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收藏词条   编辑词条 脂肪酸

创建时间:2008-08-02

脂肪酸(fatty acid)

分子中带有羧基的脂肪族有机酸类的总称。在选矿工业中,系浮选使用的氢氧基捕收剂。其通式为R—c00H,R基为直链或支链的烷烃基、烯烃基或环烷基。根据其碳链长短,性质不同,除用作捕收剂外,还可作为起泡剂、抑制剂和分散剂等。有代表性的脂肪酸的分子结构如下:

硬脂酸CH3一(CH2)16一COOH软脂酸CH3一(CH2)14一COOH油酸CH3(CH2)7一CH=CH(CH2)7一COOH

亚油酸CH3(CH2)4CH=CH—CH2一CH=CH一(CH2)7COOH

制作原料 天然的动植物油脂和石油是脂肪酸的主要原料。将油脂进行水解或皂化后即分解为脂肪酸或脂肪酸皂(钠皂或钾皂),将皂再酸化生成脂肪酸。用碱洗涤某些粗石油馏分,可获得环烷酸钠皂副产品,再经过酸化即得环烷酸。精制加工的煤油、石蜡等烃类化合物再经过深度氧化、分离,可以得到混合脂肪酸或较纯的单一脂肪酸。

性质和类别 脂肪酸根据其碳链的长短,习惯上分为低级脂肪酸与高级脂肪酸两类。分子中含碳原子不足十个的为低级脂肪酸,碳原子数在十个以上的为高级脂肪酸。脂肪酸的碳链中含有不饱和键(如双键)的叫做不饱和脂肪酸,无不饱和键的叫做饱和脂肪酸。天然的不饱和脂肪酸主要有油酸、亚油酸、亚麻酸及蓖麻酸等。天然的饱和脂肪酸主要有硬脂酸、软脂酸、豆寇酸、月桂酸、癸酸、辛酸和己酸等。高级脂肪酸的泡沫稳定性高于低级脂肪酸。如油酸、亚油酸和硬脂酸的钠盐均能形成稳定的泡沫。而在泡沫层中的药剂浓度又高于矿浆中的药剂浓度。不同药剂溶液的浓度达到各自的一定值时,溶液明显地形成胶团,当单一分子或离子开始聚集成有序排列的分子团时的药剂浓度称为药剂的“临界胶团浓度”。这个浓度与浮选捕收作用有着密切的关系,例如磁铁矿对油酸钠的吸附作用,随着药剂浓度的提高而增加,可浮性也随之提高。但是当药剂浓度升高至接近于临界胶团浓度时,可浮性明显下降,甚至趋于零。

应用及作用原理 脂肪酸及其皂类在选矿中的应用,是促使选矿工艺发展的重大成就之一。1909年发现油酸的起泡性能;1924年发现硬脂酸及其皂类作为非金属矿的捕收剂以后,该类药剂在浮选非金属矿和金属氧化矿中的应用获得了迅速发展。

不同的脂肪酸及其皂类在选矿中有不同的用途。高级脂肪酸分子中有一个活泼的羧基极性基团和一个长碳链的非极性的烃(烯)基。羧基具有良好的亲水性。烃(烯)基则是一个疏水性或亲油性极好的基团。整个分子是一个异极性分子。在空气(油)水界面或者在空气水一矿粒的界面上,药剂分子呈定向排列,极性基团朝向水和矿物界面,非极性基团朝向空气泡,将有用矿物粘附于气泡上,达到矿物浮选的目的。高级脂肪酸与多种金属离子形成金属盐,它的碱金属盐溶于水形成胶体溶液。它的多价金属盐绝大多数不溶于水。高级脂肪酸及其可溶性盐是极为重要的有机电解质,又是重要的阴离子表面活性剂,能降低水的表面张力,有起泡、乳化、润湿等性能。它的比电导度与碳链的长短和脂肪酸的不饱和度有关。碳链增长比电导度变小,相同碳原子数的不饱和酸的比电导度明显高于饱和酸的比电导度,这与不饱和酸(盐)具有较大的解离度是。一致的。

高级脂肪酸类药剂主要用于浮选下列矿物:赤铁矿、钛铁矿、硫酸盐矿物、碳酸盐矿物、磷酸盐矿物、萤石等金属氧化矿物和非金属矿物,以及在溶液中呈阳离子状态具有金属键的矿物,包括硫铁矿、自然金、铜等矿物和具有分子共价键的石墨、煤、硫、辉铜矿和滑石等。油酸(皂)是最具有代表性的高级脂肪酸,它是赤铁矿、钨、锡矿、萤石和锰矿物的重要捕收剂,其分选效果比具有相同碳数的饱和硬脂酸要好。

高级脂肪酸类药剂的浮选性能是捕收性能强,但选择性较差,不耐硬水和低温。为了提高其分选效果,除采用常温或加温浮选外,还必须添加适量起泡剂和脉石抑制剂,调整矿浆的pH值等相应措施。而低级脂肪酸由于具有较小的分子量,易溶于水,表面活性较小,因此在浮选工艺中低级脂肪酸和它们的酯主要用作起泡剂,低级多元酸和羟基酸,例如柠檬酸、酒石酸、草酸和丁二酸等则是有效的抑制剂,又是分散剂。它们的结构式如下:

CH2COOH-CH2COOH(丁二酸)

衍生物及其代用品为了增加药剂品种,开拓药剂来源,提高选矿效率,以石油、农林副产品为原料制造脂肪酸代用品已取得重大成果,例如氧化石蜡皂、氧化煤油、环烷酸、石蜡发酵脂肪酸、造纸副产品妥尔油等选矿药剂,在浮选工艺中都已取得重要成果。在此基础上,进一步将脂肪酸或其代用品加以改性,也获得了显著的效果。例如在脂肪酸分子中,引入硫酸或磺酸基、羟基、氨基、氯或多羧基,所得到的脂肪酸硫酸化皂、磺化脂肪酸、羟基酸、氨基酸、氯代脂肪酸和多元羧酸等,它们都是重要的选矿药剂,这类改性药剂具有比一般脂肪酸更好的药剂性能和分选效果。

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