楊磊　孫玉龍

【摘 要】本文簡(jiǎn)要介紹了浮選起泡劑的結(jié)構(gòu)以及作用機(jī)理，詳細(xì)介紹了起泡劑種類和研究現(xiàn)狀，并提出了起泡劑依然走復(fù)配組合、合成新型環(huán)保起泡劑的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】浮選起泡劑；表面活性劑；起泡性；穩(wěn)定性

浮選是根據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同，按礦物潤濕性的差異進(jìn)行分選的方法。有些礦物的表面潤濕性小，天然可浮性大，如石墨、輝鉬礦等，所以這些礦物的分離可利用天然可浮行就可實(shí)現(xiàn)。但有些礦物的表面潤濕性較大，天然可浮性小，如石英、云母等[1]，大多數(shù)礦物的自然分離都很難實(shí)現(xiàn)，通常情況下，都是使用浮選藥劑來改變礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)，增大礦物顆粒的疏水性和礦物粘附氣泡的牢固度，改變礦物的可浮性，獲得更好的浮選指標(biāo)。對(duì)浮選產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的主要影響因素是起泡劑的起泡性能和泡沫穩(wěn)定性能，在礦物浮選過程中具有很大的作用。

1 起泡劑的結(jié)構(gòu)

起泡劑是由疏水的非極性基和親水的極性基組成的表面活性劑。起泡劑的非極性基常見的是烷基，而極性基比較多，比如-O-、-OH、-COOH、>C=O、-NH2、-SO4H、-SO3H等。

起泡劑的極性基是決定起泡劑性能最關(guān)鍵的影響因素，它既影響起泡劑的礦物表面活性、礦漿中離子的化學(xué)反應(yīng)等化學(xué)性質(zhì)，也影響起泡劑的溶解度、解離度等物理性質(zhì)。起泡劑非極性基決定起泡能力。

2 起泡劑的作用機(jī)理

2.1 起泡劑的作用機(jī)理

起泡劑吸附在氣-液界面上，降低氣-液表面能，降低氣泡體系能量，促使空氣分散，生成微小的氣泡，并在氣-液界面上形成定向排列，極性端指水，非極性端指氣。反應(yīng)發(fā)生在極性端，可在氣泡的表明形成一層水化膜，避免了氣泡的兼并，同時(shí)還提高了氣泡抗變形及破裂的能力，增加了氣泡的穩(wěn)定性。

2.2 起泡劑與捕收劑的共吸附作用

捕收劑和起泡劑在氣-液界面上有聯(lián)合作用的現(xiàn)象稱為共吸附。捕收劑與起泡劑在氣泡表面和礦物表面都能夠產(chǎn)生共吸附現(xiàn)象。這提高礦粒表面的疏水性，使礦物更好的粘附穩(wěn)定在氣泡上。

3 起泡劑的研究現(xiàn)狀

3.1 常用的起泡劑

起泡劑的研究應(yīng)用經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前常用起泡劑主要有天然起泡劑、工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑、人工合成起泡劑和生物起泡劑4種。

3.1.1 天然起泡劑

天然起泡劑包括桉葉油、松醇油（2號(hào)油）、松針油和樟油等，其主要成分均為萜類化合物，其中松油是浮游選礦中使用比較廣泛的起泡劑。松油的起泡性能主要是因?yàn)槠涑煞种泻械牡妮葡┐糩2]。樟樹是我國的特產(chǎn)，樟腦油一般是樟腦與樟油的總稱。樟腦白油具有良好的起泡性能，而且選擇性比松油好，可代替松油使用，主要用于精礦質(zhì)量要求較高的情況及優(yōu)先浮選工藝。其中應(yīng)用廣泛的是松醇油，占起泡劑用量的95%以上。

3.1.2 工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑

工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑包括GF油、雜醇、仲辛醇、混合醇等，主要為不同碳鏈長度的醇類，其中分子質(zhì)量較小、碳鏈較短的雜醇生成的泡沫易碎，用量較大，但選擇性好；GF油不僅起泡能力強(qiáng)，用量少，選擇性好，還兼有一定的捕收性能，在我國選煤廠應(yīng)用廣泛。

