Nghiên cứu tổng hợp axit alkyl hydroxamic từ dầu dừa nhằm ứng dụng làm phụ gia cho thuốc tuyển quặng apatit

Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Lời cảm ơn
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến PGS.TS. Trần Thị
Nhƣ Mai và TS. Nguyễn Anh Vũ, ngƣời đã hƣớng dẫn chỉ bảo em tận tình về mặt
khoa học, kỹ năng thực hành và tạo điều kiện tốt nhất giúp đỡ em trong suốt thời
gian tham gia nghiên cứu đề tài.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đang công tác tại Viện Kỹ
thuật Hóa học và các thầy cô giáo bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu đã tạo điều
kiện cho em trong suốt thời gian em thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm nghiên cứu hóa chất Tuyển quặngViện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi về công việc và
thời gian để tôi hoàn thành báo cáo nghiên cứu này.
Sau cùng, em xin tỏ lòng biết ơn của mình tới gia đình và bạn bè, những ngƣời
đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian em học tập và nghiên cứu
tại trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng
Học viên

Lê Chí Thành

1
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH

năm 2016.

Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................2
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................6
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................7
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ...............................................................................9
LỜI MỞ ĐẦU ...........................................................................................................10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .....................................................................................12
1.1.

Tổng quan về quặng apatit và quặng apatit Lào Cai ...................................12

1.1.1.

Quặng apatit đơn khoáng (loại I) .......................................................... 13

1.1.2. Quặng apatit dolomit (loại II)................................................................... 13
1.1.3. Quặng apatit thạch anh (loại III) .............................................................. 14
1.1.4. Quặng apatit - thạch anh - dolomit (loại IV) ............................................ 15
1.2.

Cơ sở lý thuyết tuyển nổi khoáng vật apatit. ...............................................16

1.2.1.

Giới thiều về cơ sở lý thuyết tuyển khoáng .......................................... 16

1.2.2.

Cơ sở lý thuyết nổi khoáng vật apatit ................................................... 17

1.3.

Công dụng và phân loại thuốc tuyển nổi .....................................................17

1.3.1. Thuốc tập hợp ........................................................................................... 18
1.3.2. Thuốc tạo bọt ............................................................................................ 20
1.3.3. Thuốc điều chỉnh ...................................................................................... 21
1.3.4. Thuốc điều chỉnh môi trƣờng ................................................................... 21
1.4.

Cơ chế tác dụng của thuốc tập hợp lên bề mặt hạt khoáng apatit ...............22

1.5.

Giới thiệu sơ bộ một số loại thuốc tập hợp hữu cớ hiện nay đƣợc sữ dụng

để tuyển nổi quặng apatit .......................................................................................26

2
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

1.5.1. Axit oleic kỹ thuật ................................................................................... 26
1.5.2. Axit béo kỹ thuật (TЖK) ........................................................................ 26
1.5.3. Thuốc tập hợp BЖC ................................................................................. 26
1.5.4. Thuốc tập hợp MTK ................................................................................. 27
1.5.5. Thuốc tập hợp AAK ................................................................................. 27
1.5.6. Thuốc tập hợp Flotol 7,9 .......................................................................... 27
1.5.7. Thuốc tập hợp KTM ................................................................................. 28
1.5.8. Các thuốc tập hợp khác ............................................................................ 28
1.5.9. Thuốc tập hợp Ankyl hydroxamic axit và dẫn xuất ................................. 30
1.6.

Tính chất và ứng dụng của axit alkyl hydroxamic. .....................................30

1.6.1.

Giới thiệu chung về axit alkyl hydroxamic. ......................................... 30

1.6.2.

Tính chất của axit alkyl hydroxamic. ................................................... 32

1.6.3.

Ứng dụng của axit alkyl hydroxamic.................................................... 34

1.6.4.

Ứng dụng của axit alkyl hydroxamic trong tuyển nổi quặng apatit. .... 35

1.6.5.

Một số phƣơng pháp điều chế axit alkyl hydroxamic. ......................... 39

CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM. ..................................................41
2.1.
2.2.

Hóa chất, dụng cụ. ................................................................................ 41
Phƣơng pháp tổng hợp .................................................................................42

2.1.1.

Tổng hợp methyl este từ dầu dừa. ........................................................ 42

2.1.2.

Tổng hợp axit alkylhydroxamic từ methyl este dầu dừa. ..................... 45

2.1.3.

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp. .................. 46

2.1.4.

Xác định hiệu suất phản ứng................................................................. 46

2.3.

Phƣơng pháp đánh giá .................................................................................48

2.3.1.

Phƣơng pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ GC-MS. ........................... 48
3

HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

2.3.2.

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (IR)........................................................ 49

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................51
3.1.

Điều chế methyl este từ dầu dừa. ................................................................51

3.2.

Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng chủ yếu tới quá trình tổng hợp

alkylhydroxamic axit từ dầu dừa. ..........................................................................53

3.2.1.

Ảnh hƣởng của nhiệt độ theo thời gian đến sự giảm chỉ số este. ......... 53

3.2.2.

Ảnh hƣởng của tỉ lệ nguyên liệu theo thời gian đến chỉ số este. .......... 57

3.2.3.

Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình phản ứng điều chế axit alkyl

hydroxamic. ........................................................................................................ 60
3.3.

Ứng dụng axit alkyl hydroxamic làm phụ gia cho thuốc tuyển nổi quặng

apatit loại II khu vực Mỏ Cóc, Lào Cai. ................................................................63
3.3.1.

Thành phần mẫu quặng apatit loại II ở khu vực Mỏ Cóc, Lào Cai. ..... 63

3.3.2.

