有机化学中的同系列原理和同分异构原理与浮选药剂关系密切。同系列的意思是，凡属同一类的化合物系列，其各成员之间CH2的差异是CH2的整倍数，在有机化学中都认为同属一个系列，称为同系列物。任何一个化合物都可能有若干同系物，这种现象称作同系现象。同系列物的物理性质和化学性质都大同小异地依次递变，这个原理就叫做同系原理，在浮选药剂中应用较广。如氧化矿捕收剂烷基羧酸系列，硫化矿捕收剂黄药系列都为选矿工作者共识；关于同分异构原理在浮选药剂文献上很少发现利用，同分异构原理寻找新浮选药剂的方法从未报导（1987-1991年国际联机检索结果，见本书附录），我们较早开始从事用同分异构原理寻找新的浮选药剂的工作，下面将简要一一介绍。

1  同分异构原理的提出和发展

有相同分子式而结构不同的有机化合物称为同分异构，有同分异构关系的物质互称为同分异构体。在同分异构体中有相同官能团只是烃基异构时，称为同系列同分异构。同系列同分异构体官能团相同，故性质十分相似。不是同系列同分异构体，只有相同的分子式，而没有相同的官能团，故化学性质相差较大，但其官能团相似时，化学性质也相似。这是有机化学中有关同分异构原理的主要论述。

我们认为，浮选药剂对矿物的浮选性能是它们物理化学性质的集中表现，因此有相同官能团的同系列同分异构体，其化学性质非常相似；非同系列的同分异体，没有相同的官能团，但当其官能团相似时，对矿物亦应有相似的浮选作用。有些浮选药剂选矿性能很好，但合成较难，或价格昂贵，或原料来源缺乏，或毒性较高时，往往得不到推广使用，我们合成没有上述缺点或上述缺点较小的同分异构体，往往得到较好的浮选药剂，这就是我们提出的，用来指导合成浮选药剂的同分异构原理的基本观点，在这种观点指导下，我们合成了一系列浮选药剂。

1. 1苯胺水杨醛西佛氏碱和邻-羟基苯胺苯甲醛西佛氏碱[1]

苯胺水杨醛西佛氏碱（Ⅰ）和邻-羟基苯胺苯甲醛西佛氏碱（Ⅱ）是同分异构体，它们有相同的分子式，结构式不同，但官能团相似，根据我们上述提出的论点，（Ⅰ）和（Ⅱ）的浮选性能应该相似。于是我们合成了（Ⅰ）和（Ⅱ）两种药剂，用来分别浮选多种氧化矿的单矿物，所得结果见表1。从表1看出，（Ⅰ）和（Ⅱ）这两种同分异构体官能团相似，对氧化矿的捕收性能亦相似，我们提出用同分异构原理研究浮选药剂的论点第一次得到证实。

表1 在最佳pH值时（Ⅰ）和（Ⅱ）浮选氧化矿单体矿物试验结果

捕收剂和浓度（mg/L）	被浮矿物及回收率（%）
	碱性 碳酸铜	硫酸铅	菱锌矿	赤铁矿	黑钨矿	方解石	石英
（Ⅰ）150	90	90	30	35	65	25	不浮
（Ⅱ）150	80	82	-	-	79	30	不浮

   田学达[2]用苯胺水杨醛西佛氏碱850g/t作捕收剂，水玻璃作抑制剂，在pH=7的条件下，浮选黑钨细泥，可从含4.08%WO3的给矿，通过一次粗选得到含WO330.12%回收率91.56%的黑钨粗精矿。

1.2苄基胂酸[3]

   甲苯胂酸有四种同分异构体，即对-甲苯胂酸、邻-甲苯胂酸、间-甲苯胂酸和苄基胂酸，它们的结构式如下：

   （Ⅰ）对锡石有较好的捕收性能，国外早已用来浮选锡石细泥，但由于合成过程复杂，价格昂贵，并且毒性较高，使用受到限制。我们推想，苄基胂酸与对-甲苯胂酸有相同的胂酸根，只烃基异构，亦应是锡石的有较捕收剂，在这种思想指导下合成了苄基胂酸，做了小型试验和工业合成[4]试验，并测定了物理和化学[5]常数，用它作捕收剂浮选了黑钨细泥[6]、锡石细泥[7]、铅锡分离[8]、钨锡分离等小型试验和工业试验、浮选用水的水质[9]对浮选锡石细泥的影响，所得结果与当时选厂使用的甲苯胂酸极为一致，可以互相代替使用。为了比较苄基胂酸[10-11]与A-22、苯乙烯膦酸等对黑钨，锡石的捕收性能，我们用苄基胂酸与这些药剂作了对比试验，效果都不及苄基胂酸，由于合成工艺简单，价格比甲苯胂酸大幅度下降，在黑钨和锡石选厂得到推广使用，我国著名的药剂专家见百熙发表在有色金属1983年35（1）的文章中写道：“利用同分异构原理典型的成功例子是甲苯胂酸与苄基胂酸捕收锡石的效果，它们是同分异构体，用苄基胂酸代替甲苯胂酸浮选锡石同样得到良好效果。

