中國浮選藥劑的結構與性能研究

發(fā)展史與現(xiàn)狀

介紹內容：中國的浮選藥劑的結構與性能研究發(fā)展史浮選藥劑的結構與性能理論的應用實例中國的浮選藥劑的結構與性能研究杰出人物中國的浮選藥劑的結構與性能研究相關書籍中國的浮選藥劑的結構與性能研究相關成果關鍵詞：礦物浮選、浮選藥劑、浮選藥劑的結構與性能

1.前言我國是浮選藥劑生產大國，與前蘇聯(lián)和印度的浮選藥劑生產與銷售占據(jù)了全球用量的98%左右。為了推動我國的浮選藥劑的研發(fā)與生產銷售，進一步提高中國在全球的選礦藥劑地位，筆者根據(jù)手頭掌握的資料，寫成此文，希望有利于我國的浮選藥劑研究機構與生產廠家進一步的合作以及選礦藥劑發(fā)展。2.中國的浮選藥劑的結構與性能研究發(fā)展史用克勞貝爾定則解釋了醇類起泡劑的結構與浮選性能

1956年，中南礦冶學院朱建光教授在《中南礦冶學院學報》發(fā)表了我國第一篇有關浮選藥劑的結構與性能的研究文章，他用克勞貝爾定則解釋了醇類起泡劑的結構與浮選性能，該文被收錄在1963年出版的我國第一部浮選藥劑專著《有機浮選藥劑》中。分子軌道理論解釋浮選藥劑結構與性能

1974年，中南礦冶學院王淀佐教授在《礦冶科技》發(fā)表了我國第一篇“浮選藥劑結構與性能的量子化學研究”論文，第一次在全球提出用分子軌道理論解釋浮選藥劑結構與性能，較國外的研究要早。浮選藥劑性能的電負性計算

1975年，王淀佐教授在《有色金屬》發(fā)表了“浮選藥劑性能的電負性計算”論文。CMC計算、HLB計算、浮選起泡劑性能的等張比容計算

1977年，王淀佐教授在《有色金屬》先后發(fā)表了浮選藥劑性能的CMC計算、HLB計算、浮選起泡劑性能的等張比容計算、浮選藥劑分子幾何大小與選擇性、浮選劑性能的水油度計算等論文來討論了浮選藥劑結構與性能。螯合浮選劑的結構與性能

1978年，昆明工學院劉邦瑞教授出版了《螯合浮選劑》一書，總結了螯合浮選劑的結構與性能。浮選藥劑結構與性能綜合判據(jù)

1980年，王淀佐教授在《中南礦冶學院學報》分兩次發(fā)表了由他綜合以前的研究結果總結出有關浮選藥劑結構與性能綜判據(jù)。王淀佐教授發(fā)表的上述論文被收錄在1981年出版的《浮選藥劑作用原理與應用》一書。有機化學同分異構原理合成選礦藥劑的理論

1980年，朱建光教授在《中南礦冶學院學報》提出利用有機化學同分異構原理合成選礦藥劑的理論，并成功合成了黑鎢與錫石的浮選捕收劑。論文被收錄在1996年出版的《浮選藥劑的化學原理》一書。同系列原理、同稀系原理、同電素原理、同分異構原理、同型原理、拼和原理

1982年和1983年，見百熙教授兩次分別在《國外金屬礦選礦》和《有色金屬》用高等藥物化學原理的1.同系列原理，2.同稀系原理、3.同電素原理、4.同分異構原理、5.同型原理、6.拼和原理來討論了浮選藥劑的結構與性能。軟硬酸堿化學原理

1988年，朱一民教授在《稀有金屬》用軟硬酸堿化學原理解釋了捕收劑結構與礦物的浮選機理。礦物浮選與化學元屬周期表

1989年，周菁教授和朱一民教授分兩次在《湖南有色金屬》以“礦物浮選與化學元屬周期表”為題討論了浮選藥劑的結構與性能。共扼化學原理

1991年，朱一民教授在《有色礦冶》發(fā)表了用共扼化學原理解釋硬脂肪酸與軟脂肪酸、芐基胂酸與甲苯胂酸的浮選差異。軟硬酸堿化學原理

1992年，林強教授在《中國青年選礦會議論文集》發(fā)表了用軟硬酸堿化學原理作為浮選藥劑的選擇判據(jù)的論文并提出浮選藥劑活性——選擇性原理與活性屏蔽——恢復假說。浮選藥劑性能的碎片計算法