Thử nghiệm tuyển nổi mẫu quặng nghiên cứu với thuốc tuyển đã đƣợc

pha chế axit alkylhydroxamic............................................................................. 66
KẾT LUẬN ...............................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................71

4
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan rằng: đây là công trình khoa học chƣa đƣợc các nhân
hoặc tổ chức nào công bố. Tất cả các số liệu trong luận văn đều trung thực, khách
quan và đƣợc tác giá trực tiếp làm tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm Nghiên cứu
hóa chất tuyển quặng – Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam.
Hà Nội, Ngày …. Tháng….năm 2016
Tác giả luận văn

Lê Chí Thành

5
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

STT

Nghĩa

Kí hiệu và chữ viết tắt

1

CSA

Chỉ số axit

2

CSE

Chỉ số este

3

TB

Trung bình

4

ε

Thức thu chất có ích

5

EDX

Energy Dispersive X-ray Spectroscopy

6

SEM

Scanning Electron Microscope

7

GS-MS

Gas chromatography-mass spectrometry

8

IR

Infra red spectroscopy

6
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

DANH MỤC BẢNG
Hình 1. 1: Mẫu quặng apatit. ..................................................................................... 12
Hình 1. 2 Abraham Gottlop Werner. ......................................................................... 12
Hình 1. 3: Ngăn tuyển của quá trình tuyển nổi ......................................................... 17
Hình 1. 4: Cấu trúc của axit alkyl hydroxamic. ........................................................ 31
Hình 1. 5: Các dạng keto và enol của axit alkylhydroxamic. ................................... 32
Hình 1. 6: Các dạng đồng phân hình học của axit alkylhydroxamic. ....................... 32
Hình 1. 7: Sự phân ly ion của axit alkyl hydroxamic ............................................... 33
Hình 1. 8: Phản ứng tạo phức của axit alkyl hydroxamic với kim loại. ................... 33
Hình 1. 9:Phản ứng tạo phức của amino hydroxamic với kim loại .......................... 34
.Hình 1. 10. Ảnh hƣơng của chi phí thuốc tập hợp tới thực thu khoáng vật apatit,
dolomit và quartz khi tuyển với khoáng vật sạch với thuốc AERO 69493 .............. 38
Hình 1. 11. Ảnh hƣơng của chi phí thuốc tập hợp tới thực thu khoáng vật apatit và
dolomit khi tuyển với khoáng vật sạch với thuốc tuyển truyền thống FA/FO ......... 39
Hình 2. 1: Sơ đồ nguyên lí máy đo năng lƣợng quang phổ tán xạ tia X ............... …50
Hình 2. 2: Xác định chỉ số axit tự do trong dầu dừa ................................................. 42
Hình 2. 3: Tổng hợp meethyl este từ dầu dừa. .......................................................... 43
Hình 2. 4: Sơ đồ thu hồi methanol dƣ. ...................................................................... 44
Hình 2. 5: Sơ đồ tinh chế sản phẩm methyleste dầu dừa. ......................................... 45
Hình 2. 6: Sơ đồ thí nghiệm tổng hợp axit alkylhydroxamic từ methyl este dầu dừa.46
Hình 2. 7: Sơ đồ thí nghiệm xác định hiệu suất phản ứng tổng hợp axit alkyl
hydroxamic từ methyl este của dầu dừa. ................................................................... 47
Hình 3. 1: Phổ khối MS của sản phẩm Dodecanoic axit, methyl ester……… ......... 52
Hình 3. 2: Sắc đồ GC của mẫu methyl este dầu dừa. ................................................ 52
Hình 3. 3: Ảnh hƣởng của nhiệt độ theo thời gian tới giá trị của trỉ số este
(với tỉ lệ xúc tác 1,2/1,5). .......................................................................................... 55

Hình 3. 4: Ảnh hƣởng của hiệu suất phản ứng vào nhiệt độ theo thời gian.............. 57
Hình 3. 5: Ảnh hƣởng của tỉ lệ nguyên liệu theo thời gian tới giá trị chỉ số este. .... 58
Hình 3. 6: Ảnh hƣởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến hiệu suất phản ứng. .. 60
7
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Hình 3. 7: Phổ IR của nguyên liệu methyl este dầu dừa ........................................... 61
Hình 3. 8: Phổ IR của sản phẩm axit alkylhydroxamic khi phản ứng đƣợc 3 giờ với
tỉ lệ este/NH2OH/KOH là 1/1,2/1,5........................................................................... 62
Hình 3. 9: Phổ IR của sản phẩm axit alkylhydroxamic khi phản ứng đƣợc 7 giờ với
tỉ lệ este/NH2OH/KOH là 1/1,2/1,5........................................................................... 62
Hình 3. 10.: Ảnh chụp thạch học lát mỏng SEM của mẫu quặng apatit loại II. ....... 64
Hình 3. 11. Phổ EDX của mẫu quặng apatit loại II Lào Cai ban đầu tại điểm 1 ...... 65
Hình 3. 12. Phổ EDX của mẫu quặng apatit loại II Lào Cai ban đầu tại điểm 2. ..... 65
Hình 3. 13. Phổ EDX của mẫu quặng apatit loại II Lào Cai ban đầu tại điểm 3. ..... 66
Hình 3. 14. Phổ EDX của mẫu quặng sau khi tuyển nổi tại điểm 1. ........................ 67
Hình 3. 15. Phổ EDX của mẫu quặng sau khi tuyển nổi tại điểm 2 ......................... 67
Hình 3. 16. Phổ EDX của mẫu quặng sau khi tuyển nổi tại điểm 3. ........................ 68

