。下面简要介绍苯甲羟肟酸的合成与浮选稀土矿情况。（一）苯甲羟肟酸简介苯甲羟肟酸的合成原理：苯甲羟肟酸可用苯甲酸和甲醇（或乙醇）作用在硫酸的催化下先生成苯甲酸甲酯（或乙酯），亦可从苯甲酸酯作原料合成，再与羟胺作用在碱性介质中生成苯甲羟肟酸钠，将后者酸化便生成苯甲羟肟酸，反应式如下：CH2COOHC-NHOOC-NHOHOCH3COOKCH2COOHC-NHOOC-NHOHOCH3COOKCH2COOHC-NHOOC-NHOHOCH3COOK苯甲羟肟酸为白色晶体溶于水，水溶液呈酸性，Ka=1.66×10-9，放置后慢慢变红，其水溶液遇Fe+离子亦变红。工业产品一般呈枣红色，水溶液起泡性能很弱，用苯甲羟肟酸作捕收剂浮选矿物时要添加起泡剂。（二）苯甲羟肟浮选稀土矿试验55.078.7815.4154.5959.1444.9310031.10100εTRβTRrTRT=35℃,PH=8.5矿浆浓度30%63333水玻璃2.5公斤/吨重选稀土粗精矿稀土精矿尾矿氢氧化钠1.0公斤/吨苯甲羟肟酸2.0公斤/吨起泡剂3.5公斤/吨试验结果：精矿产率44.93%，稀土品位59.41%回收率84.59%的指标，回收率提高了9.61%。另据报导：用苯甲羟肟酸为捕收剂，氢氧化钠、水玻璃、明矾组合调整剂，浮选REO为29.04%的给矿，获得品位60.40%，REO回收率82.51%的精矿。3.2.4徐金球教授利用有机化学同分异构原理合成选矿药剂的理论，成功合成了的浮选捕收剂H205的同分异构体F203并成功地应用于锡石的浮选工业中。（一）F203简介C6H5NO2→C6H5NHOHC6H5NHOH+C4H9ONO+NH3→C6H5N(NO)ONNH4(二)浮选锡石结果用为F203为捕收剂，浮选含锡品位为1.01%的给矿，经过一粗一扫三精的浮选流程，获得品位27.89%，回收率91,86%的锡精矿。4.中国的《浮选药剂的结构与性能》研究杰出人物4.1、老一辈的研究工作者见百熙教授：河北良乡人。1946年毕业于辅仁大学研究生院,获硕士学位。历任北京大学医学院讲师,中科院北京化学所助理研究员,冶金部长沙矿冶研究院研究员、选矿药剂室主任、技术顾问,中国金属学会选矿学会药剂组副组长,湖南省金属学会常务理事,教授级高级工程师。著有《浮选药剂》、《高等药物化学》、《英汉金属矿物词典》、《化学药物的化学与工业学》(译著)等书。朱建光教授：广西平南县人。１９４９年７月毕业于广西大学化学系，并留校任教。１９５３年调中南矿冶学院工作，中国有色金属学会选矿学会药剂组组长，中南矿冶学院理学系副主任。著有《有机浮选药剂》、《浮选药剂的化学原理》、《钛铁矿、金红石和稀土选矿技术》等书。4.2文革前新中国培养的研究工作者王淀佐院士：1934年出生，辽宁省锦县