综述：纤维素及其衍生物作为矿物浮选可持续试剂的作用机制与应用

（推荐语）这篇综述系统阐述了纤维素(Cellulose)及其衍生物（如CMC、HEC等）在矿物浮选中作为抑制剂(Depressant)、捕收剂(Collector)、絮凝剂(Flocculant)等五种试剂的应用机制，揭示了其通过配位键/氢键与Fe3+、Ca2+、Mg2+等金属离子的特异性吸附原理，为绿色浮选药剂开发提供了创新思路。

　　

纤维素及其衍生物在矿物浮选中的多功能角色

引言

纤维素作为自然界最丰富的天然聚合物，其可再生和可降解特性使其成为矿物浮选领域极具潜力的可持续试剂。近年来，纤维素衍生物在浮选中展现出作为抑制剂、捕收剂、絮凝剂、分散剂和起泡剂的多重功能，为替代传统有毒化学品提供了绿色解决方案。

纤维素衍生物的结构与特性

纤维素由β-D-葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成，其分子结构中的大量羟基(-OH)为化学修饰提供了活性位点。通过醚化、氧化、胺化等改性手段，可制备出具有特定功能的衍生物：

1. 羧甲基纤维素(CMC)：通过NaOH和氯乙酸处理制得，其羧酸基团(-COOH)能与金属离子形成配位键

2. 纳米纤维素晶体(CNC)：通过酸水解获得，具有高比表面积和可修饰性

3. 羟乙基纤维素(HEC)：非离子型水溶性聚合物，适用于硫化矿抑制

作用机制与应用

抑制剂功能

CMC作为最成熟的纤维素类抑制剂，主要通过两种机制发挥作用：

• 与Fe³⁺、Ca²⁺等形成[Fe-OOC]配位键

• 通过氢键与矿物表面羟基结合

在赤铁矿反浮选中，3 mg/L CMC可使石英回收率降至8%，同时保持87%的赤铁矿回收率。对于含镁硅酸盐（如滑石），CMC的抑制作用随离子强度增加而增强，这归因于静电屏蔽效应。

捕收剂创新

胺化纳米纤维素展现出独特的捕收性能：

• 己胺改性纳米纤维素(HAC)在pH 9时可使石英回收率达88%

• 丁胺纤维素(BAC)对铝土矿的选择性优于传统胺类捕收剂

这类纳米捕收剂通过静电吸附和疏水链协同作用，实现了"一石二鸟"的效果——既增强了矿物表面疏水性，又通过纳米纤维的Pickering效应稳定了泡沫。

絮凝与分散的双重作用

纤维素衍生物可根据需求切换角色：

• 高分子量CMC(700 kDa)能絮凝细粒赤铁矿，减少机械夹带

• 低浓度CNC(5-10 mg/g)可分散蛇纹石，防止其对镍矿物的"罩盖"效应

• 黄原酸纤维素对硫化矿表现出选择性絮凝，铅锌回收率可达99%

可持续性优势

与传统化学品相比，纤维素衍生物具有显著环保优势：

1. 原料可再生：可从棉花(90%纤维素)、木材(40-50%)等生物质获取

2. 低毒性：CMC对水生生物的无效浓度达1-5 g/L，远高于实际使用量

3. 可降解性：在自然环境中能被微生物完全矿化

挑战与展望

尽管前景广阔，纳米纤维素的应用仍面临剂量效率、长期毒性数据缺乏等挑战。未来研究应聚焦于：

• 开发更高效的修饰方法

• 评估工业规模应用的经济性

• 建立完整的生命周期评价体系

结语

从抑制剂到多功能试剂，纤维素衍生物正在重塑矿物浮选的面貌。这种"以自然改造自然"的策略，不仅解决了传统药剂的污染难题，更为实现"双碳"目标提供了新思路。随着改性技术的进步，纤维素基试剂有望成为绿色选矿的标准配置。