8
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Bảng 1. 1. Một số loại thuốc tập hợp ........................................................................ 20
Bảng 3. 1: Thành phần của methyl este dầu dừa đƣợc xác định theo phƣơng pháp
GC-MS ...................................................................................................................... 53
Bảng 3. 2: Ảnh hƣởng của chi số este vào nhiệt độ theo thời gian .......................... 55
Bảng 3. 3: Ảnh hƣởng của hiệu suất phản ứng vào nhiệt độ theo thời gian ............. 56
Bảng 3. 4: Ảnh hƣởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến chỉ số este. ................ 58
Bảng 3. 5: Ảnh hƣởng của tỉ lệ nhiên liệu theo thời gian đến hiệu suất phản ứng. .. 59
Bảng 3. 6. Vị trí dao động của các liên kết có trong phổ IR của mẫu nguyên liệu... 61
Bảng 3. 7. Vị trí các liên kết có trong phổ IR của mẫu sản phẩm ............................ 63
Bảng 3. 8. Thành phần của mẫu quặng apatit loại II Lào Cai ban đầu. .................... 66
Bảng 3. 9: Thành phần của mẫu quặng sau khi tuyển nổi với hệ thuốc tuyển chứa
alkylhydroxamic axit. ................................................................................................ 69

9
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

LỜI MỞ ĐẦU
Quặng apatit là khoáng sản quý của quốc gia, cung cấp nguồn nguyên liệu
chính cho các nhà máy sản xuất phân bón chứa lân ở nƣớc ta. Mỏ quặng apaitit của

Việt Nam tập trung chủ yếu ở tỉnh Lào Cai, trữ lƣợng quặng apatit tại khu trung tâm
mỏ theo số liệu thăm dò địa chất chƣa đầy đủ là khoảng 800 triệu tấn. Quặng apatit
đƣợc chia làm 4 loại khác nhau tùy thuộc vào thành phần: quặng apatit loại I: đơn
khoáng (34 triệu tấn); quặng apatit loại II: apatit-dolomit (236 triệu tấn); quặng
apatit loại III: apatit-thạch anh (230 triệu tấn); và quặng apatit loại IV: apatitdolomit-thạch anh (291 triệu tấn) [1], [10], [9]. Qua nhiều năm khai thác, các loại
quặng apatit dễ chế biến (tuyển nổi) nhƣ quặng apatit loại I, loại III khai thác gần
nhƣ cạn kiệt, còn các loại quặng khó tuyển nhƣ quặng apatit loại II, IV mới chỉ khai
thác 1% làm phân lân nung chảy [8]. Các loại quặng apatit loại II và loại IV khó
tuyển là do khả năng phong hóa kém, độ xâm nhiễm mịn và đặc biệt có thành phần
hóa học phức tạp chứa nhiều khoáng vật cacbonat. Các khoáng vật cacbonat có tính
nổi tƣơng đồng với khoáng vật apatit nên việc tách chúng ra khỏi nhau là một vấn
đề rất khó khăn nếu vẫn dùng thuốc tuyển truyền thống.
Thuốc tuyển truyền thống cho quặng apatit loại III đƣợc sản xuất và bán cho
thị trƣờng trong nƣớc từ những năm 1990 do Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam
chế tạo. Qua nhiều năm nghiên cứu và phát triển, thuốc tuyển đã có nhiều mẫu cải
tiến nhƣ VH2000, VH2005, VH2013 đến nay là VH2014. Tuy nhiên, thành phần chủ yếu
của các loại thuốc tuyển truyền thống vẫn là các loại axit béo đƣợc tạo ra từ quá
trình oxi hóa n-Parafin chủ yếu từ C6-C14, các axit béo từ dầu mỡ động thực vật
thƣờng có chủ yếu C12-C18 và kết hợp với một số loại phụ gia đƣợc tạo ra từ quá
trình hóa dầu [4], [5]. Nhƣng các loại thuốc tuyển truyền thống này có tính chọn lọc
kém do đó chỉ tuyển đƣợc các loại quặng apatit chứa các khoáng vật dễ phân tách
nhƣ quặng apatit-thạch anh (quặng apatit loại III), không có tính khả tuyển với
quặng apatit có chứa các khoáng vật khó phân tách bằng phƣơng pháp tuyển nổi
nhƣ quặng apatit-cacbonat (quặng loại II). Mới đây, các nhà khoa học Nga, Mỹ đã
nghiên cứu và thấy rằng tổ hợp thuốc tuyển chứa các hợp chất axit alkylhydroxamic
10
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

(gốc alkyl có mạch các bon từ C7 đến C15) có tính chọn lọc cao với khoáng vật
apatit [16]. Mặt khác trong các loại dầu thực vật có trong tự nhiên, dầu dừa chứa các
thành phần glycerit của các axit béo chủ yếu từ C8 đến C14 với glycerin.
Trong luận văn này, nghiên cứu tổng hợp axit alkylhydroxamic từ dầu dừa
với hydroxylamin, xúc tác kiềm và trong dung môi metanol. Sản phẩm thu đƣợc
pha chế làm phụ gia cho thuốc tuyển và ứng dụng thuốc tuyển chứa axit
alkylhydroxamic để tuyển nổi quặng apatit loại II ở khu vực trung tâm, Lào Cai.

11
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về quặng apatit và quặng apatit Lào Cai
“Apatit” là tên đặt theo tiếng Hy Lạp apate có nghĩa là lừa dối đƣợc đặt bởi

nhà địa chất ngƣời Đức Abraham Gottlop Werner vào năm 1788 để mô tả một
nhóm các tinh thể khoáng xuất hiện với các sắc thái màu khác nhau (vàng, xanh lá
cây, hồng, …) và thƣờng bị nhầm lẫn với các khoáng chất quý giá hơn nhƣ ngọc

bích (aquamarine), thạch anh tím (amethyst), hồng ngọc (topaz)… Những khoáng
chất có công thức chung M10(PO4)6X2, trong đó M là kim loại (thƣờng là Ca), X
thƣờng là nhóm hydroxit (OH-) hoặc là gốc halogen (F- hoặc Cl-). [2] tinh khiết
Ca5(PO4)3F đƣợc xác định chính xác lần đầu tiên bởi Naray Szabo (năm 1930) [15].

Hình 1. 1: Mẫu quặng apatit.

Hình 1. 2 Abraham Gottlop Werner.

