《Minerals Engineering》：Oily collector emulsions in mineral flotation: Recent advances
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油性收集剂乳液在矿物浮选中可提高性能并减少试剂消耗，综述了机械剪切、超声、喷射及耦合乳化技术的制备方法，对比了滴尺寸、界面张力、稳定性等理化性质，分析了O/W、W/O及Pickering乳液对浮选机理的影响。未来需发展多场耦合乳化设备、实时监测技术及可降解稳定剂。
周少奇|王思进|高吉轩|倪超|谢光远|M.A. Deyab|Alessio Zaccone|Bu向宁
中国矿业大学化学工程与技术学院，煤炭加工与高效利用重点实验室（教育部），徐州221116，中国
摘要
油基捕收剂乳液已成为提高浮选性能和减少细粒及低品位矿物加工中试剂消耗的有效方法。本文系统总结了乳化捕收剂的制备、表征和浮选机制的最新进展。比较了包括机械剪切、超声波、喷射和组合方法在内的各种乳化技术，在滴径控制、能源效率和可扩展性方面的差异。从多个角度讨论了乳液性质的表征，包括滴径分布、界面张力、稳定性评估以及浮选过程中影响稳定性的关键因素。进一步分析了乳液性质对浮选行为的影响。油滴大小决定了捕收剂的分散性和颗粒-气泡相互作用，不同类型的乳液表现出不同的机制：油包水（O/W）系统有助于细颗粒的附着，水包油（W/O）系统促进选择性团聚，而由固体颗粒稳定的Pickering乳液具有更好的稳定性和环境相容性。
最后，本文概述了未来的研究方向，强调了需要基于CFD模拟的多场耦合乳化装置、乳液动力学的实时监测以及可生物降解或基于颗粒的稳定剂的设计。这些见解为开发高效、稳定和环保的乳化捕收剂提供了理论和技术基础。
引言
基于非极性烃类的油基捕收剂，如煤油和柴油，已被广泛用于煤、石墨和钼矿等天然疏水矿物的浮选（Chen和Peng，2022；Gao等人，2025；Kong等人，2024；Yi等人，2021）。这些捕收剂通过在矿物表面形成疏水膜来促进其与气泡的有效附着和后续分离（Ge等人，2024）。然而，传统的油基捕收剂存在一些缺点，包括在水浆中的分散性差、在矿物表面的吸附效率低以及回收细颗粒的效果有限（Li等人，2025；Kong等人，2024）。因此，通常需要高剂量才能获得满意的浮选效果，从而导致试剂消耗增加和加工成本上升（Xia等人，2026；Cao等人，2021）。为克服这些限制，提出了将油基捕收剂乳化作为一种有前景的方法（Wang等人，2024；Hornn等人，2020；Wei等人，2025）。通过提高浮选矿浆中的分散性和可控的润湿性，乳化捕收剂可以显著提高选择性和回收率。由于具有较大的表面积和改进的扩散行为，乳化系统在细颗粒、低品位矿石和复杂矿浆环境中的浮选表现更为优越（Nie等人，2022；Li等人，2015；Kong等人，2025；Zhu等人，2020）。
乳液是由油、水和水稳定剂组成的多相系统，通常根据连续相的不同分为油包水（O/W）和水包油（W/O）类型（Cao等人，2021）。O/W乳液以水为连续相，更适合在浮选矿浆中稳定分散，而W/O乳液可能有助于在特定矿物系统中更好地包裹疏水捕收剂（Gao等人，2023）。除了结构分类外，乳液还可以根据滴径分为宏观乳液和微乳液。宏观乳液的滴径通常在0.5到50微米之间，不透明或呈乳白色，在显微镜下可见（Rokade和Kakade，2023）。这些乳液在热力学上不稳定，需要外部能量输入才能形成。相比之下，微乳液的滴径通常在10到200纳米之间，肉眼看起来透明或半透明，是热力学稳定的系统，具有较高的溶解能力和自乳化行为（Rokade和Kakade，2023）。然而，许多在浮选应用中报道的“微乳液”实际上是通过高剪切混合或超声波处理产生的动力学稳定纳米乳液，缺乏真正微乳液的自发形成和稳定性（Kong等人，2024）。
