浮选药剂的结构与性能关系

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1、浮选药剂的结构与性能关系1、极性基结构与性能键合原子、连接原子和极性基大小是与极性基性能有关的结构因素。键合原子的性质决定浮选药剂对矿物的选择性好坏和在矿物表面吸附的强弱程度，因此键合原子的浮选药剂中最为主耍的部分。浮选药剂的键合原子一般是N、0和S三种原子，除此之外，烯烃、炔烃和芳香烃的it键有时也可能提供电子与金属成键，如乙炔基甲醇、异丁烯基乙炔基甲醇和丁氧基乙炔氧基乙烷等就被报道用作硫化矿捕收剂。0键合原子易于同碱及碱金属非硫化矿作用，成键特性主要为离子键，选择性较差。S键合原子易于与带d6〜dlO电子的金属硫化矿反应，包括铜、铅、锌、铋、镍、汞、铁、金、银等金属

2、及自然金属，形成共价键，选择性较好。含N键合原子药剂易于同d电子数较少的过渡金属矿物作用，如钛、铬、铁、钽、铌、锰等非硫化矿，形成具有共价键成分和离子键成分的过渡型键合。浮选剂分子屮其他原子对键合原子的性质产生较大影响。极性基的其他原子通过影响键合原子的性质而影响药剂分子的浮选性能，这些影响可以通过诱导效应和共轭效应等电子数效应加以讨论。如二硫代碳酸ROC(S)SH和三硫代碳酸RSC(S)SH,诱导效应(一I)使前者键合S的电子密度小于后者，+C使前者键合原子的电子密度比后者小，两种效应的综合结果使前者键合原子的电子密度比后者小，因而前者的捕收能力比后者略低。极性基的几

3、何大小对浮选剂选择性有较大影响，也影响作用能力。例如烃基胂酸RAsO3H2的极性基儿何尺寸(do.o0.64nm)较烃基磷酸RP03H2(do-o0.6nm)更大，实践中胂酸捕收能力和选择性(如选锡石)通常认为比膦酸更好。2、非极性基结构与性能浮选剂的非极性棊可为直链烷棊、异构烷棊、不饱和直链烷棊、芳香棊和含杂原子的烃基。直链烷基链的长短决定了浮选药剂的溶解度和表面活性，与药剂对矿物的作用能力也有密切关系。直链烷基有机同系物的溶解度随烷基链长的增长呈指数关系减小，其表面活性符合Ttiaiibe法则，即每增加一个CH2单元，浮选药剂的表面活性增加3〜5倍。直链烷基浮选药剂

4、与矿物金属离子难溶盐的溶度积负对数卩1^与烷基碳原子数n呈线性关系[12],表明药剂对矿物的作用能力随烷棊碳原子数增加而增强。带异构烷基的浮选药剂除了像直链烷基浮选药剂那样随碳链增长，疏水性增强，表面活性加大以外，由于供电子诱导效应和空间位阻较大，往往还具冇溶解分散性好、作用活性好和选择性高等特点。不饱和直链烃基带双键或叁键，31电子流动性大，易于极化，有可能与矿物表面金属离子成键，其溶解度比同碳数直链烷基药剂大，同时由于存在顺、反异构现象，顺、反异构体在浮选性能上稍有差异。芳香基除了与不饱和烃基一样，具有较大的极性，从而亲水性强、溶解分散力较好以外，还具有如下特点：一

5、方面，芳香基可能与极性基形成II一II共轭，降低键合原子的配位能力，使药剂捕收活性下降；另一方面，芳香环如苯基、萘基等一般具有较大的空间位阻效应，可能使药剂选择性增加。杂原子烃基是指烃基结构中含有0、S、Si、N、F、Cl、Br等原子。这些原子对浮选药剂性能的影响主要表现在；①杂原子的电负性一般比碳大，使非极性基中级性增大，从而使药剂的溶解分散能力变好；②杂原子烃基一般都具冇较大的电子诱导效应，从而影响药剂的键合原子配位能力；③某些杂原子具有孤对电子，有可能与矿物表面金属离子发生键合，表现出一定的配位能力或静电吸附能力。3、影响浮选药剂性能的三种因素浮选药剂的性能取决于

6、三个方面的结构因素，即价键因素（B）,亲水一疏水因素（11）和立体因素（S）。如果以F（A）表示浮选剂的性能，则药剂的结构性能关系可以示意为F（A）=f（B、H、S），三种因素影响的大小取决于浮选药剂不同的结构组成部分，浮选药剂的分子设计事实上就是对这三种因素的计算和调整。（1）价键因素捕收剂、有机调整剂与矿物的作用包括物理吸附和化学吸附，浮选药剂结构与此种作用能力的关系，统归为价键因素。价键因素主要存在于极性基中，非极性基只有间接影响。评判价键因素的大小主要有分子轨道理论指数、能量判据和基团电负性三种计算方法。分子轨道（M0）理论是计算研究化合物性能的有效方法，在浮选

7、药剂研宄中己广泛采用。常用的评判浮选药剂价键因素的M0指数有分子轨道能用E、电子密度I、净电荷Q,.、前线电子密度f；、离子化势IP、电负性x等。用M0指数研宄浮选剂与矿物的价键类型和作用专属性，可以将浮选剂与矿物作用分成四种类型：A型：硫化矿（由d6〜dlO电子的有色金属组成）同二价硫及其他硫化矿捕收剂、抑制剂作用形成强共价键，包括S共价键（M—5）、jt共价键（M一冗）及反馈配键（M—k）,后者不仅使键增强，而且使作用具备高选择性。B型：黑色及稀有金属非硫化矿同含氧、氮键合原子的浮选药剂作用形成一般共价键，包括M—8、M-jt,多素不