1.3甲苄胂酸

甲苄胂酸是苄基胂酸的同系物，它的烃基比苄基胂酸增多一个“CH2”，都有胂酸根，推想捕收性能应比苄基胂酸强，用量比苄基酸少，能提高选厂经济效益。我们用甲苯为基本原料，先将甲苯氯甲基化，再用迈耶法两步合成甲苄胂酸[12]，测定它的物理和化学[13]常数并用它作捕收剂，经小型试验和工业试验表明它浮选黑钨[14][15]和锡石[16]细泥效果比苄基胂酸好，由于它的烃基比苄酸胂酸增加了一个“CH2”，疏水性增强，用量比苄基胂酸降低40%，用来浮选-10μm的锡石细泥，回收率比苄基胂酸高。

1.4浮锡灵（FXL）

   α-氨基亚烷基-1，1-二膦酸是锡石[17]的有效捕收剂，但合成步骤较长，成本高。烷基亚氨基二次甲基膦酸是它的同分异构体，我们用胺、甲醛和亚磷酸反应，一步将后者合成，称为浮锡灵，代号FXL，它们相应化合物[18-19]的结构对比如下 ：

   浮选试验结果表明：浮锡灵与α-氨基亚烷基-1，1二膦酸相似，对锡石[20-22]、黑钨、钽铌矿有良好的捕收性能，后者国外已用于浮锡工业生产[23]。

1.5一烷基亚磷酸酯[24-25][26]

   膦酸是有效的锡石捕收剂，但合成步骤较复杂，价格较贵；它与亚磷酸酯为同分异构体，且彼此的官能团有某种程度相似，如下式所示：

   根据同分异构原理，一烷基亚磷酸酯对锡石的捕收性能应与膦酸相似。我们用醇与亚磷酸作用，一步合成亚磷酸酯，浮选试验表明它对锡石的捕收性能比苄基胂酸、苯乙烯膦酸都强。

 1.6苯甲羟肟酸

   烷基水杨醛肟能浮选菱锌矿[27]，但价格昂贵，难在工业上应用。它与比较易合成的烷基苯甲羟肟酸是同分异构体，有相同的分子式和相似的官能团，它们之间的关系可用下式表示：

   从上式看出：当它们的结构式中R=H时分别成了水杨醛肟酸和苯甲羟肟酸。水杨醛肟能捕收黑钨[28]，推想苯甲羟肟酸亦能捕收黑钨，我们较长时间的经验证明能捕收黑钨的捕收剂也能捕收锡石，因此推想，苯甲羟肟酸亦能捕收锡石。

   1990年，伍喜庆合成了苯甲羟肟酸[29，30]，并研究了它对锡石的捕收性能和浮选锡石的作用机理，证明“苯甲羟肟酸亦能捕收锡石的推想”是正确的；1991年又用[31]苯甲羟肟酸作捕收剂浮选菱锌矿，并研究其浮选作用机理，1992年我们[32]还用苯甲羟肟酸浮选硫酸铅，并研究其作用机理；1995年戴子林[33]用苯甲羟酸为捕收剂浮选柿竹园彼得洛夫法尾矿的黑钨细泥取得很好的效果，后来发展GY捕收剂，成为浮选柿竹园含钨矿物的优良捕收剂，长期为该矿选厂采用。有人[34]用苯甲羟肟酸与P-86混合使用，浮选某锡矿尾矿坝的老尾矿亦取得良好结果。

1.7   1-羟基-2-萘甲羟肟酸（H203）和2-羟基-3-萘甲羟肟酸（H205）

   H203和H205是同分异构体，它们有相同的分子式和相同的官能团，只是官能团在萘环上取代位置不同，它们的结构式表示如下：

根据同分异构原理：H203和H205是同系列同分异构体，化学性质十分相似，H205是锡石[35]、稀土[36]、黑钨[37][38]的良好捕收剂，实践证明H203也稀土[39]、锡石[40]、黑钨的有效捕收剂。

1.8  1-羟基-2-萘甲羟肟酸（H203）和2-羟基-1-萘甲醛肟

H203和2-羟基-1-萘甲醛肟不是同分异构体，但它们的结构很相似，烃基都是萘基，官能团均有酚羟基和肟基故化学性质相似，捕收性能亦应相似，它们的结构式如下：

用2-羟基-1-萘甲醛肟[41]浮选包头稀土矿石，给矿含RED10. 95%，经一次粗选获得粗精矿RED品位38.08%，稀土回收率为85.35%；而H203用作[39]捕收剂浮选包头稀土矿石当给矿品位RED10.95%时经一次粗选粗精矿品位为37.02%RED，稀土回收率80.10%，2-羟基-1-萘甲醛肟的浮选指标比H203为优。