3.1.3 人工合成起泡劑

人工合成起泡劑包括合成醇類起泡劑和MIBC等。4號(hào)油，又稱丁醚油，無色油狀液體，成分為三乙基氧基丁烷，與2號(hào)油相比，其具有價(jià)格低、純度高、起泡性強(qiáng)、選擇性好、氣泡大而均勻、流動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。MIBC亦稱甲基戊醇，無色透明液體，選擇性好，生成的泡沫細(xì)且脆，流動(dòng)性好，用量少，每噸煤泥僅用MIBC20～40g。MIBC在國外的應(yīng)用較廣泛，在國內(nèi)一般只作為實(shí)驗(yàn)室浮選標(biāo)準(zhǔn)起泡劑，目前尚未在工業(yè)上應(yīng)用。

3.1.4 生物起泡劑

Fazaelipoor等人首先將生物表面活性劑鼠李糖脂用作浮選的起泡劑。MIBC相比，鼠李糖脂起泡劑表現(xiàn)出更好的表面活性和穩(wěn)定起泡性[3]。

天然起泡劑和工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑具有一定的缺點(diǎn)，主要是其用量大、泡沫易碎、流動(dòng)性差等缺點(diǎn)，而且天然起泡劑的主要成分萜烯醇難以進(jìn)行生物降解，會(huì)污染尾煤水。人工合成起泡劑由于彌補(bǔ)了以上2 種起泡劑的不足而備受親睞。生物起泡劑是新型的環(huán)保起泡劑。

3.2 研究現(xiàn)狀

對(duì)起泡劑的研究主要集中在起泡劑基團(tuán)、起泡劑作用機(jī)理方面以及表征方面。徐振洪[4]等研究了起泡劑的起泡性能和泡沫穩(wěn)定性的測(cè)試及評(píng)價(jià)方法，運(yùn)用表面張力和最大泡沫高度評(píng)價(jià)起泡劑的起泡能力，以泡沫半衰期評(píng)價(jià)泡沫穩(wěn)定性。Y·S·楚[5]等研究了浮選起泡劑對(duì)氣泡大小的影響，表明在起泡劑濃度低于臨界兼并濃度值時(shí)，氣泡大小主要由兼并控制，超過臨界兼并濃度值時(shí)，氣泡大小將依賴于充氣器的幾何形狀和流體動(dòng)力學(xué)條件。

浮選起泡劑從作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)、性能和復(fù)配作用都研究的比較透徹，發(fā)展也比較迅速。起泡劑也從研究天然制劑發(fā)展為合成具有更好性能的新型起泡劑，從使用單一的起泡劑發(fā)展為復(fù)配起泡劑共同作用，從無機(jī)有機(jī)起泡劑發(fā)展為環(huán)保的生物起泡劑。

4 起泡劑的發(fā)展趨勢(shì)

隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，原料來源廣泛，合成工藝簡(jiǎn)單，易生物降解的新型合成起泡劑將逐步取代價(jià)格偏高的松醇油類天然制劑，降低礦山企業(yè)的投資成本。根據(jù)表面活性劑協(xié)同作用的原理，將不同藥劑復(fù)配可以達(dá)到增效或取得原來單一藥劑所沒有的效果。因此通過將不同的起泡劑進(jìn)行復(fù)配，和捕收劑與起泡劑的合理組合，也可達(dá)到提高選礦指標(biāo)的目的，這也是提高起泡劑性能的重要手段。

在以后的新型起泡劑設(shè)計(jì)和研發(fā)時(shí)，由于人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，將盡可能的在起泡劑的生產(chǎn)和使用過程中對(duì)環(huán)境造成污染，這是起泡劑發(fā)展的必然趨勢(shì)。生物起泡劑在這方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，有可能成為起泡劑研究的熱點(diǎn)。

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[4]徐振洪，朱建華，張榮曾.浮選起泡劑泡沫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法研究[J].化工學(xué)報(bào)，1999，50（3）：399-403.

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[責(zé)任編輯：王楠]