1996年，林強教授在《中南礦冶學院學報》發(fā)表了浮選藥劑性能的碎片計算法。林強教授的上述論文被收錄在1996年出版的《選礦與冶金藥劑分子設計》一書。浮選藥劑性能的能量判據(jù)計算法

1999年，蔣玉仁教授在《中南工業(yè)大學學報》發(fā)表了浮選藥劑性能的能量判據(jù)計算法的論文。。化學反應電子轉移判據(jù)在浮選捕收劑結構與性能關系

2001年，周國華博士與孫偉教授在《有色金屬》發(fā)表了化學反應電子轉移判據(jù)在浮選捕收劑結構與性能關系的研究成果。。數(shù)學拓捕理論研究化學藥劑結構與性能關系

2003年，蔣玉仁教授在《物理化學學報》發(fā)表了用數(shù)學拓捕理論研究化學藥劑結構與性能關系的研究成果，提示用數(shù)學拓撲理論研究浮選藥劑結構與性能關系的前景。

2010年，孫偉教授在長沙國際選礦會議上發(fā)表了有關用數(shù)學拓撲理論研究浮選藥劑結構與性能關系的研究成果的演講。3.浮選藥劑結構與性能理論的應用實例有關浮選藥劑結構與性能在選礦中的應用分兩部分，一是解釋浮選及藥劑作用機理，二是指導合成選礦藥劑。3.1浮選藥劑結構與性能理論解釋浮選及藥劑作用機理

1985年開始，由中國的研究工作者撰寫大量的應用浮選藥劑結構與性能理論解釋浮選及藥劑作用機理的論文在國內外發(fā)表，如胡岳華用該理論解釋了螯合劑分子浮選黑鎢礦機理，徐正和用份子軌道理論解釋鈦鐵礦細泥的絮凝機理，劉清高解釋了硫羰基捕收劑分選硫化礦的機理，程建國解釋了亞磷酸酯的浮選錫石的浮選機理，肖友明解釋了H203浮選稀土礦的浮選機理，朱一民解釋了金屬陽離子活化雌黃礦的浮選機理，周菁解釋了丁銨黑藥捕收輝銻礦的浮選機理，王桂茗解釋了羥肟酸浮選鐵礦的浮選機理等等。在上世紀80-90年代，中國自己培養(yǎng)的博士碩研究生所作的浮選論文，幾乎都用浮選藥劑結構與性能理論解釋浮選現(xiàn)象。3.2浮選藥劑結構與性能理論指導合成選礦藥劑實驗室成功的例子很多，據(jù)報道已不下50例。工業(yè)化成功的例子很少。3.2.1苯乙烯膦酸的合成與應用符合同稀系原理見百熙教授用高等藥物化學同稀系原理合成了苯乙烯膦酸,并成功地應用于黑鎢、錫石、稀土礦、鈦鐵礦的工業(yè)浮選中。下面簡要介紹苯乙烯膦酸的合成與浮選鈦鐵礦情況（一）苯乙烯膦酸簡介苯乙烯膦酸的結構式為C6H5CH=CHPO3H2,可用苯乙烯和五氯化膦為原料合成，反應式如下：

C6H5CH=CH2+2PCl5→C6H5CClH-CH2-PCl4·PCl5C6H5CH=CH·PCl4·PCl5+SO2→C6H5-CH=CH-POCl2C6H5-CH=CH-POCl2+H2O→C6H5=CHPO3H2

合成時用高沸點的正構烷烴做溶劑將三氯化磷溶于高沸點正構烷烴中，通入氯氣，再加入苯乙烯進行反應，生成復合物，在通入二氧化硫，使中間產物分解成苯乙烯基二氯氧磷，將副產品二氯氧硫和三氯氧磷分離后有效利用，可降低成本，苯乙烯二氯氧磷再水解成苯乙烯膦酸，收率可達到80%。苯乙烯膦酸是白色晶體，熔點159℃—160℃，可溶于水，與Sn+2、Sn+4、Fe+3等離子生成難溶的鹽，對Ca+2,Mg+2生成的鹽溶解度較大，苯乙烯膦酸不具起泡性，用作捕收劑要加起泡劑。（二）鈦鐵礦浮選試驗采用實際生產獲得的重選粗精礦進行浮選試驗