Hầu hết các quặng photphat nguồn gốc macma là quặng apatit, còn quặng
photphat nguồn gốc trầm tích là quặng photphorit. Ở lào Cai, quặng apatit thực chất
là kiểu metaphotphorit trầm tích biển nhƣng đã bị biến chất thành quặng apatit.
Theo thành phần hoá học, khoáng vật, thạch học quặng apatit ở Việt Nam
đƣợc phân chia ra bốn dạng cơ bản [1],[4]:
Quặng loại I là loại apatit đơn khoáng giàu P2O5 (hàm lƣợng từ 32% trở lên).
12
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Quặng loại II là loại apatit dolomit (hàm lƣợng P2O5 23-26%).
Quặng loại III là loại apatit thạch anh (hàm lƣợng P2O5 từ 14-19%).
Quặng loại IV là apatit-dolomit-thạch anh (hàm lƣợng P2O5 từ 8-14%).
1.1.1. Quặng apatit đơn khoáng (loại I)
Các quặng apatit đơn khoáng thƣờng xốp, không cứng, dễ tan vụn, đƣợc đặc
trƣng bởi tính đa sắc, từ màu xanh xám đến màu tím than. Chúng thƣờng có các thớ

mỏng, thớ nứt ở dạng hình bình hành độc đáo, đặc trƣng cho phosphorit dạng hạt
mịn (vi hạt).
Hàm lƣợng trung bình P2O5 trên cả bề dày của tầng quặng trong các quặng
apatit đơn khoáng dao động trong khoảng từ 35- 40%, hàm lƣợng trung bình cho
toàn khoáng sàng là 38,6%. Hàm lƣợng CO2 trong apatit đơn khoáng rất thấp hoặc
không có, do sự rửa trôi hầu nhƣ hoàn toàn các khoáng vật cacbonat. Phần không
tan chủ yếu là SiO2. Trong quặng này không có mặt lƣu huỳnh dƣới dạng sunfua.
Phần phi photphat của quặng chủ yếu là sesquioxit. Phân tích hoá lý về thành phần
khoáng vật cho thấy trong quặng này có chứa 90 - 95% fluorapatit, một lƣợng
canxit không đáng kể và không có dolomit.
Nghiền quặng đơn khoáng đến kích thƣớc hạt từ 15-60m có thể tách ra đƣợc
apatit, hàm lƣợng 95-96% dạng tinh khiết, chỉ 4-5% dạng liên tinh, chủ yếu là liên
kết với thạch anh và hydroxit sắt, chính những liên tinh ấy thƣờng tạo thành những
vết ở vùng quanh các hạt apatit hoặc chứa các mô ở trên bề mặt của chúng. Một
phần nhỏ hydroxit sắt ở dạng bao thể pelit bên trong của các hạt apatit.
1.1.2. Quặng apatit dolomit (loại II)
Các quặng apatit dolomit là những đá màu xám, xám xanh, xám thẫm rất rắn
chắc, có dạng khối, thỉnh thoảng có dạng dải mờ đều đƣợc đặc trƣng bởi cấu tạo vi
hạt và hạt nhỏ. Trong thành phần của chúng chứa tới 65-70% apatit, từ 10 đến 30%
cacbonat, cá biệt có những mẫu tới 60%. Ngoài đá ra, khoảng 5-10% là thạch anh,
13
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

xcacpolit, muscovit và pirit. Ở nền của tầng quặng, quan sát đôi chỗ có những lớp

kẹp, dạng thấu kính không dày lắm (0,2 - 0,3 m), chứa mangan, dolomit, apatit với
hàm lƣợng MnO từ 35%.
Về cơ bản, cacbonat là dolomit, có một lƣợng nhỏ canxit. Canxit thƣờng ở
dạng tinh thể nhỏ và vừa, chủ yếu tạo nên các lỗ hổng và các khe nứt trong đá.
Dolomit tạo nên các hạt cùng cỡ với kích thƣớc 0,08- 0,15 mm, đôi khi đến 0,3- 1,2
mm.
Hàm lƣợng P2O5 của quặng apatit dolomit thƣờng biến đổi, theo bề dày của
tầng quặng, dao động trung bình trong khoảng từ 1834%. Nhìn chung, toàn
khoáng sàng có hàm lƣợng trung bình P2O5 là 24,81%.
Phân tích hoá học các mẫu quặng apatit dolomit cho thấy apatit trong quặng
này gần giống loại fluoapatit. Hàm lƣợng P2O5 tỷ lệ nghịch với hàm lƣợng CO2.
Lƣợng canxit thay đổi trong khoảng không lớn (3,5  12,5 %) và không phụ thuộc
vào hàm lƣợng apatit. Lƣợng dolomit dao động trong khoảng lớn hơn (3,5  47 %)
và tỷ lệ nghịch với hàm lƣợng apatit
1.1.3. Quặng apatit thạch anh (loại III)
Các quặng apatit thạch anh hầu nhƣ chứa toàn những hạt thạch anh và apatit,
những hạt này có chỗ bị gắn chặt và có chỗ bị ngăn cách bởi các lỗ hổng. Do quá
trình phong hoá, quặng apatit loại III thƣờng bở rời. Các lỗ rỗng chiếm từ 5-10 đến
30%, đôi khi tới 40% so với thể tích của đá.
Trong các quặng apatit thạch anh, ngoài apatit, thạch anh còn có các hạt
felspat, xcacpolit, hidroxit sắt và cả các phiến lá muscovit. Thành phần hoá học của
quặng apatit thạch anh cũng nhƣ quặng đơn khoáng có đặc điểm là hoàn toàn không
có dolomit, mà chỉ có một lƣợng rất nhỏ canxit, hầu nhƣ không có những hợp chất
của sunfua. Tổn thất khi nung khá lớn, chứng tỏ hàm lƣợng các chất hữu cơ cao.
Khác với quặng giàu, Al2O3 so với Fe2O3 đặc trƣng cho quặng apatit thạch
anh. Hơn nữa, hàm lƣợng của Al2O3 tăng lên một cách xác định trong các biến thể.
14
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH

Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Nhất là trong các biến thể giàu P2O5. Trong các quặng apatit đơn khoáng và quặng
apatit thạch anh, ngoài fluoapatit và các khoáng vật photphat chủ yếu, còn có cả một
lƣợng alumophosphat nào đó. Trong các quặng apatit dolomit không có hiện tƣợng
này. Quặng apatit thạch anh có hàm lƣợng P2O5 dao động từ 14-23%, còn trung
bình cho toàn bộ khoáng sàng là 16,31%. Do hàm lƣợng phosphat trong quặng này
tƣơng đối thấp nên để sử dụng đƣợc cần thiết phải qua công đoạn làm giàu (tuyển
quặng) để nâng hàm lƣợng P2O5 trong quặng lên trên 32%.
1.1.4. Quặng apatit - thạch anh - dolomit (loại IV)
Các quặng apatit - thạch anh - dolomit là những đá màu xám sẫm, xám, xám
xanh chƣa phong hoá, rất rắn chắc, có dạng khối, đƣợc đặc trƣng bởi cấu tạo vi hạt.
Thành phần khoáng vật của quặng apatit loại IV gần giống quặng apatit loại II,
nhƣng trong thành phần của nó còn có cả thạch anh nhƣ trong quặng apatit loại III
và các đá tạp khác. Hàm lƣợng apatit trong quặng khoảng 20-35% (hàm lƣợng P2O5
khoảng 8-14%), từ 25-45% là thạch anh, 20 đến 45% cacbonat, 2-10% muscovit , 15% grafit.
Các hợp chất cacbonat chủ yếu là dolomit 20-40%, canxit chỉ khoảng từ 25%.
Phần lớn thạch anh tạo nên những bao thể không hoàn chỉnh cỡ từ 0,04 đến
0,15-20 mm, nằm xen kẽ giữa các hạt apatit. Trong những bao thể ấy của thạch anh
thƣờng thấy những tinh thể apatit dạng lăng kính rất nhỏ. Xcacpolit và muscovit có
mặt với lƣợng không đáng kể. Xcacpolit có màu trắng, hạt có dạng lăng trụ với cỡ
0,02- 0,05 mm (theo trục dài). Muscovit tạo nên những phiến lá, thƣờng mỏng ƣớc
chừng 0,02- 0,05 mm.
So với ba loại quặng trên thì quặng loại IV ít đƣợc nghiên cứu về địa chất
hơn nhiều, chỉ có ở khu Mỏ Cóc đƣợc thăm dò tỉ mỉ. Chủ yếu mới đánh giá sơ bộ ở
độ sâu cách mặt đất tới 100 m và một số lỗ khoan sâu 250m. Giữa hàm lƣợng MgO

15
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

và P2O5 có tƣơng quan tỉ lệ nghịch. Khối lƣợng riêng của apatit loại IV nhỏ hơn của
apatit loại II, dao động trong khoảng 2,45-2,81T/m3.
1.2.

Cơ sở lý thuyết tuyển nổi khoáng vật apatit.

1.2.1. Giới thiều về cơ sở lý thuyết tuyển khoáng
Tuyển khoáng nói chung và tuyển nổi apatit nói riêng là quá trình làm giàu
khoáng sản có ích trong quặng khai thác.
Trong tự nhiên các khoáng sản có ích thƣờng đi cùng với đất đá, tạp chất
không có giá trị, các thành phần vô ích này cần đƣợc loại bỏ càng nhiều càng tốt
trong các quá trình tuyển khoáng.
Hơn nữa, nguyên liệu khoáng sản là loại vật liệu ban đầu có thành phần đa
dạng không phù hợp với việc sử dụng trực tiếp cũng nhƣ cung cấp cho các giai đoạn
công nghệ tiếp theo, bởi vậy các loại nguyên liệu này phải đƣợc gia công và làm
giàu hàm lƣợng chất có ích. Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể của việc sử dụng trực tiếp
hoặc gia công tiếp tục mà khâu làm giàu cần phải loại bỏ hoàn toàn hoặc chỉ đến
một mức độ nhất định các thành phần vô ích (thậm chí gây hại đối với các công
đoạn gia công, sử dụng tiếp theo), nâng cao hàm lƣợng chất có ích trong sản phẩm
làm giàu đến mức phù hợp yêu cầu về chất lƣợng thƣơng phẩm.
Một phƣơng pháp tuyển khoáng bất kỳ nào cũng đều lợi dụng đến mức tối đa

sự khác nhau về một tính chất nào đó giữa các loại khoáng vật để phân chia chúng
ra khỏi nhau. [2]; [3]
Trong công nghệ tuyển khoáng áp dụng các phƣơng pháp tuyển sau đây :
-

Tuyển nổi trọng lực;

-

Tuyển từ;

-

Tuyển điện;

-

Tuyển nổi.

16
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Trong các phƣơng pháp trên, tuyển nổi đƣợc ứng dụng rộng rải cho nhiều
loại quặng khác nhau trong đo có quặng apatit. Khoáng vật apatit chủ yếu đƣợc

tuyển bằng phƣơng pháp tuyển nổi.
1.2.2. Cơ sở lý thuyết nổi khoáng vật apatit
Tuyển nổi khoáng vật apatit là quá trình công nghệ tuyển dựa trên sự khác
nhau về năng lƣợng bề mặt riêng (tính dính ƣớt bề mặt), khả năng bám dính lên bề
mặt phân chia các pha nhƣ nƣớc-không khí hoặc nƣớc-dầu của các loại hạt khoáng
vật có trong quặng apatit để phân chia chúng thành các sản phẩm nổi và không
nổi.[2]

Hình 1. 3: Ngăn tuyển của quá trình tuyển nổi
Để tăng tính khả tuyển của trong quá trình tuyển nổi quặng apatit, ngƣời ta
có thể dùng các hợp chất hoá học khác nhau để làm thay đổi khả năng dính ƣớt của
bề mặt các loại khoáng vật trong quặng apatit theo hƣớng có lợi cho quá trình phân
chia chúng bằng phƣơng pháp tuyển nổi. Các hợp chất hóa học đó gọi chung là
thuốc tuyển.
1.3.