乳液的物理化学性质受多种因素影响，包括乳化剂的类型和浓度、油水比例、乳化方法（如搅拌、超声处理、剪切）以及溶液的pH值和离子强度（Mcclements，2007）。这些参数决定了关键特性，如滴径分布、界面势（ζ-势）、稳定性和在矿物表面的吸附行为（Cao等人，2021）。例如，较小的滴径提供了更大的比表面积，有助于在矿物颗粒上形成均匀的疏水膜（Wang等人，2024）。ζ-势的变化反映了乳液滴与带电矿物表面之间的静电相互作用，影响选择性吸附（Zhu等人，2009）。此外，界面张力、流变行为和乳液稳定性也在决定浮选效率方面起着重要作用。这些相互关联的性质共同决定了乳基捕收剂在不同浮选条件下的性能和行为（Xiao等人，1987）。
随着对乳液捕收剂结构调控及其对浮选行为影响的研究不断深入，越来越清楚地认识到，乳液性能不仅取决于油水比例和滴径特性，还取决于所使用乳化剂的性质和界面功能。传统表面活性剂主要通过降低界面张力和促进滴破裂来促进乳化；然而，浮选乳液的长期稳定性和功能性能更多地由吸附的界面层的机械强度和流变性质决定，这些性质决定了抗变形、排水和聚集的能力（Fuller和Vermant，2012；Langevin，2000）。此外，许多传统表面活性剂的毒性和较差的生物降解性限制了其在环境友好型矿物加工中的应用。为此，人们越来越关注绿色乳化剂的开发和利用（He等人，2025；Al-Sakkaf和Onaizi，2024）。可生物降解和植物来源的表面活性剂提供了具有较低生态风险的替代品，而引入固体颗粒稳定剂促进了Pickering乳液在矿物分离中的应用（Gao等人，2022；Bu等人，2023；Avazpour等人，2021）。这些乳液通过颗粒吸附形成的机械强度高的界面膜而稳定，提高了在复杂分离系统中的稳定性和环境适应性。
基于这些不断发展的研究，之前的综述总结了油基捕收剂乳液在浮选中的应用，主要关注了受表面活性剂、固体颗粒和电解质影响的乳液形成机制和稳定性因素（Cao等人，2021）。然而，对乳液表征方法的系统处理、乳化剂类型的明确分类以及不同乳液类型对浮选性能影响的比较讨论仍然有限。本文全面整合了乳液制备策略、性质表征技术和乳化剂设计的最新进展，特别强调了乳液性质如何调节浮选效率和选择性。此外，还讨论了先进乳化技术和可持续浮选试剂开发的当前挑战和未来方向。
部分摘录
机械剪切乳化
机械剪切是应用最广泛的乳液制备方法之一，因为它简单、可扩展且设备要求低（Zhou等人，2022）。该技术已广泛应用于食品加工、能源系统和化妆品等领域。在这种方法中，油相和水相受到叶轮或机械搅拌器产生的剪切力的作用，使油相分散成细小滴
乳液性质表征方法
乳液的物理化学性质是连接乳化过程和浮选性能的关键桥梁。关键参数如滴径、乳液稳定性和界面特性不仅决定了乳化系统内试剂的分散状态和相互作用行为，还直接影响其在矿浆环境中的扩散、迁移和吸附动力学
用于乳化油基捕收剂的乳化剂
浮选乳液的稳定性受物理、化学和环境因素的共同影响，这些因素共同决定了乳化捕收剂在矿浆系统中的结构完整性、分散行为和吸附性能。主要影响因素包括滴径和分布、油水比例和性质、矿浆化学性质（pH值、离子强度、温度）以及乳化剂的类型和浓度（Xu等人，2024）。在这些因素中，
油滴大小和乳液类型对浮选性能的影响
在前一节中，讨论了各种类型的捕收剂乳液及其形成机制，强调了乳化剂组成和制备条件如何控制乳液的微观结构和稳定性。然而，除了它们的物理化学形成特性外，乳液的界面行为（如滴径、分散状态和稳定模式）在决定浮选效率方面也起着决定性作用。
结论与展望
乳化捕收剂在提高浮选效率、减少试剂消耗和通过调节油分散性和界面行为来提高选择性方面展示了巨大潜力。从O/W和W/O系统向HIP W/O和Pickering乳液的逐步发展代表了浮选试剂设计的一个重大进步。这些系统表明，通过界面工程可以根本性地改善浮选性能，而不仅仅是增加试剂用量
CRediT作者贡献声明
周少奇：资金获取、正式分析、数据管理、概念构思。王思进：方法论、研究。高吉轩：资源、项目管理。倪超：资源、项目管理。谢光远：验证、监督。M.A. Deyab：撰写——审阅与编辑、可视化、正式分析。Alessio Zaccone：撰写——审阅与编辑、可视化、正式分析。Bu向宁：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、可视化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国中央高校基本科研业务费（2025-00343）的支持。
