传统资源加工学的研究对象是我们所熟知的矿石或矿物，如硫化矿、氧化矿、黏土矿等，相应的矿物加工方法主要包括重选、磁选、浮选、光电选等。随着资源加工处理对象逐渐变得复杂，逐渐催生了一系列资源加工新方法。

    泡沫提取方法正是随着资源对象的变化而产生、发展和系统化，并日趋受到重视，现如今表现出良好的应用前景。泡沫提取方法最早可追溯到20 世纪60 年代美国物理化学家Langmuir 以及南非Sebba 教授相继提出并发展的离子浮选和沉淀浮选。直至20 世纪90 年代，美国加利福尼亚州立大学大学伯克利分校矿物加工与材料工程团队对泡沫提取技术进行了初步归类，然而，后续研究依然零散且缓慢。泡沫提取方法涵盖了离子浮选、沉淀浮选、吸附胶体浮选、浮游萃取等，主要建立在物理化学、界面分离理论基础上，气泡仍是以传统空气泡为主导。经21 世纪20 多年的研究与发展，在化学、化工、材料等相关技术的推动下，泡沫提取已经形成了较成熟的研究体系，加工对象更加丰富，相关理论与方法研究引起了科技工作者的广泛关注。但遗憾的是，迄今为止，有关泡沫提取理论和方法及相关成果尚未被系统归纳和整理。

▲ 泡沫提取技术的发展演变

    泡沫提取方法兼具泡沫浮选过程的界面分离、提取冶金过程的体相分离、化工过程的速率分离等三重属性。从资源加工方法的角度来看，泡沫提取方法可以说是类选矿(矿物浮选)方法，不同点是研究对象从宏观的物质(矿物、颗粒)转变成微观物质(元素、离子、基团、分子片段)，气(油)泡中气体可以是空气、氮气、二氧化碳或者其他气态介质等，特点是利用溶液中不同物质的物理化学性质及表面亲疏水性差异，通过在液相中形成气泡作为反应的触媒、分散介质、传质介质、富集载体等，实现不同物质组分的提取。泡沫提取技术与各种资源加工、湿法冶金、环境治理等人类生产生活过程密切相关，可在其中得到应用。

    我国在泡沫提取理论与技术方面的前期研究投入不足。作为传统的矿物资源加工与冶金技术研发大国，我国早在20 世纪便已跟踪到泡沫提取方法，早期部分国内学者施引外文文献时也将其称为泡沫分离方法，80～90 年代中南大学研究团队就曾涉足过离子浮选，也将此纳入资源加工学范畴，但研究积累有限。直到2010 年，随着我国资源处理对象发生很大改变以及国家“双碳”战略的实施，泡沫提取技术越来越受到国内学者的重视。目前，泡沫提取技术的潜在优势并未得到充分发挥。因此，亟须深入开展泡沫提取理论与方法的基础研究，与时俱进地创新泡沫提取技术，丰富技术体系和应用领域，提升我国复杂物质资源的加工水平。

▲ MHA-Fe-CTAB 沉淀颗粒的粒径值随剪切作用强度和时间的变化

    在泡沫提取实验过程中，以经过Fe(Ⅲ)及CTAB 调控后的药剂HA 与金属离子螯合聚集体为例进行分析发现，在流体搅拌剪切过程中，流体剪切速率和作用时间是影响絮体颗粒尺寸的主要因素。

    泡沫提取作为一种具有良好应用前景的方法，具有重要的实际意义。

    1. 选冶过程溶液中关键金属的提取富集应用

    关键金属是近年各国从国家发展战略高度提出的新概念，它们是国防、信息通信、高端制造、新能源、节能环保等新兴高技术产业及国家安全战略保障必需的稀贵金属。关键金属选冶过程的各种浓度溶液中，某些性质相似的金属元素或离子，如钨、钼、铼、钽、铌、锆、铪等分离困难，导致选冶过程效率低、能耗高，工艺过程烦琐。泡沫提取技术可根据金属离子间物理化学性质差异，针对性地提取并富集某一种或多种金属离子，使单元操作或工业流程简化，实现关键金属离子的超常规提取及富集。