研究表明：礦漿pH對浮選影響顯著，以3.5左右為宜；苯乙烯膦酸與松醇油交互作用顯著；苯乙烯膦酸單獨作用效應很小，不顯著；硅酸鈉有利于浮選；松醇油的用量顯著影響浮選效果。試驗結果：原礦品位22.33%TiO2,一次粗選精礦品位44.44%，回收率83.54%；經(jīng)一次精選精礦品位48.63%，精選作業(yè)回收率92.51%3.2.2芐基胂酸的合成與應用符合同分異構系原理朱建光教授利用有機化學同分異構原理合成選礦藥劑的理論，成功合成了的浮選捕收劑甲苯胂酸的同分異構體芐基胂酸并成功地應用于黑鎢、錫石、稀土礦、金紅石的工業(yè)浮選中。下面簡要介紹芐基胂酸的合成與浮選鈦鐵礦情況。（一）芐基胂酸簡介芐基胂酸有下述結構式：C6H5CH2AsO3H2,由芐氯與亞胂酸鈉反應生成，酸化至pH值為1—2，便析出芐基胂酸。

C6H5CH2Cl+Na3AsO3→C6H5CH2AsO3Na2+NaClC6H5CH2AsO3Na2+H2SO4→C6H5AsO3H2+NaSO4

工業(yè)產品含芐基胂酸80%左右，含無機砷1%以下，還含有少量氯化鈉、硫化鈉、硫酸鈉，其余全為水分。芐基胂酸為白色針狀晶體，熔點196℃～197℃，分解是二元酸，在水中分兩步電離，pk1和pk2分別為4.43和7.51，水溶液呈酸性，可溶于堿液中。芐基胂酸與Fe2+、Fe3+、Sn2+、Sn4+、Cu2+、Mn2+、Pb2+、Zn2+等生成難容的鹽，對Ca2+,Mg2+離子不敏感，對含Ca2+,Mg2+的礦物捕收力弱，故選擇性好，有毒不宜入口。（二）芐基胂酸浮選攀枝花鈦鐵礦礦石中主要金屬礦物有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦；其次為磁赤鐵礦、褐鐵礦；硫化物以磁黃鐵礦為主，尚有鈷鎳黃鐵礦、硫鈷礦、黃鐵礦、及黃銅礦等。脈石礦物以鈦普通輝石、斜長石為主。此外，尚有鈦閃石、橄欖石、綠泥石、蛇紋石等。礦石中含TFe31～35%、TiO211～12%、V2O30.28～0.34%、Co0.014～0.023%、Ni0.008～0.015%。用芐基胂酸作捕收劑，用硫酸作pH調整劑，1：1酸化水玻璃作抑制劑，松醇油作起泡劑通過條件試驗后獲得可從含9.19%TiO2的給礦得到品位47.43%TiO2，回收率56.86%的鈦精礦，尾礦品位降到2.39%的好指標。3.2.3苯甲羥肟酸的合成與應用符合同分異構系原理戴子林、伍喜慶教授利用有機化學同分異構原理合成選礦藥劑的理論，成功合成了的浮選捕收劑水楊醛肟的同分異構體苯甲羥肟酸并成功地應用于黑鎢、錫石、稀土礦、鈦鐵礦的工業(yè)浮選中。下面簡要介紹苯甲羥肟酸的合成與浮選稀土礦情況。（一）苯甲羥肟酸簡介苯甲羥肟酸的合成原理：苯甲羥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），亦可從苯甲酸酯作原料合成，再與羥胺作用在堿性介質中生成苯甲羥肟酸鈉，將后者酸化便生成苯甲羥肟酸，反應式如下：苯甲羥肟酸為白色晶體溶于水，水溶液呈酸性，Ka=1.66×10-9，放置后慢慢變紅，其水溶液遇Fe+離子亦變紅。工業(yè)產品一般呈棗紅色，水溶液起泡性能很弱，用苯甲羥肟酸作捕收劑浮選礦物時要添加起泡劑。（二）苯甲羥肟浮選稀土礦試驗試驗結果：精礦產率44.93%，稀土品位59.41%回收率84.59%的指標，回收率提高了9.61%。另據(jù)報導：用苯甲羥肟酸為捕收劑，氫氧化鈉、水玻璃、明礬組合調整劑，浮選REO為29.04%的給礦，獲得品位60.40%，REO回收率82.51%的精礦。3.2.4徐金球教授利用有機化學同分異構原理合成選礦藥劑的理論，成功合成了的浮選捕收劑H205的同分異構體F203并成功地應用于錫石的浮選工業(yè)中。（一）F203簡介