Công dụng và phân loại thuốc tuyển nổi

17
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Thuốc tuyển là một phần quan trọng để các nhà máy tuyển quặng hoạt động.
Có thể khẳng định rằng, không có thuốc tuyển thì không có công nghệ tuyển nổi,
không có tuyển nổi thì ngành công nghiệp mỏ nhƣ chúng ta thấy ngày nay sẽ không

tồn tại. Vì vậy, trong các quá trình gia công chế biến khoáng sản, thuốc tuyển là một
phần không thể tách rời khỏi quá trình tuyển nổi.[2]
Trong nhà máy tuyển, thuốc tuyển nổi là một phƣơng tiện có hiệu lực và
mềm dẻo đảm bảo tính chọn lựa, tính ổn định và hiệu quả cao của quá trình tuyển
nổi, đồng thời nó còn tạo ra khả năng lớn nhất để hoàn thiện và làm tăng hiệu quả
của phƣơng pháp tuyển nổi.
Khi nghiên cứu phƣơng pháp tuyển nổi khoáng sản có ích thì phần lớn thời
gian, phƣơng tiện và sự suy nghĩ đều tập trung vào sự nghiên cứu chế độ thuốc
tuyển. Tại các xƣởng tuyển nổi chế độ thuốc tuyển là đòn bẩy chính để điều khiển
quá trình công nghệ.
Tác dụng của thuốc tuyển nổi rất đa dạng cho phép ta thay đổi tính chất bề
mặt các khoáng vật trong phạm vi rộng và do đó đã làm cho phƣơng pháp tuyển nổi
trở thành một phƣơng pháp vạn năng nhất để làm giầu các loại khoáng sản có ích
[2].
Thuốc tuyển nổi có thành phần rất đa dạng. Trong đó có thể bao gồm những
hợp chất vô cơ và hữu cơ, có thể là các axit và các kiềm, các loại muối, những chất
có thể tan đƣợc hoặc không thể tan đƣợc trong nƣớc.
Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng các thuốc tuyển nổi đƣợc phân chia thành
những loại sau đây:
1.3.1. Thuốc tập hợp
Đó là những hợp chất hữu cơ tác dụng một cách chọn lựa lên bề mặt những
hạt khoáng vật nhất định và làm cho bề mặt đó có tính kị nƣớc. Chỉ có rất ít khoáng
vật với bề mặt không phân cực hoặc có cực yếu là có tính nổi tự nhiên, còn hầu hết
bề mặt của các khoáng vật đƣợc làm kị nƣớc bởi tác dụng của thuốc tập hợp. Thuốc
tập hợp tác dụng tập trung trên bề mặt phân chia pha khoáng vật-nƣớc do đó làm kị
18
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

nƣớc bề mặt hạt khoáng vật và đảm bảo khả năng bám dính cần thiết của nó vào
bóng khí để cùng nổi lên.
Đa số thuốc tập hợp có đặc trƣng là các phân tử có cấu tạo phức tạp và
không đối xứng. Phân tử thuốc gồm có hai phần có tính chất hoá học và hoá lý khác
nhau, đó là phần không phân cực là gốc hydrocacbon có tính kị nƣớc và phần có
cực có tính ƣa nƣớc.
Các thuốc tập hợp đƣợc phân loại thành hai nhóm lớn : thuốc tập hợp ion hoá
(phân ly thành ion) và thuốc tập hợp không ion hoá (không phân ly thành ion).
Thuốc tập hợp ion hoá tƣơng tác với khoáng vật trên cơ sở hấp phụ hoá học còn
thuốc tập hợp không ion hoá tƣơng tác với hạt khoáng vật trên cơ sở hấp phụ lý học
và sự dị hợp, tức là do lực Van-dec-van. Các thuốc tập hợp ion hoá lại phân chia
thành thuốc tập hợp anion và thuốc tập hợp cation tuỳ thuộc vào dạng của ion
(anion hoặc cation) hấp phụ lên khoáng vật và gây nên sự kị nƣớc của nó. Đƣợc sử
dụng rộng rãi nhất là các thuốc tập hợp anion [7].

19
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Bảng 1. 1. Một số loại thuốc tập hợp
Dạng thuốc

Một số công thức cấu tạo thí dụ của dạng

tập hợp

thuốc tập hợp

Thuốc
hợp

Tên thuốc tập hợp

tập

Các loại axit béo có

dạng

trong dầu mở động
thực vật

anion

Axit

linear

alkylbenzen sunful
Thuốc
hợp

tập

Tween 40

dạng

không ion
Span 80

Thuốc
hợp

tập

Dodecyl amin

dạng

cation
Ngoài hai loại thuốc anion và cation còn có loại thuốc tập hợp lƣỡng tính.
Trong phân tử của thuốc có cả hai nhóm chức anion và cation. Loại thuốc này mới
đƣợc nghiên cứu và ứng dụng còn hạn chế.
1.3.2. Thuốc tạo bọt
Thuốc tạo bọt là những chất có hoạt tính bề mặt, khi hấp phụ lên bề mặt
phân chia pha nƣớc-không khí (bề mặt bóng khí trong nƣớc) thì nó có khả năng giữ
các bóng không khí luôn ở trạng thái phân tán, ngăn cản chúng hợp nhất lại với
nhau thành bóng lớn. Thuốc tạo bọt làm tăng thêm độ bền của bọt tuyển nổi do đó

