浮选矿浆经捕收剂和调整剂处理,使矿物的表面性质达到了浮选要求，此时如果矿 浆中存在性质良好的起泡就能实现浮选。普通的水或矿物悬浮液中通入气体只能形成 少量大而易碎的气泡，不能形成泡沫，但往水中加入少量异极性表面活性物质，例如: 醇、有机酸等，便可以得到小而不易兼并的气泡，气泡浮到水面，生成具有一定稳定性的 泡沫。这些具有起泡作用的表面活性物质称为起泡剂。
起泡剂的结构与性质
目前广泛釆用的起泡剂通常是一种异极性表面活性物质(有机物)，由两部分组成: 一端为极性基，亲水;另一端为非极性基,亲气。因此，起泡剂能在气一液界面上定向吸 附和排列，起泡剂起泡能力与这两个基的性质密切相关。
按其在水中的解离情况,起泡剂可分为离子型和非离子型两大类。离子型有:羧酸 及其皂类，极性基为一COOH(Na);烷基磺酸及皂类，极性基为一S+3H(Na);毗啶类，极 性基为三价的N;酚类，极性基为一+H。非离子型有:醇类，极性基为一+H;聚醇醚类, 极性基为一+一和一+H;氧烷类，极性基为一+一。非离子型起泡剂性质比较单一，一 般不具有捕收性能;而离子型多数还具有捕收性能。
1. 非极性基对起池性能的影响
不同系列的表面活性物质，烃基每增加一个碳原子，表面活性可以增大3.14倍。 表面活性越大，起泡能力越强。所以起泡剂非极性基越长,起泡能力就应越强。但非极 性基过长，溶解度会显著降低，反而会使起泡能力下降。常用起泡剂非极性基长度有一 定范围:烃基中无双键的醇，一般6~8个碳,有双键的醇由于溶解度较大，烃基可以更 长一些，如萜烯醇Ci0Hi7OHo烃基属性对起泡能力也有影响，烃基为芳香烃的表面活 性没有脂肪烃大。带支链的异构药剂应用较多，如萜烯醇、甲基异丁基甲醇等。
不同极性基的起泡剂适宜的烃基长度范围也不一样。如十六烷醇(c16h33oh)由于 溶解度很小，基本上没有起泡作用；而十六烷基硫酸(C16H33SO4H)却具有很强的起泡能 力。所以非极性基的长短要与极性基配合。
2. 极性基对起泡性能的影响
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实际使用的起泡剂极性基有以下几种：一！一、一OH、一COOH、/0、一NH%、一 SO4H.—S03Ho极性基的结构和数量影响起泡剂的物理性质（如溶解度、解离度、粘度 等）。和化学性质（如对矿物表面活性、与矿浆中离子的化学反应等），因此，对起泡剂性 能有很大影响。
① 极性基对起泡剂溶解度的影响一一主要取决于其性质和数量，极性基与水分子 作用越强，其溶解度越大。几种常见极性基对水作用力的顺序为：—0— < —COOH < —0H < —SO3H < —S04Ho因此，当非极性基相近时各类起泡剂溶解度按上面顺序 逐渐增大。此外，极性基数目越多，溶解度越大。如，醇分子中只有一个羟基，醇醚类分 子中除一个羟基外，还有醚基，因此，醇醚类的溶解度比醇类大;而氧烷类只有醚基，没 有羟基，醚基与水的作用力较小，所以溶解度较低。
溶解度高的起泡剂溶于水中之后，溶质分子大部分处于溶液内部，在气-液表面吸 附量较少，因而表面活性也较低。这类起泡剂可以迅速产生大量气泡，但气泡较脆，寿 命短，不能持久。为了保持适当的泡沫层，必须多次不断添加起泡剂，即分段加药。溶 解度低的起泡剂，多数不容易分散在矿浆中，除少量溶于水中外，大部分集中在矿浆表 面，容易随泡沫层及水层排出，因此，不能产生有效作用。这种起泡剂起泡速度慢，但泡 沫延续时间长，泡沫层较稳定。但过于稳定时，将给后续作业带来困难。
② 极性基对起泡剂解离度的影响一各种醇类、醚类等非离子型起泡剂，在水中不 能解离。羧酸类由于一COOH基中一C = 0对一0H基有诱导效应和共轭效应，氢有 一定程度的解离，使之具有酸性。酚虽然和醇一样有极性基一0H,但酚的羟基连在苯 环上，由于苯环的共轭作用，羟基中的氢易解离，使酚呈酸性。磺酸盐和硫酸盐类起泡 剂则是较强的电解质。