1.9  利用同分异构原理筛选烷基氨基羧酸

   烷基氨基羧酸系列捕收剂有RNH（CH2）nCOOH通式，它们都能浮选菱锌矿，在它们分子中n多大最好呢？这属未知问题。这类药剂浮选菱锌矿时是它的NH基羧基与菱锌矿表面的锌离子作用成5-6元环络合物，因此估计n=1,2,3,4,5的可能性最大，为了解决n多大最好这个问题，我们合成了分子式为C14H29O2N的三种分异构体，它们的代号和结构式如下：

 [注]R前的数字代表羧酸的碳原子数；R后的数字代表胺的碳原子数。

图1  菱锌矿回收率与pH值的关系

用2R-12，4R-10，6R-8浮选菱锌矿的试验结果见图1。从图1看出，它们对菱锌矿的捕收能力成下述次序：2R-12＞4R-10＞6R-8。

说明在烷基氨基羧酸的同分异构体中NH与COOH基间隔一个CH2为最好（即n=1最好）。2R-12原料易得，合成工艺简单，比4R-10，6R-8有推广前途。

捕收剂是由亲固基团和疏水烃基组合成的，亲固基团确定后，烃基长短和结构对捕收性能亦有较大的影响，为了筛选得较好的捕收剂，我们分别合成了[42]以氨基乙酸为亲固基团；以ω-氨基丁酸为亲固基团、ω-氨基已酸为亲固基团的同系列物，列表如下，表中代号R前数字代表羧酸碳原子数，R后面数字代表胺的碳原子数。

a)以氨基乙酸为亲固基团系列氨基酸代号和结构式

代号                            结构式

   2R10                    CH3(CH2)8CH2NHCH2COOH

   2R12                    CH3(CH2)10CH2NHCH2COOH

   2R14                    CH3(CH2)12CH2NHCH2COOH

   2R16                    CH3(CH2)14CH2NHCH2COOH

   2R18                    CH3(CH2)16CH2NHCH2COOH

b)以ω-氨基丁酸为亲固基团氨基酸的代号和结构式

   4R10                    CH3(CH2)8CH2NHCH2CH2 CH2COOH

c)以ω-氨基已酸为亲固基团氨基酸的代号和结构式

   6R8                   CH3(CH2)6CH2NHCH2(CH2)3CH2COOH

   6R10                  CH3(CH2)8CH2NHCH2(CH2)3CH2COOH

6R12                  CH3(CH2)10CH2NHCH2(CH2)3CH2COOH

还用上述合成的烷基氨基羧酸作捕收剂做浮选菱锌矿[43]、水锌矿[44]、方解石、石英的单矿物和混合矿的试验，对菱锌矿的捕收性能以2R-12效果最好，对水锌矿的捕收性能在高碱条件下以2R-12效果最好，还用测定ξ-电位和红外光谱技术研究2R-12对菱锌矿和水锌矿的捕收机理，认为是发生化学吸附亦有物理吸附。

1.10 用同分异构原理筛选烷酰氨基羧酸

   前苏联报道的烷基酰氨羧酸有下述结构式：

它能浮选锡石、磷灰石或萤石，式中R=C8-20的烃基，n=1，2，3，4或5，但n到底多少最好呢？为了解决这个问题，我们合成[42]了分子式为：C18H33O3N的三种同分异构体2R0-16，4R0-14，6R0-12，它们的结构代号如下：

 [注]：R前的数字代表酸酸碳原子数，0后的数字代表酰基碳原子数

图2  萤石回收率与pH值的关系

   用上述三种同分异构体分别浮选萤石单矿物，试验结果见图2。从图2看出，它们对萤石的捕收性能成下述次序：4R0-14≈2R0-16＞6R0-12。

   混合矿浮选试验结果表明：它们对萤石的选择性成下述次序：6R0-12＞2R0-16≈4R0-14。

   因萤石精矿质量要求很高，综合考虑以6R0-12比较好。即：RCO-NH（CH2）nCOOH中n=5最好。我们用6R0-12、731、油酸分别浮选了湖南柿竹园矿的萤石，浮选指标最高的是6R0-12，可得到含CaF297. 02%的萤石精矿[45-47]。

捕收剂是由亲固基团和疏水烃基组成的，亲固基团确定后还必须考虑疏水基团的影响，而且我们考虑除筛选萤石捕收剂外还要考虑寻找其它氧化矿捕收剂，因此我们合成[42]了下面各系列酰胺羧酸捕收剂。

a) 烷酰基氨基乙酸

代号                        结构式

2R0-8                 CH3(CH2)6C-NHCH2COOH

2R0-12                CH3(CH2)10C-NHCH2COOH

2R0-14                CH3(CH2)12C-NHCH2COOH

2R0-16                CH3(CH2)14C-NHCH2COOH

2R0-18                CH3(CH2)16C-NHCH2COOH

b) 烷酰基ω-氨基丁酸

4R0-8                CH3(CH2) 6C-NHCH2CH2CH2COOH

4R0-12                CH3(CH2)10 C-NHCH2CH2CH2COOH

4R0-14               CH3(CH2)12 C-NHCH2CH2CH2COOH

4R0-16                CH3(CH2) 14C-NHCH2CH2CH2COOH

 