20

HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

nó làm tăng thêm tính ổn định của bọt khoáng hoá đang và đã nổi lên trên bề mặt
bùn.
1.3.3. Thuốc điều chỉnh
Nhiệm vụ chính của các loại thuốc này là điều chỉnh tác dụng của thuốc tập
hợp lên các hạt khoáng vật khác nhau để nâng cao tính chọn lựa của quá trình tuyển
nổi. Do sự tác dụng của thuốc điều chỉnh mà thuốc tập hợp chỉ tác dụng và làm kị
nƣớc những khoáng vật nào cần đƣa vào sản phẩm bọt.
Dựa vào tác dụng của chúng các thuốc điều chỉnh đƣợc phân chia thành
thuốc kích động và thuốc đè chìm.
1.3.4. Thuốc điều chỉnh môi trường
Loại thuốc này có tác dụng đảm bảo trong bùn có độ pH thuận lợi cho quá
trình tuyển nổi. Nó làm thay đổi nồng độ ion H+ hoặc OH và nồng độ các muối hoà
tan, giữ cho các hạt mùn ở trạng thái phân tán có lợi cho quá trình tuyển nổi. Nhƣ
vậy, thuốc điều chỉnh môi trƣờng tạo môi trƣờng thuận lợi cho một loại khoáng vật
nào đó và không lợi cho những khoáng vật khác.
Sự phân loại trên chỉ là quy ƣớc. Bởi vì thực tế có những thuốc tập hợp có
tính tạo bọt và ngƣợc lại cũng có những thuốc tạo bọt có tính tập hợp. Đối với thuốc
kích động và thuốc đè chìm cũng vậy, có những thuốc trong một số điều kiện nào
đó thì có tính kích động nhƣng trong các diều kiện khác lại có tính đè chìm.
Đối với tất cả các loại thuốc tuyển nổi đều có những yêu cầu sau đây : tác
dụng có tính chọn riêng cao, có thành phần ổn định, rẻ tiền, dễ sử dụng (không bị
hƣ hỏng khi bảo quản, dễ hoà tan trong nƣớc, không có mùi khó chịu, không độc

hại...)
Trong tổ hợp các loại thuốc đƣợc sử dụng trong công nghệ tuyển nổi thì
thuốc tập hợp là quan trọng nhất. Vì vậy ngƣời ta thƣờng gọi tắt thuốc tập hợp là
thuốc tuyển, các thuốc khác thƣờng gọi thẳng tên hoá chất hoặc gọi tên theo chức
năng, ví dụ nhƣ thuốc tạo bọt, thuốc đè chìm, xô đa, thuỷ tinh lỏng

21
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

1.4.

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Cơ chế tác dụng của thuốc tập hợp lên bề mặt hạt khoáng apatit
Những cơ sở lý thuyết cơ bản về tuyển nổi apatit dựa trên thành tựu nghiên

cứu hoá lý hiện đại. Ngày nay ngƣời ta dựa trên cơ sở lý thuyết để tổng hợp các
thuốc tập hợp có hiệu quả cao, dễ sử dụng và điều khiển quá trình công nghệ tuyển
nổi apatit cũng nhƣ có thể điều chỉnh tỉ lệ thành phần các cấu tử tạo ra đơn thuốc tập
hợp phù hợp với tính chất của từng loại quặng tuyển[3].
Để giải thích sự bám dính của thuốc tập hợp lên bề mặt hạt khoáng, ngƣời ta
đƣa ra nhiều giả thuyết giải thích bằng hóa học lƣợng tử giữa mức năng lƣợng của
các orbital đầy điện tử của tác nhân thuốc tập hợp và orbital trống của hạt khoáng,
hoặc giải thích bằng mô hình orbital phân tử. Ngày nay ngƣời ta phân biệt 3 loại cơ
chế cơ bản về sự bám dính của các tác nhân thuốc tập hợp lên bề mặt hạt khoáng
[3]:

- Sự hấp thụ do lực tĩnh điện.
- Sự hấp phụ hóa học
- Sự hấp phụ vật lý
Trong đó sự hấp phụ hóa học là quan trọng hơn cả vì nó quyết định tính chọn
riêng và tính tập hợp của thuốc đối với một khoáng chất nhất định. Thƣờng thì
những tính chất này đƣợc quyết định bởi độ dài, cấu trúc của hydrocacbon, cấu tạo
của nhóm chức và thành phần tỉ lệ của các cấu tử có mặt trong hệ thuốc tập hợp.
Sự hấp phụ hóa học đƣợc xảy ra do sự hình thành các liên kết phối trí giữa
thuốc tập hợp và hạt khoáng apatit. Mối liên kết phối trí này đƣợc tạo nên trong
phần lớn các trƣờng hợp có sự tác dụng của tác nhân thuốc tập hợp (trong thành
phần có chứa những nguyên tử có đôi điện tử tự do nhƣ N, S, O, P... hoặc là các liên
kết đôi v.v...) với hạt khoáng, mà nó chứa các cation có số lƣợng tử chính n  2
(Phần lớn các khoáng vật có chứa những ion kim loại đen, màu và kim loại quý
hiếm).

22
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Sự bám dính của các phân tử tác nhân thuốc tập hợp có chứa các nguyên tử
cho điện tử có thể xảy ra trên bất kỳ vị trí nào của bề mặt hạt khoáng mà ở đó có
chứa các orbital trống đƣợc hình thành trong quá trình đập vỡ hoặc nghiền quặng.
+ Sự tạo phối trí ở các phân tử trung tính:

X

Y

- Meb+-

+

- Y0:

- Meb+-

+ Sự phối trí ở các anion:
Điều kiện cần thiết để có sự tƣơng tác giữa khoáng chất và tác nhân thuốc
tập hợp dạng ion (Y-) (ngoại trừ trƣờng hợp xảy ra phản ứng dị thể) là sự thuỷ phân
hoặc oxi hoá khoáng chất tạo nên liên kết phân cực trên lớp bề mặt. Kết quả là sự
tách và đẩy hạt điện tích điện âm xảy ra dễ dàng:
X