离子型起泡剂在水中的解离度受溶液pH值的影响，故起泡能力也受pH值的影 响。解离后使溶液呈酸性的起泡剂称酸性起泡剂。酸性起泡剂在碱性介质中解离度较 高，使其表面活性降低，对起泡剂的使用不利。所以，酸性起泡剂一般应在酸性介质中 使用为好；同理,碱性起泡剂应在碱性介质中使用较理想。
非离子型起泡剂,如松油和醇类，虽然不解离，但分子中有羟基，可视作碱性物，一 般在碱性介质中使用较好。
③ 极性基水化能力对起泡性能的影响一一起泡剂分子或离子，在水中与水偶极作 用，发生水化，在气泡表面形成一层水膜，使气泡不容易破裂，提高其稳定性。极性基水 化能力较强的，气泡稳定性也较强。根据极性基在气-水界面吸附自由能的大小，大致 可以判断各种极性基水化能力的强弱,一COOH吸附能最大，最容易吸附到气-液界 面，因此，其泡沫发粘，选择性较差;一S04、一NH%吸附能小，形成的泡沫性脆，选择性 好;一0H居中。我们希望起泡剂只有起泡性而无捕收性，这样才便于浮选过程的调 节。
起泡剂的溶解度列于表2-4。
表2-4常见起泡剂的溶解度
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起泡剂 |
溶解度/g<L-1 |
起泡剂 |
溶解度/g<L-1 |
起泡剂 |
溶解度/g<L-1 |
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正戊醇 |
21.9 |
庚醇 |
4.5 |
樟脑醇 |
0.74 |
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异戊醇 |
26.9 |
正壬醇 |
0.586 |
甲酚酸 |
1.66 |
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正己醇 |
6.24 |
壬醇 |
1. 28 |
1,1,3 -三乙氧丁烷 |
〜8 |
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甲基异戊醇 |
17.0 |
松油 |
2.50 |
聚丙烯乙二醇 |
全溶 |
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正庚醇 |
1.81 |
萜醇 |
1. 98 |
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1. 对起泡剂的更求
具有起泡性质的物质很多,如醇类、酚类、酮类、醛类、醚类及酯类等。但作为浮选 用的起泡剂,对其还有特殊要求：
① 用量低，能形成量多、分布匀、大小合适、韧性适当和粘度不大的气泡。
② 有良好的流动性、适当的水溶性，无毒，无臭，元腐蚀，易使用。
③ 无捕收性,对矿浆pH值及各组分有较好的适应性。
由以上要求可见，醇类是比较合适的起泡剂之一：醇在水中不解离，属于非离子型 起泡剂;起泡性能强，不具有捕收性能;在水中的溶解度较大，分散好,药剂用量小;对矿 浆pH值改变影响较小。所以,醇类是现在应用最广泛的起泡剂。
二、起泡剂的作用
1. 使空气在矿浆中分散成小气泡，并防止气泡兼并
浮选过程，希望生成的气泡直径较小，而且具有一定的寿命。但气泡直径也不能太 小，太过于稳定，否则会对分选不利。在矿浆中，气泡直径大小与起泡剂浓度有关。试 验表明，矿浆中没加起泡剂时，气泡平均直径约3 - 5mm,加入起泡剂后，可降到0.5 - 1mm。浮选过程希望气泡不兼并，升浮到矿浆表面后，也不立即破裂，能形成一定稳定 性的泡沫，保证浮选过程的顺利进行。这些都是靠起泡剂来实现的。