C）烷酰基ω-氨基已酸

6R0-12               CH3(CH2) 10C-NHCH2CH2CH2CH2CH2COOH

6R0-14               CH3(CH2) 12C-NHCH2CH2CH2CH2CH2COOH

6R0-16               CH3(CH2) 14C-NHCH2CH2CH2CH2CH2COOH

【注】：R0前的数字代表所用氨基酸碳原子数，R0后的数字代表烷酰基的碳原子数。

用4R0-x系列[48]捕收剂浮选氧化铅锌矿单矿物及其与石英、方解石的混合矿，试验结果表明该系列捕收剂对菱锌矿、硫酸铅有较好的捕收能力，混合矿浮选分离表明，该系列捕收剂对硫酸铅的浮选效果很好，而对菱锌矿效果次之，经ξ-电位测定和红外光谱技术研究表明该系列捕收剂在菱锌矿或硫酸铅表面发生物理吸附和化学吸附。

   用6R0-x[49]系列捕收剂浮选菱锌矿、硫酸铅、方解石、石英等单矿物，并浮选分离菱锌矿-石英（1：1），菱锌矿-方解石（1：1），硫酸铅-石英（1：1），硫酸铅-方解石（1：1）混合矿，6R0-x系列捕收剂对菱锌矿、硫酸铅有一定的捕收能力也可从它们与方解石，石英的混合矿中分离；菱锌矿、硫酸铅分别与6R0-12作用后的ξ-电位及红外光谱研究中认为菱锌矿或硫酸铅与6R0-12之间都发生化学吸附也存在物理吸附。

    用2R0-8，4R0-12，6R0-12等[50]捕收剂对水锌矿做了单矿物浮选试验和与石英、或方解石混合矿的浮选分离，试验结果表明效果较好；ξ-电位测定和红外光谱结果都表明该系列捕收剂在水锌矿表面发生化学吸附。

   用2R0-x[51]系列捕收剂浮选萤石、白钨、方解石、石英单矿物和人工混合矿，试验结果表明2R0-x系列捕收剂对萤石、白钨矿有较强的捕收能力，而对方解石捕收能力弱，对石英不浮。用2R0-16捕收剂对萤石-石英和萤石-白钨（1：1）混合矿浮出萤石得到好结果，用ξ-电位测定和红外光谱技术，研究2R0-12对萤石和白钨矿的吸附机理发现在这些矿物质表面发生化学吸附。

   用4R0-x[52]系列捕收剂浮选白钨、萤石、方解石、单矿物和人工混合矿，试验结果表明，该系列捕收剂对萤石、白钨均有很强的捕收能力，当其分子量适中时，对方解石亦有很强的捕收能力，对石英不浮。在分离萤石-石英（1：1）混合矿时，用4R0-8作捕收剂通过一粗一精开路流程得到含CaF295.32～96.59%回收率为93. 72-95.31%的精矿，用测定ξ-电位和红外光谱技术测定4R0-12在萤石上的吸附机理发现主要是化学吸附亦有物理吸附。

   用6R0-x系列捕收剂[53]浮选白钨、萤石、方解石单矿物和人工混合矿，对萤石有很好的捕收能力，对白钨矿不浮，除6R0-12对方解石有一定的捕收能力外，对方解石亦难浮，对石英无捕收能力。用6R0-14作捕收剂从白钨或石英中浮出萤石得到好的结果，用测定ξ-电位和红外光谱技术研究了6R0-12在萤石表面的作用机理，结果表明是发生了化学吸附和物理吸附。

2  同分异构原理存在有机浮选药剂整个领域

    浮选药剂可分为捕收剂、起泡剂、调整剂三大类，同分异构原理在整个有机浮选药剂领域均客观地存在。前面介绍的是氧化矿捕收剂、起泡剂和调整剂的同分异构实例，下面介绍硫化矿捕收剂和起泡剂。

2.1 丁基黄药的同分异构体[57]

   使用最广泛的硫化矿捕收剂丁基黄药有下述四种同分异构体：这四种黄药有相同的黄原酸根，只是烃基异构，是同系列同分异构体，化学性质十分相似，对硫化矿的捕收性能亦非常相似，在我国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ种已研究过，并进行过工业试验或用于生产。

   1965年我国合成了仲丁基黄药[54]，并对辽宁某铜矿做了工业试验，试验时用正丁基黄药进行了对比，两种黄药用量和其他药剂用量相等，所得结果见表2。从表2看出，用仲丁基黄药为捕收剂时，除硫的回收率较低外，其他各项指标与正丁基黄药基本一致。

表2    正丁基黄药、仲丁基黄药浮选某铜矿工业试验结果[54]