C6H5NO2→C6H5NHOHC6H5NHOH+C4H9ONO+NH3→C6H5N(NO)ONNH4(二)浮選錫石結果

用為F203為捕收劑，浮選含錫品位為1.01%的給礦，經(jīng)過一粗一掃三精的浮選流程，獲得品位27.89%，回收率91,86%的錫精礦。4.中國的《浮選藥劑的結構與性能》研究杰出人物4.1、老一輩的研究工作者見百熙教授：河北良鄉(xiāng)人。1946年畢業(yè)于輔仁大學研究生院,獲碩士學位。歷任北京大學醫(yī)學院講師,中科院北京化學所助理研究員,冶金部長沙礦冶研究院研究員、選礦藥劑室主任、技術顧問,中國金屬學會選礦學會藥劑組副組長,湖南省金屬學會常務理事,教授級高級工程師。著有《浮選藥劑》、《高等藥物化學》、《英漢金屬礦物詞典》、《化學藥物的化學與工業(yè)學》(譯著)等書。朱建光教授：廣西平南縣人。１９４９年７月畢業(yè)于廣西大學化學系，并留校任教。１９５３年調中南礦冶學院工作，中國有色金屬學會選礦學會藥劑組組長，中南礦冶學院理學系副主任。著有《有機浮選藥劑》、《浮選藥劑的化學原理》、《鈦鐵礦、金紅石和稀土選礦技術》等書。4.2文革前新中國培養(yǎng)的研究工作者王淀佐院士：1934年出生，遼寧省錦縣人，1961年畢業(yè)于中南礦冶學院。曾任中南工業(yè)大學校長、北京有色金屬研究總院院長，中國工程院常務副院長、中南大學教授、博士生導師。1991年當選為中國科學院學部委員，1994年當選為中國工程院首批院士。他還是美國國家工程科學院外籍院士、俄羅斯圣彼得堡工程院院士。著有《浮選藥劑作用原理與應用》、《選礦與冶金藥劑分子設計》、《礦物浮選和浮選藥劑》等相關著作。4.2經(jīng)過文革后高考培養(yǎng)的研究工作者

胡岳華教授：1962年1月出生，湖南湘潭人，中南工業(yè)大學礦物工程系礦物加工專業(yè)博士研究生畢業(yè)，工學博士、教授、博士研究生導師。現(xiàn)任中南大學副校長。著有《浮選溶液化學》等相關著作。林強教授：

1962年7月生,四川省安岳縣,1989年畢業(yè)于中南工業(yè)大學,獲工學博士學位。先后在昆明理工大學、中南工業(yè)大學博士流動站、中南工業(yè)大學、青島化工學院和海南大學工作。現(xiàn)任海南大學材料與化工學院教授、海南大學副校長，合著有1996年出版的《選礦與冶金藥劑分子設計》一書。鐘宏教授：1961年3月出生，浙江省龍泉市人，博士，教授，博士生導師。現(xiàn)任中南大學化學化工學院院長，化工冶金研究所所長。中眾化工科技有限公司董事、技術總監(jiān)。中國有色金屬學會理事兼青年工作委員會主任，湖南省化學化工學會理事。

戴子林教授：1964年1月出生，1987年6月畢業(yè)于中南工業(yè)大學礦物工程系，獲工學碩士學位，2001年獲教授級高級工程師職稱。現(xiàn)從事選礦藥劑、選礦工藝、釩濕法冶金以及高性能復合材料助劑的開發(fā)研究工作。徐金球教授：

1965年出生，湖北省通城縣人，先后于1985年和1988年獲得中南大學礦物加工工程專業(yè)的學士學位和碩士學位，2002年獲得昆明理工大學環(huán)境工程專業(yè)的博士學位，2005年從上海交通大學博士后流動站出站，2007年3月至9月在英國CardiffUniversity的GRC研究中心訪問，現(xiàn)為上海第二工業(yè)大學城市建設與環(huán)境工程學院環(huán)境工程專業(yè)的教授。蔣玉仁教授：1994年于中南大學獲礦物加工與生物工程博士學位，現(xiàn)任中南大學制藥系主任，教授，博導。合著有1996年出版的《選礦與冶金藥劑分子設計》一書。孫偉教授：33歲，博士，教授，中南大學資源加工與生物工程學院礦物加工工程系主任。5.中國的《浮選藥劑的結構與性能》研究相關成果5.1“浮選藥劑理論”獲湖南省1982年科技進步4等獎獲獎人：王淀佐5.2“浮選藥劑結構與性能”獲原冶金工業(yè)部1983年科技進步3等獎獲獎人：王淀佐5.3“浮選藥劑結構理論”獲原國家教委1987年科技進步1等獎獲獎人：王淀佐、朱建光5.4“浮選藥劑結構理論及找藥分子設計”獲中華人民共和國1988年自然科學3等獎獲獎人：王淀佐、朱建光5.5“利用有機化學同分異構原理合成選礦藥劑”獲原中國有色金屬工業(yè)總公司工業(yè)