2. 增大气泡机械强度，提高气泡的稳定性
气泡为了保持最小面积,通常呈球形。起泡剂在气-液界面吸附后，定向排列在气 泡的周围，见图2-6。气泡在外力作用下发生变形时，使气泡表面的起泡剂分子吸附 密度发生变化。变形地区表面积增加，起泡剂密度降低，表面张力增大。但降低表面张 力,是体系的自发趋势。因此，气一液界面存在有起泡剂，增强了抗变形的能力。如果变形力不大时，气泡将不致破裂,并能恢复原来的球形，增加了气泡的机械强度。
（a）未变形前;（b）产生变形;（c）恢复原形
变形力不大时，气泡将不致破裂,并能恢复原来的球形，增加了气泡的机械强度。
1. 降低气泡的运动速度，增加气泡在矿浆中停留时间
首先，起泡剂极性端有一层水化膜,气泡运动时必须带着这层水化膜一起运动，由 于水化膜中水分子与其他水分子之间的引力，将减缓气泡运动速度；其次，为了保持气 一液界面张力为最小，气泡要保持其球形，不容易变形，增大了运动过程的阻力,使气泡 运动速度降低;最后，由于起泡剂作用的结果，产生的气泡直径小，数目多，小气泡的运 动速度通常较慢。因此，增加了气泡在矿浆中的停留时间，使矿粒与气泡的碰撞机会增 多，提高了分选效果。
实践表明，起泡剂用量不宜过大，否则会降低起泡能力。起泡剂浓度、溶液的表面 张力和起泡能力之间的关系如图2-7所示，由图可见，当起泡剂浓度开始增大时，溶液 的表面张力降低比较明显,起泡能力显著增大。当起泡剂浓度达到饱和状态（B点）时, 和纯水（"点）一样，溶液不能生成稳定的泡沫层。因此，溶液的起泡能力不完全由表面 张力降低的绝对值决定。
起泡剂作用机理
1.单纯起泡剂的作用机理
起泡剂多数是杂极性表面活性剂，可以在气-液界面吸附浓集，降低气-液表面 能,使气泡体系能量降低，促使空气分散,生成直径较小的气泡，并能在相界面上进行定
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向排列，以其极性端指向水，非极性端指向气。由于极性端和水分子发生作用，在气泡 表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，同时还可增加气泡抗变形及破裂的能力。
2.起泡剂与捕收剂的共吸附作用
图2-8捕收剂（黄药）对起泡剂（醇）起泡能力的影响
1-单用黄药；-单用醇
3 -乙黄药+醇;4 -戊黄药+醇
一些捕收剂本身虽没有起泡作用，但能够在气泡表面吸附，对起泡剂的起泡作用产 生影响。例如，黄药本身是捕收剂，无起泡能力，但若与醇一起使用，就会提高醇类的起 泡能力，且高级黄药的影响比低级黄药要大，如图2-8。该现象说明捕收剂与起泡剂 在气一液界面有联合作用，这种现象称为共吸附。捕收剂与起泡剂不仅在气泡表面产 生共吸附现象，而且也在矿物表面产生共吸附。当矿粒与气泡碰撞时，起泡剂与捕收剂 由于在界面上共吸附而产生互相穿插，使气泡与矿物固着稳定。
非表面活性物质有两个极性基，易溶于水,在气一液界面没有吸附活性，因而不会 产生两相泡沫，一般不作起泡剂;非表面活性物质虽能吸附于矿物表面,但在浮选用量 范围内，并不能使矿物表面疏水化，所以也不是捕收剂。新的一些研究表明，部分非表 面活性物质如与捕收剂一起使用，可以产生很好的泡沫，并可提高精矿品位及回收率。 例如，双丙酮本身不起泡，虽能吸附到固一液界面，却并不能使矿物表面疏水。但如与 捕收剂一起使用，由于它与捕收剂在矿物颗粒和气泡表面发生共吸附的结果，可形成良 好的泡沫层。共吸附的穿插机理见图2-9。
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