捕收剂名称	铜精矿（%）		锌精矿（%）			硫精矿（%）
	含铜	回收率	含锌	锌回收率	含铁	含硫	回收率
仲丁基黄药	12.619	91.45	50.46	60.58	13.88	38.56	26.96
正丁基黄药	13.06	91.42	51.42	57.41	12.82	37.78	34.64

   1971年我国已用[55]异丁基黄药对三个类型不同的铜矿进行了工业试验，试验结果表明异丁基黄药可以代替正丁基黄药用于铜的浮选，取得良好指标。

 

 

 

 

 

 

表3  正丁基黄药、异丁基黄药浮选柴河铅锌矿工业试验结果[55]

药剂	黄药用量（g/t）	原矿品位（%）		铅精矿品位（%）		锌精矿品位（%）		回收率
		Pb	Zn	Pb	Zn	Pb	Zn	Pb	Zn
异丁黄药	316	6.104	12.783	70.84	6.805	1.524	50.384	88.32	82.11
正丁黄药	305	5.127	13.440	66.718	9.369	1.631	50.907	86.07	80.43

  1972年又用异丁基黄药对柴河铅锌矿做了工业试验，该矿氧化率高，性质复杂难选，试验结果见表3。从表3看出，异丁基黄药的工业试验结果优于正丁基黄药，从此后我国各选矿药剂厂逐渐生产一些异丁基黄药，但目前在我国还是以正丁基黄药为主。

   东川矿务局从1980年便开始研究异丁基黄药在东川矿务局各矿的应用，现已在滥泥坪、落雪等所属四个选厂全面推广应用，取得优于正丁基黄药的指标，降低了药剂耗量，经济效益显著[56]。

   目前正丁基黄药价格上调，供应紧俏，建议过去用正丁基黄药的选厂改用异丁基黄药。

2.2 戊黄药和异戊黄药对黄金的捕收能力[58]

    戊黄药和异戊黄药是同分异构体，他们有相同的分子式和相同的官能团，但异戊黄药烷基异构，他们互为异构体的关系可用下式表示：

浮选药剂的物理性质和化学性质是由它们的结构决定的。戊黄药和异戊黄药有相同的分子式和相同的官能团，化学性质应该相同，但异戊黄药的异戊烷基异构，影响化学性质略有差异。浮选药剂的浮选性能是它物理性质和化学性质的集中反映，因此戊黄药和异戊黄药对黄金的捕收能力亦有差异。

某金矿含量3.26g/t，矿物主要是自然金，少量金锑矿和锑金银矿，其它金属矿物主要是黄铁矿、少量黄铜矿、磁黄铁矿、赤铁矿、方铅矿、金红石等，脉石矿物主要有石英、绢云母、绿泥石、斜长石、角闪石、黑云母、碳酸盐等，经过条件试验后，采用各试验最优条件进行各种黄药对比试验结果见表4，从表4结果看出，随着黄药碳原子数增加浮选指标也增加，有支链的异丁基黄药比无支链的丁基黄药效果好；有支链的异戊基黄药比无支链的戊黄药效果好，黄金选厂应用异戊基黄药代替戊黄药，可提高经济效益。

表4  捕收剂种类试验结果[59]

黄药种类	精矿金品位g/t	金回收率%
乙黄黄药	26.65	87.38
丁基黄药	28.05	88.29
异丁基黄药	30.12	88.12
戊基黄药	29.85	89.45
异戊基黄药	30.15	90.05

2.3  y-89的同分异构体甲基异戊基黄药[60]

   y-89主要成份是用甲基异丁基甲醇与二硫化碳和氢氧化钠合成的六碳黄药，它与甲基异戊基黄药为同分异构体，它们的分子式和结构式表示如下：

从上式看出，y-89与甲基异戊基黄药是同系列物，它们有相同的官能团，只是烷基异构，因此它们的化学性质和物理性质很相似。y-89是近年来在我国得到广泛推广的硫化矿捕收剂，根据浮选药剂的同分异构原理，甲基异戊基黄药对硫化矿亦应是较好的捕收剂。用甲基异戊基黄药对硫化铜矿的浮选结果表明[61]，在同样的矿样，相同的浮选条件，在自然pH条件下，甲基异戊基黄药的浮选指标比丁基和异丁基黄药高；在浮选pH=9条件下，甲基异戊基黄药的浮选指标也优于正丁基或异丁基黄药；在pH=11的条件下，甲基异丁基黄药的浮选指标也比常用的正丁基或异丁基黄药好。

2.4 正丁基铵黑药和异丁基铵黑药浮选硫化铅锌矿对比试验

正丁基铵黑药和异丁基铵黑药是同分异构体，它们有相同的分子式和相同的官能团，属同系列同分异构，它们同分异构的关系可用下式表示：

同系列同分异构体的化学性质和物理性质十分相似，浮选药剂的选矿性能是它物理性质和化学性质的集中反映，因此正丁基铵黑药对硫化矿的捕收性能与异丁基铵黑药应十分相似。用正丁基铵黑药[63]和异丁基铵黑药分别作捕收剂，浮选小家子硫化铅锌矿的对比试验结果十分接近，都可作该矿的浮选捕收剂，证明浮选药剂同分异构原理的论点是正确的。由于正丁醇和异醇来源不同，前者是由淀粉发酵获得，来源少、价格高，后者以石油化工付产品为原料合成，来源广、价格低，故宜推广异丁铵黑药。