▲ 选择性沉淀钼与泡沫提取回收铼的反应机理

    2. 冶金化工过程水体污染物的提取与环境治理应用

    在冶金化工等工业废水中，往往含有重金属离子、聚合阴离子、有机物等一系列对环境指标具有严重影响的组分。单一泡沫提取方法或联合其他方法可实现该类组分的有效提取，在实现净化水质的同时也可实现有价组分的回收。这对环境高效治理和复杂资源的回收利用具有重要意义。

    3. 材料化工原材料产品纯化与除杂

    目前，受限于现有冶金化工流程直接制造的原材料纯度指标不达标现状，后续的高端高纯材料制造经常面临前端产品的进一步纯化与高附加值利用难题。泡沫提取可以应用于该类原材料中微量元素的深度分离与纯化。同时泡沫提取方法可以与高端分析测试技术联合起来实现特定组分的提取检测和微量或痕量分析。

    战略金属元素的人工选冶超常富集是关键金属冶金科学前沿。泡沫提取技术为超常富集溶液中关键金属离子提供了新途径。泡沫提取是资源加工对象复杂多样化后产生（1960s南非）、零散发展（1990s美国）、系统完善（近10年中国）的分离富集方法。与常规技术不同，泡沫提取技术包括离子浮选、沉淀浮选、载体吸附浮选、浮游萃取，针对的对象为金属离子/基团、有机分子/片段，不仅具备矿物浮选过程的界面分离、提取冶金过程的体相分离等特点，最突出的是具备化学化工过程的速率分离传质优势，借助气泡推动力作用，过程不受平衡浓度限制。

    针对冶金溶液中金属离子富集难的问题，郑州大学团队从泡沫提取基础范畴、泡沫提取迭代技术、泡沫提取药剂与反应器等方面出发，发展和完善了泡沫提取基础理论与方法，建立了多类型溶液中金属离子的泡沫提取迭代技术体系，构建了金属离子超常富集介尺度调控体系。

▲ 基于先铼后钼分步分离的铼钼泡沫提取机理

    《泡沫提取技术》是郑州大学作者团队整理编写的国内外第一部系统、全面介绍泡沫提取理论基础与关键技术研究进展的学术著作，分为上下两个分册。本书，即《泡沫提取技术(上)》（韩桂洪，刘炯天著. 北京：科学出版社，2023.9）在总结近十年来团队科研与实践经验的基础上，将基础理论与实践结果相结合，重点展示泡沫提取技术特别是在微泡离子浮选、微泡沉淀浮选方面最新的科研和实践进展。

    本书共分为10 章，首先介绍了泡沫提取技术的理论基础，主要包括泡沫提取的提出及发展现状、研究对象及溶液化学、泡沫提取药剂及其作用、气泡在泡沫提取中的作用原理以及制造方法；其次重点介绍泡沫提取关键技术应用，针对矿产资源选冶溶液中金属阳离子、阴离子基团、有机药剂直接泡沫提取技术以及耦合联用技术进行了总结，并介绍了针对复杂资源中关键金属组分(铜、铅、锌、铝、钛、钼、铼、钒、钴和铁)研发的湿法浸出-泡沫提取技术。最后，本书展望了泡沫提取技术开发与利用前景。本书在内容组织上，融入了本团队成员大量的首创性研究成果与独立思考，可为从事资源、冶金与环境领域的科研工作者和相关专业师生提供一定的借鉴。

    本文摘编自《泡沫提取技术（上）》（韩桂洪，刘炯天著. 北京：科学出版社，2023.9）一书“前言”“第0 章 绪 论”，有删减修改，标题为编者所加。

泡沫提取技术（上）/韩桂洪

ISBN 978-7-03-074157-8

责任编辑：刘翠娜 高 微

    《泡沫提取技术(上)》是国内外第一部系统、全面介绍泡沫提取理论基础与关键技术的学术著作。本书可为从事资源加工、冶金环保以及高纯金属材料制备相关专业师生和研究人员提供借鉴与参考。

（本文编辑：刘四旦）