阳离子捕收剂对非硫化矿,特别是对硅酸盐类矿物的作用机理与阴离子捕收剂有明显区别:
(1)阳离子捕收剂本身往往同时有起泡性;
(2)对矿泥敏感;
(3)选择性差,捕收能力强;
(4)主要是静电力物理吸附及分子力的物理吸附;
(5)由于选择性差,故调整剂的作用极为重要。
A 药性
常用的阳离子捕收剂是含10~20个碳原子的胺盐,其主要药性如解离常数、溶解度、临界胶束浓度列于表1.
表1 十二胺的重要药性
胺盐 |
解离常数 |
分子组分的溶解度/mol |
临界胶束浓度(CMC)/mol |
十二胺 甲基十二胺 二甲基十二胺 三甲基十二基氢氧化胺 |
4.3×10-4 1(强碱) |
2×10-5 1.2×10-5 7.2×10-6 |
0.13(氯盐, 0.016~0.02(氯盐, |
表2 不同烃链伯胺的性质
链长 |
分子组分的溶解度/mol |
临界胶束(CMC)/mol |
|
5×10-4 2×10-4 1×10-6 — — |
3.2×10-2 1.3×10-2 4.1×10-3 8.3×10-4 4.0×10-4 |
B 胺离子及分子的物理吸附
胺离子及分子的物理吸附,主要是静电力吸附,也包括范氏力吸附。十二胺离子在石英表面吸附时,十二胺酯酸盐浓度对石英表面动电位的影响,低浓度时,对动电位影响不大,这时可能有个别的十二胺阳离子吸附。浓度增高时逐步变为半胶束吸附。当PH一定时,要使石英表面动电位变为零,需要的胺盐浓度与烃链长度有关,烃链愈长,半胶束的浓度愈小,适合浮选的pH范围就扩大。
PH对吸附及电性的影响:一方面,H+及OH-本身是许多矿物的定位离子;另一方面,OH-影响弱碱性捕收剂的水解度。胺是弱碱,例如,十二胺在
RNH2(液) + H2O≒RNH3 + OH-
K碱= |
[RNH+3]·[OH-] |
=4.3×10-4 |
[RNH2] |
RNH2(固)+H2O≒RNH3+OH-
K固=[RNH3+][OH-]=8.6×10-9
RNH2(固)≒RNH2(液)
K固液=[RNH2(液)]=2×10-5
根据上述平衡式,可以算出,胺在不同PH条件下各组分的存在情况。在酸性溶液中,以RNH+3为主,从pH=7~10左右,RNH3逐渐减少,RNH2(液)逐渐增加,至pH=10.65时两者相等。PH>10 .5因发生RNH2(固)沉淀,RNH+3急剧减少。
用胺盐浮选石英时,石英的可浮pH与胺分子沉淀pH的关系见表3。
表3 十二胺的分子沉淀PH与石英浮选PH的关系
胺类 |
分子沉淀PH |
最大可浮性PH |
最大接触角PH |
胺的总浓度/4×10-4mol | |||
伯胺 仲胺 叔胺 季胺 |
9.4 9.5 8.0 12.0 |
9.0 8.8 8.0 11.3 |
9.6 9.1 8.0 10.6 |
胺的总浓度/4×10-5mol | |||
伯胺 仲胺 叔胺 季胺 |
10.6 10.6 9.1 13.0 |
9.7 — — — |
10.1 10.2 9.0 11.2 |