2.5 两烷基“硫氮”和单烷基“硫氨”对铜矿的捕收性能[64]

   二乙基二硫代氨基甲酸钠常称“乙硫氮”是我国常用的硫化矿捕收剂，它与丁基二硫代氨基甲酸钠是同分异构体，它们有相同的分子式和相似的官能团；二丁基二硫代氨基甲酸钠与辛基二硫代氨基甲酸钠也是同分异构体，有相同的分子式和相似的官能团，它们的异构关系可用下面式子表示：

根据浮选药剂的同分异构原理，它们对矿物应有极相似的捕收性能。实践证明，丁基二硫代氨基甲酸钠是二乙基二硫代氨基甲酸钠的同分异构体，二乙基二硫代氨基甲酸钠对硫化铜矿有很好的捕收[65]性能，其用量比黄药成倍，十倍的降低；丁基二硫代氨基甲酸钠当其浓度为100mg/L时[66]，对孔雀石单矿物的浮选回收率达94. 2%；二丁基二硫代氨基甲酸钠与辛基二硫代氨基甲酸钠是同分异构体，前者能捕收铜矿，后者是氧化铜矿、孔雀石和兰铜矿的良好捕收剂，实践证明浮选药剂的同分异构原理是正确的。

2.6 正-十二烷基硫醇和叔十二烷基硫醇对辉钼矿的捕收性能[67]

   n-十二烷基硫醇有多种同分异构体，n-十二烷基硫醇与t-十二烷基硫醇是其中的一对，它们的同分异构关系可用下式表示：
n-CH3(CH2)10CH2SH       C12H26S        t-CH3(CH2)9CHSHCH3

n-十二烷基硫醇           分子式         t-十二烷基硫醇

n-十二烷基硫醇和t-十二烷基硫醇有相同的分子式和相同的官能团是同系列同分异构体，化学性质和物理性质十分相似，浮选剂的浮选性能是它物理性质和化学性质的集中反应，因此，n-十二烷硫醇和t-十二烷基硫醇对硫化矿应有相似的捕收性能。

    n-十二烷基硫醇是铜钼矿的优良捕收剂已为生产实践证实[68]，t-十二烷基硫醇也是铜钼矿的良好捕收剂，用20%-80% t-十二烷基硫醇[69]与80-20%硫代硫酸钠混合使用，能提高铜钼精矿的回收率，并对钼有较好的选择性。

2.7 用浮选药剂的同分异构原理筛选黄原酸甲酸酯[70]

   异丙基黄原酸甲酸乙酯（代号iPXF）与正丙基黄原酸甲酸乙酯（代号PXF）是同分异构体，它们有相同的分子式和相同的官能团，属同系列同分异构体，它们的结构关系如下：

  仲丁基黄原酸甲酸乙酯（代号SBXF），与正丁基黄原酸甲酸乙酯（代号BXF）亦有相同的分子式和相同的官能团，也是同系列同分异构体，它们的结构关系表示如下：

PXF与iPXF有相同的分子式和相同的官能团，物理性质和化学性质应十分相似，捕收性能亦应相似，但iPXF的烷基异构，故捕收性能有差异；BXF与SBXF之间的关系类似。因此通过浮选试验可筛选出较好的那种同分异构体。试验结果表明[71]：黄原酸甲酸乙酯这类捕收剂对硫化铜矿的捕收性能成下列次序：黄铜矿=辉铜矿＞铜兰＞斑铜矿>>黄铁矿，在pH值等于5时，iPXF、SBXF比PXF、SBXF浮选黄铁矿的速度快，黄铁矿回收率高，从黄铁矿中浮出硫化铜矿物时，用iPXF或SBXF为捕收剂，铜精矿中含黄铁矿多，铜精矿品位低；如用PXF或BXF为捕收剂，铜精矿含黄铁矿少，铜精矿品位高；在pH值=10.5时，用iPXF或SBXF作捕收剂浮选含黄铁矿的硫化铜矿，此时黄铁矿浮选速度降低，得到的铜精矿含黄铁矿少，铜精矿品位高。因此，在pH值等于5浮选时宜采用PXF或BXF作捕收剂，在pH值=10.5浮选PXF、iPXF、BXF、SBXF的效果差别不显著。

2.8 用同分异构原理筛选已醇起泡剂

   已醇有多种同分异构体，有人用下列四种已醇测定它们各自的起泡能力，以比较它们起泡能力的大小，测定的结果见图3。从图3中看出正已醇和4-甲基戊醇-2的起泡能力最强，4-甲基戊醇-2的结构式如下：

