[科普中国]-两性捕收剂

捕收剂概述

凡能选择性地作用于矿物表面，使矿物表面疏水的有机物质，称为捕收剂。国内对捕收剂命名结尾常带“药”字（黄药、黑药等）。可以作为捕收剂的有机化合物很多，实践中常用的如黄油酸，煤油等。作为工业上适用的优良捕收剂应满足如下要求：

（1）原料来源广，易于制取；

（2）价格低，便于使用，即易溶于水，无臭，无毒，成分稳定、不易变质等；

（3）捕收作用强，具有足够的活性；

（4）有较高的选择性，最好只对某一种矿物具有捕收能力。

按照捕收剂的分子结构，可将捕收剂分为异极性捕收剂、非极性油类捕收剂和两性捕收剂等三类1。

两性捕收剂定义两性捕收剂，分子中同时带有阴离子和阳离子的异极性有机化合物，常见的阴离子基团主要是—COOH基-SO3H基和—OCSSH基；阳离子基团主要是—NH2。含有阴、阳离子基团的捕收剂，已经研究的有各种胺基酸、胺基磺酸以及用于浮选镍矿和次生铀矿的胺醇类黄药、二乙胺乙黄药等。二乙胺乙黄药的结构式如下：

(C2H5)2NCH2CH2OCSSNa

它在水溶液中的解离与介质的酸碱度有关：

在酸性介质中，二乙胺乙黄药呈阳离子

(C2H5)2N+HCH2CH2OCSSH

在碱性介质中，二乙胺乙黄药则呈阴离子

(C2H5)2NCH2CH2OCSS-+Na+

等电点时，不解离，而呈中性分子

(C2H5)2NCH2CH2OCSSH

因此，可以通过调整矿浆PH，使其产生不同的捕收作用2。

两性捕收剂的特点因两性捕收剂既有阴离子官能团又有阳离子官能团，具有如下优良性能：

一是良好的水溶性和抗低温性；

二是多数两性捕收剂不受硬水和海水的影响或影响较小；

三是能够在矿物表面发生静电吸附和化学吸附，同时可与部分金属离子发生螯合作用，选择性好。

典型的两性捕收剂氨基羧酸型两性捕收剂刘鸿儒等合成了N -烷基氨基乙酸系列（R-X）、N-烷基氨基丁酸系列（4R-X）、N-烷基氨基己酸系列（6R-X），如表所示。

氨基磺酸型两性捕收剂氨基磺酸型两性表面活性剂主要分为：烷基氨基磺酸和烷基氨基二磺酸，主要以烷基胺和卤代烷基磺酸盐或磺酸内酯为原料进行合成。汤芝平等开发了一种新合成方法：以烷基胺、甲醛和无机磺化剂（NaHSO3 或 Na2SO3）为原料合成氨基磺酸型两性表面活性剂。

氨基膦( 磷) 酸型两性捕收剂包括α -氨基烃基膦酸、烷胺双甲基膦酸和β-氨基烃基膦酸。

氨基酯基型两性捕收剂酯类两性捕收剂由烷基氨与卤代酯化物反应制得。其类似非离子型捕收剂，同矿物表面离子形成络合配价键，具有较高的选择性、液 - 气界面活性及起泡性 。王晖等认为酯类两性捕收剂是羧酸型两性捕收剂选择性强化的一条有效途径。由于其羰基氧原子能与 OH-发生氢键键合，故对于硅酸盐矿物有较高的选择性3。

两性捕收剂最新进展出于对知识产权的保护，近年开发的新药剂都用代号表示。主要有：MC 系列新型高效两性铁矿石浮选药剂、 KS 系列捕收剂。

MC 系列两性捕收剂主要由烷基胺和有机酸钠反应合成。MC 系列两性捕收剂对鞍山式贫赤铁矿石有很好的选矿指标，特别是对非鞍山式贫赤铁矿石浮选效果更佳，且具有耐低温、泡沫脆、流动好等优点。

针对目前齐大山矿山铁矿石和脉石平均粒径越来越小，特别是赤铁矿的平均粒径越来越小，共生矿明显增多的特点，梅建庭等研发了 KS -Ⅱ、KS -Ⅲ多功能捕收剂。实践表明它们可以大幅度提高精矿回收率降低尾矿品位。

KS -Ⅱ合成首先以氨基酸和醇胺化合物为主要原料合成高效助剂，再将其与植物油脂产品反应生成KS -Ⅱ； KS -Ⅲ合成首先以植物脂肪酸为主要原料，经过磺化、 卤化、氨化和水解等反应，合成一种含有氨基、羧基和磺酸基于同一分子的捕收剂，再将其与植物脂肪酸在复合催化剂的催化下部分生成缩合产物4。