Y

-Me- + Y-  -Me- + X-

Dạng liên kết phối trí này có tính đối ứng  và . Nhƣ vậy sự bám dính giữa
các tác nhân thuốc tập hợp và bề mặt hạt khoáng xảy ra càng chặt chẽ hơn và chọn
riêng hơn khi mối liên kết của chúng có những tính chất cơ bản (nhƣ: độ dài, năng
lƣợng, số phối trí...) gần với liên kết trong mạng tinh thể khoáng vật. Hạn chế của
quan điểm này là không xem xét về bản chất liên kết tác nhân - khoáng chất. Không
có sự nhìn nhận nhất quán về sự tác dụng của tác nhân ion và không ion [4].
Sử dụng những khái niệm trên cho phép ta có một số quan điểm thống nhất
về sự bám dính của bất kỳ một loại thuốc tập hợp nào trên bề mặt hạt khoáng nhƣ

sau:
R

R

R

C

C

C

R
NH

P

O

H

Axit béo dạng ion

Axit béo dạng axit

23
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH

Amid axit béo

Flotol 7,9


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

Trong quá trình hấp thụ phần lớn các thuốc tập hợp trong phần tử của nó có
chứa O, N, P biểu hiện các tính chất theo những quy luật sau [3]:
- Tính axit của các thuốc tập hợp càng yếu thì nó càng bám chặt lên bề mặt
hạt khoáng, phù hợp với quy luật của sự hình thành phức chất trong dung dịch:
Lg = a(-LgKa) + b
Trong đó:

Ka là hằng số proton hoá


là hằng số tạo phức

Khi có sự hình thành liên kết  hoặc có sự tác dụng tĩnh điện thì xảy ra quy
luật ngƣợc lại. Giá trị hằng số phức của thuốc tập hợp với các cation kim loại có
trong mạng tinh thể của các hạt khoáng cần tách càng lớn thì thuốc tập hợp càng có
tính chọn riêng cao. Giá trị hằng số tạo phức K và tính hoạt hoá K hh đặc trƣng cho
sự bám dính của thuốc tập hợp ion liên hệ với nhau theo phƣơng trình :
Khh = S / K

(S : Nồng độ phân tử của các hợp chất ít tan).

Dựa vào đây ngƣời ta có thể đánh giá đƣợc ảnh hƣởng về tính chất axit bazơ
của thuốc tập hợp, kim loại và pH của dung dịch lên sự hấp phụ tối đa của thuốc tập
hợp. Sự hấp phụ tối đa của thuốc tập hợp bị dịch chuyển về vùng pH thấp hơn khi ta
tăng tính axit của thuốc tập hợp và các cation trong mạng tinh thể. Để tính toán giá
trị pH tối đa (pHopt) sử dụng mối tƣơng quan sau:
(H+)opt = (KHR Kw/KMeOH)1/2
Trong đó:

KHR
Kw

là hằng số ion hoá thuốc tập hợp
tích số ion của nƣớc.

KMeOH hằng số không bền của phức hidroxol kim loại.
Tăng sự chọn lựa của thuốc tập hợp dạng tạo phức cho phép thực hiện tuyển
nổi khoáng vật trong môi trƣờng axit do tính tan của hợp chất phức trong điều kiện
này tăng và dần đến giải hấp thụ của những trung tâm hấp thụ hoạt hoá yếu của
khoáng chất đồng hành. Quan niệm về cơ chế phối trí giữa thuốc tập hợp và hạt
khoáng cho phép ta giải thích sự tác dụng cộng hƣởng khi sử dụng hỗn hợp các loại
24
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH


Luận văn Thạc sỹ KTHH

GVHD: PGS.TS. Trần Thị Nhƣ Mai
TS. Nguyễn Anh Vũ

thuốc tập hợp. Bề mặt của khoáng chất có thể xem xét nhƣ một tổ hợp của những

trung tâm hấp phụ với lực axit-bazơ Lewis và Bronsted khác nhau. Nhƣ vậy, cùng
một lúc làm đầy những trung tâm này bằng các thuốc tập hợp anion, electrophin và
trung tính gây nên một sự hấp phụ cực đại, do đó dẫn đến sự kị nƣớc hoá và ƣa
nƣớc hoá bề mặt hạt khoáng.
Từ những quan điểm lý thuyết trình bày cho ta một số hƣớng chủ yếu tìm
kiếm những thuốc tập hợp hữu cơ mới, tăng tính tập hợp và chọn riêng phù hợp với
từng loại quặng tuyển:
- Thay đổi chiều dài và sự phân nhánh của gốc hoặc đƣa thêm nhóm thế hoặc
electron vào vị trí CH. Khi mạch hydrocacbon của gốc > 12 thì sự tƣơng tác giữa
các phân tử tăng, dẫn đến giảm hoạt tính tuyển nổi của các axit mạch thẳng. Do vậy
ngƣời ta ít sử dụng các axit béo no vào mục đích tuyển nổi mà thƣờng sử dụng
chúng ở dạng hỗn hợp với các axit chƣa no. Để giảm đƣợc sự tƣơng tác giữa chúng
bằng cách tạo ra gốc hydrocacbon có cấu tạo nhánh đƣa thêm nhóm thế vào CH
[4]. Ta biết rằng lực tƣơng tác VanDevan giữa các phân tử phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
E~

1
(μ ,α ,γ )
r6

r : Khoảng cách giữa các phân tử
 : Mô men lƣỡng cực
 : Sự phân cực
 : Tần số dao động
- Nếu r thay đổi khoảng 4 - 4,5.10-10 micron thì E thay đổi lớn, có nghĩa là ta
có thể tính toán để thay đổi cấu trúc làm sao cho chúng không thể tiến gần đến nhau
ở khoảng cách nhỏ hơn 4,5.10-10 micron.
- Thay đổi sự phân cực hoặc mômen lƣỡng cực tức là ta có thể thay nhóm
hoạt động oxy của thuốc tập hợp bằng các nguyên tử khác N, P hoặc thay đổi

25
HVTH: Lê Chí Thành – 14B KTHH