图3 不同结构的已醇起泡能力比较[72]

1、正已醇  2、已醇-3  3、2-甲基戊醇-3  4、4-甲基戊醇-2

4-甲基戊醇-2，这个名字是用系统命名法的名字，如改用甲醇系统命名法时，是以羟基取代的碳作为甲醇的碳，其上面有什么基取代，先叫出取代基的名字再叫甲醇，按这个方法命名4-甲基戊醇-2俗称作甲基异丁基甲醇（即常称MIBC）。MIBC的起泡性能和正已醇相近，但原料来自石油加工产品，故在国外得到广泛推广使用，但在国内生产中应用时多用混合六碳醇即可。

2.9  1,1,3氧基丁烷和它的同分异构体二丙基二醇丁醚[73]

1,1,3-三乙氧基丁烷（代号TEB），与二丙基二醇丁醚是同分异构体，它们有相同的分子式，结构关系可用下式表示：

在TEB结构式中有三个醚基，而在二丙基二醇丁醚分子中有两个醚基和一个羟基，即官能团有2/3相同，应该说很相似。根据浮选药剂的同分异构原理，当浮选药剂的同分异构体官能团相似时，它们的浮选性能亦相似，1,1,3-三乙氧基丁烷是良好的捕收剂早已为选矿界熟识，二丙基二醇丁醚也是良好的捕收剂[74]，实践再次证明浮选药剂的同分异构原理是正确的。

2.10  H-酸和芝加哥酸对黄玉的抑制性能[75]

    H-酸和芝加哥酸是同分异构体，它们有相同的分子式和相同的官能团，只是磺酸基取代位置不同，属同系列同分异构体，它们的异构关系可用下式表示：

用十一烷基1,1-二羧酸作捕收剂时H-酸对锡石的抑制能力很弱，而对黄玉的抑制能力很强；用H-酸作抑制剂，用十一烷基1,1-二羧酸作捕收剂能从黄玉与锡石混合矿中浮出锡石；根据浮选药剂的同分异构原理，芝加哥酸与H-酸有相同的分子式和相同的官能团且OH基和氨基均处于萘环的1，8位能与黄玉表面的金属离子生成稳固的螯合物而固着于黄玉表面，只亲水基位置异构，亦应能抑制黄玉，实践证明芝加哥酸作抑制剂，十一烷基1,1-二酸作捕收剂亦能从黄玉与锡石的混合矿中浮出锡石，实践证明浮选药剂同分异构原理是正确的。

3 浮选药剂同分异构原理应作适当的补充

   通过上述20个用同分异构原理寻找新浮选药剂的例子，浮选药剂的同分异构原理对应本文开头提出的论点应作适当的补充，概括为下述三点[76]。

3.1 浮选药剂对矿物的浮选性能是它的物理性质和化学性质的集中反映，有相同官能团的同分异构体的化学性质十分相似，对矿物的浮选性能亦十分相似；非同系列的同分异构体，若有相似的官能团亦有相似的浮选性能。

3．2  用作捕收剂或抑制剂的同分异构体有两个能与矿物表面作用的官能团时，该两个官能团在烃基上的位置应互处于邻位，有利于生成五节环或六节环螯合物而固着于矿物表面，如是捕收剂烃基疏水而引起该矿物疏水而上浮，如H205、H203、水杨醛肟等，如是抑制剂带亲水基的烃基亲水，而引起矿物被抑制如H-酸，芝加哥酸等。

3.3浮选药剂的同分异构原理在整个有机浮选药剂领域的均客观存在，在研究新浮选药剂时，可寻找原料来源广，价格便宜，合成线路短（最好一步两步合成）的已有较好的浮选药剂的同分异构体为对象进行合成往往能找到更好的浮选药剂。

本文作者等利用浮选药剂的同分异构原理合成了多种浮选药剂的同分异构体，找到了苄基胂酸，苯甲羟肟酸等能用于工业生产的捕收剂，因此认为浮选药剂的同分异构原理是正确的，通过研究还会有进一步发展。

4 混合用药

   混合用药也是浮选药剂的重要研究方向，我们在研究黑钨、锡石等氧化矿浮选时，除用浮选药剂的同分异构原理指导合成新药剂外，还使用了混合用药方法，在使用过的组合药剂中重要的二元组合药剂有：苄基胂酸-丁黄药[77]，甲苄胂酸-丁黄药[78]，铜铁灵-甲苯羟肟酸[79]，铜铁灵-水杨羟肟酸[80]，F203-水杨羟肟酸[82]，F203-TBP[83]，ZJ-3-TBP[81]，水杨羟肟酸-P86[86]共8组捕收剂，三元组合药剂有MOS，MOH两组，其中二元组合药剂用来浮选黑钨和锡石，三元组合药剂用来浮选钛铁矿。

