浮选药剂之捕收剂的作用

自然界中常见的矿物如硫化矿物、氧化矿物和硅酸盐矿物绝大多数亲水难浮，矿石在开采、储存、运输以及选厂的破碎、磨矿等过程中，矿物表面难免受到一定程度的氧化和污染，其可浮性也受到一定的影响。为了有效的进行浮选，要根据不同类型的矿石采用不同的捕收剂，使矿物表面疏水化，提高它们的可浮性。概括起来，捕收剂对于矿物主要有两重作用：

一、提高矿物表面的疏水性
除烃类油外，捕收剂能使矿物表面疏水化主要是由于浮选所用的捕收剂都是由极性基和非极性基两部分组成的异极性有机化合物，其分子中的极性基(或称极性端)与矿物表面有很好的作用活性，在某种键力作用下，能选择性的、比较牢固的吸附在矿物表面(即极性基亲固)，这时矿物表面的部分不饱和键在很大程度上得到补偿而趋于饱和(削弱其与水分子的作用力)；分子中的非极性基的碳-碳键虽有作用很强的共价键力，但因原子价键全被饱和，对外只呈现极微弱的分子间力，使非极性基就像其母体烃，如石蜡、煤油似的不易被水润湿(即非极性基疏水亲气)。因此，作为一个整体的捕收剂分子或离子在矿物表面吸附固着时可定向排列，极性亲固基朝向矿物表面，非极性基朝外伸向介质(水)起排水亲气作用，造成矿物表面的疏水化并易于粘附气泡。当极性基一定时，捕收剂使矿物表面疏水能力的强弱，主要取决于分子中烃基的长度与结构。当捕收剂以整体发生作用时，其分子的非极性基和极性基对矿物表面的疏水化都有重要作用，且相互依存，彼此影响。 一些非极性的烃油类捕收剂可以分子聚合体(微细油珠)吸附在某些非极性矿物表面并兼并成油膜，因而也可提高矿物表面的疏水性。其过程为：油类捕收剂在水中搅拌成为一种均匀分散的小滴状油和油分子聚合体，小滴油与矿粒碰撞后附着在矿物表面，然后沿着矿物表面展开，靠分子间力与非极性矿物作用；对于疏水性强的矿物(如辉钼矿)，油滴展开快，并形成较薄的油膜；对于亲水性较强的矿物，油滴展开有限，仍形成滴状附着于矿物表面；当油滴兼并后，可形成较厚的非极性油膜，附着在矿物表面，提高矿物表面的疏水性。

二、增大矿物在气泡上的附着力和缩短附着时间

捕收剂使矿物表面疏水化后，可使润湿阻滞增大，接触角增大，此时若使矿粒与气泡接触或相互碰幢，可增大矿物在气泡上的附着力，使矿粒在气泡上附着更为牢固，同时矿物向气泡附着所需的时间大为缩短。捕收剂离子(或分子)与矿物表面的结合力，大大超过了水分子与矿物表面的结合力，使捕收剂能破坏原来水分子与矿物表面间的联系，取而代之的是结合力更强、吸附更为牢固的捕收剂离子(或分子)。矿物表面吸附捕收剂后，表面不饱和键能在很大程度上得到补偿，从而大大削弱了矿物表面的“力场”；另一方面，分布在矿物表面水化层中非极性基的疏水效应，对水分子可产生强烈的排斥作用。所以捕收剂可破坏矿物表面与偶极水分子间的联系，降低矿物表面水化层的稳定性，使其厚度变薄。在矿物表面疏水化过程中，首先破坏的是离矿物表面较近、不牢固的那部分水化层，同时也将削弱靠近矿物表面联系牢固的那部分水化层。当矿物表面的疏水性达到一定程度，即矿物表面水化层的稳定性和厚度降低到一定程度，水化层就会出现破裂，或只剩下残余的水化膜，此时矿物与气泡相互接触和碰撞，就会出现三相润湿周边，实现矿粒与气泡的粘附。捕收剂在矿物表面所造成的疏水性愈强，矿物表面所呈现的润湿阻滞也愈大，即固、液、气三相润湿周边沿矿物表面移动的阻力愈大。可见，润湿阻滞的增大，亦可作为矿物表面疏水性增强的标志之一，亦可反映出捕收剂的作用效应。