在试验中发现加药次序对协同效应有很大的关系，苄基胂酸-丁黄药、甲苄胂酸-丁黄药、F203-TBP；ZJ-3-TBP、水杨羟肟酸-P86 5组药剂中，前者单独使用能捕收黑钨或锡石，后者单独使用不能浮选黑钨和锡石，当用这5组药剂[85][87]作黑钨或锡石捕收剂时先加入前者或二者同时加入均能产生正的协同效应，提高浮选指标；铜铁灵-苯甲羟肟酸[85]；F203-水杨羟肟酸；铜铁灵-水杨羟肟酸三组药剂，各组分均能捕收黑钨和锡石，但前者捕收能力比后者强，混合用药时先加入强捕收剂或同时加入两种捕收剂均能产生正的协同效应，如先加入弱捕收剂，往往产生负的协同效应或无协同效应。

  磷灰石、萤石捕收剂MOS，用A，B两种捕收剂混用时产生协同效应最佳点的重量比配成新捕收剂MOS，并用它浮选天然萤石矿，所得指标比用731高，用来浮选磷灰石矿进行了小型试验和工业试验，经济效益比现场使用的捕收剂OPS好[86]，可供萤石浮选厂，磷灰石浮选厂采用。

  攀枝花是我国著名的钛资源基地，国家计委已将微细粒级钛铁矿选矿工艺化列入“九五”重点科技攻关项目，我们利用混合用药的协同效应能提高浮选指标的原理，采用A，B，C三种捕收剂为原料，第一步先找出A，B两种混用时产生的协同效应最佳点的重量比配成一种新药剂D，再找出D与C捕收剂混合使用时协同效应最佳点的重量比便可配成三元混合浮钛捕收剂MOS，为了区分浮磷矿的MOS和浮钛铁矿的MOS，有时将浮钛的MOS称MOSⅡ，为了推广浮钛的MOS，使它变为生产力，湖北荆江选矿药剂有限责任公司在攀枝花选钛厂进行了小型试验和工业试验。选钛厂于1997年5月21日至1997年5月25日使用MOS作捕收剂进行浮钛工业试验连续72小时运转，结果可从给矿含TiO222.59%获得浮钛精矿品位47.36%，作业回收率61.55%的指标。

工业试验成功后，国内刊物曾多次报导，谢泽君[89]报告称：MOS捕收剂是微细粒钛铁矿的有效捕收剂，工业试验结果表明：采用一次粗选四次精选可获得精矿品位TiO2 47.9%，回收率59.74%的指标，所用捕收剂MOS是由中南工业大学朱建光教授合成的专家利产品。谢泽君[90]在另一文章中又报导：选钛浮选部分，采用先浮硫后浮钛的原则流程，浮钛部分为一粗一扫四精，用中南大学朱建光教授的专利产品MOSⅡ作捕收剂既确保作业的回收率又减少浮选后的废水处理；张径生[91]等报导：“湖北某药剂厂研制的MOS捕收剂浮选攀枝花钛铁矿＜0.045mm粒径细粒钛铁矿效果好，这些药剂原料来源广，制备工艺简单，用量少，效果好，达到国际水平”，该文在另一页又报导：1997年钛铁矿浮选捕收剂的研究成功，并建成了强磁-脱硫浮选-钛铁矿浮选工艺流程，回收＜0.045mm的细粒级钛铁矿，细粒级（0.045mm）钛铁矿经几十年的试验研究，于1997年得到突破采用MOS捕收剂在弱酸性矿浆中处理细粒级钛铁矿，浮选精矿品位47.3-48%，细粒级钛回收率10%左右，粗粒级细粒级钛精矿总回收率为20%左右，为攀钢钛铁的选矿翻开了新一页。MOS在攀钢选厂使用4年后，MOS研制者、MOS生产厂家、攀钢选厂共同发表了“利用协同效应最佳点配制钛铁矿捕收剂”一文，介绍利用A，B，C三种捕收剂混用时产生协同效应最佳点，三种捕收剂的重量比配成新捕收剂MOS并用它作捕收剂浮选攀枝花细粒钛铁矿。经小型试验、工业试验和四年多的生产实践均得到较好的浮选指标，证明MOS是细粒钛铁矿的良好捕收剂。

MOS捕收剂在攀钛选厂使用从1997年至2007年，实践证明它的确是一种钛铁矿有效捕收剂，但存在一些缺点，例如用量大，在工业试验时调整剂多，因此必须研究更有效的钛铁矿捕收剂。于是三家合作[93]由中南大学朱建光研究新的浮钛捕收剂MOH，湖北石首荆江选矿药剂厂负责生产MOH，攀钢钛业公司选厂负责用MOH作捕收剂浮选钛铁矿试验。经小试成功后，只用硫酸作pH调整剂，MOH作浮钛捕收剂，72小时工业试验结果，可从含18.32% TiO2的给矿，得到品位47.51% TiO2 ,回收率77.66%的钛精矿，效果比MOS好。工业试验成功后，已在攀钢选钛厂推广使用，龙蟒矿冶有限责任公司选厂也采用。          （湖南有色金属研究院 朱一民）