浮选第一节浮选基本概念

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浮选第一节浮选基本概念 1.什么是浮选？浮选全称浮游选矿，主要指泡沫浮选。是根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异，从矿浆中借助于气泡的浮力实现矿物分选的过程。 2.浮选的基本过程是什么？现代的泡沫浮选过程一般包括以下作业：磨矿——即先将矿石磨细，使有用矿物与其他矿物或脉石矿物解离；调浆加药——调整矿浆浓度适合浮选要求，并加入所需的浮选药剂，以提高效率；浮选分离——矿浆在浮选机中充气浮选，完成矿物的分选；产品处理——浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。泡沫浮选的过程和基本概念见图60。 图60浮选过程基本概念 在图60中，固体矿物颗粒和水构成的矿浆（矿浆通常来自分级或浓缩作业）首先要在搅拌槽内用适当的浮选药剂进行调和，必要时（在选煤厂）还要补加一些清水或其他工艺的返回水（如过滤液）调配矿浆浓度，使之符合浮选要求。用浮选药剂调和矿浆的主要目的是使欲浮的矿物表面增加疏水性（捕收剂或活化剂），或使不欲浮的矿物表面变得更加亲水，抑制它们上浮（抑制剂），或促进气泡的形成和分散（起泡剂）。调好的矿浆被送往浮选槽，矿浆和空气被旋转的叶轮同时吸入浮选槽内。空气被矿浆的湍流运动粉碎为许多气泡。起泡剂促进了微小气泡的形成和分散。在矿浆中气泡与矿粒发生碰撞或接触，并按表面疏水性的差异决定矿粒是否在气泡表面上发生附着。结果，表面疏水性强的矿粒附着到气泡表面，并被气泡携带升浮至矿浆液面形成泡沫层，被刮出成为精矿；而表面亲水性强的颗粒不和气泡发生粘附，仍然留在矿浆中，最后随矿浆流排出槽外成为尾矿。 图61浮选槽内的浮选过程F-入料K-泡沫精矿T-尾矿O-空气；·-矿粒 3.浮选在选矿生产中的意义是什么？浮选是细粒和极细粒物料分选中应用最广、效果最好的一种选矿方法。由于物料粒度细，粒度和密度作用极小，重选方法难以分离；而对一些磁性或电性差别不大的矿物，也难以用磁选或电选分离，但根据它们的表面性质的不同，即根据它们在水中对水、气泡、药剂的作用不同，通过药剂和机械调节，可用浮选法高效分离出有用矿物和无用的脉石矿物。浮选在各种选矿方法中占主要地位，应用范围极广。不仅可以处理有色金属矿物如铜、铅、锌、钼、钴、钨、锑矿等，也可以处理非金属矿物如石墨、重晶石、萤石、磷灰石、长石、滑石等。同时还可以处理黑色金属矿物如赤铁矿、锰、钛矿等。 相对其它选矿方法而言，浮选的分选效率是比较高的，它能将很贫的原矿选成高品位的精矿，从而大大扩大了矿物资源范围，使一些过去认为不能开发的低品位矿床变成有工业价值的矿床；浮选对于处理细粒浸染的矿石特别有效，这就解决了许多微细矿粒中有用成分的回收问题；浮选还可以获得高质量精矿，回收率较高。例如钼矿的原矿品位很低只有百分之零点一左右，但通过浮选，可以得到精矿品位45％以上；同时浮选法的应用也使矿物资源得到充分的综合利用。 4.判断矿物可浮性好坏的标准是什么？常用来判断矿物可浮性好坏的标准是矿物表面的润湿性(即亲水性和疏水性)。如图61所示。当某种矿物表面不易被水润湿(疏水时)，就认为这种矿物(如石墨、硫)是易浮附或可浮的；当另一种矿物表面被水润湿(亲水时)，就认为这种矿物(如石英)是难浮的或不可浮的。 图61润湿现象 决定矿物自然表面亲水或疏水，主要是矿物破碎后露出新表面的作用力(如键能)的性质不同所决定的。矿物表面所谓“亲水”、“疏水”之分是相对的。为了判断矿物表面的润湿性大小，常用接触角θ来度量，如图61和图62所示。在一浸于水中的矿物表面上附着一个气泡，当达平衡时气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。在任意二相界面都存在着界面自由能，以分别代表固—水、水—气、固—气三个界面上的界面自由能。固—水与水—气两个界面自由能所包之角（包括水相）称为接触角，以θ表示。可见，在不同矿物表面接触角大小是不同的，接触角可以标志矿物表面的润湿性：如果矿物表面形成的θ角很小，则称其为亲水性表面；反之，当!角较大，则称其疏水性表面。亲水性与疏水性的明确界限是不存在的，只是相对的。θ角越大说明矿物表面疏水性越强；θ角越小，则矿物表面亲水性越强。 图61矿物表面润湿现象 5.矿物的表面电性与可浮性有何关系?矿物在溶液中，由于离子的优先吸附、优先解离和晶格取代等作用，可以使表面带电。矿物的表面电性对某些矿物的可浮性会产生影响。影响较大的是那些与捕收剂以静电物理吸附作用的氧化矿物和硅酸盐矿物，如针铁矿、刚玉、石英等。这些矿物的表面电性的符号与矿浆的pH值有关。使矿物表面电位为零时的矿浆的pH值称为这种矿物的零电点。如针铁矿的零电点为pH=6.7，刚玉的零电点为pH=9.1，石英的零电点为pH=3.7等。 当矿浆的pH值小于零电点时，矿物表面呈正电，可用阴离子捕收剂进行捕收。当矿浆的pH值大于零电点时，矿物表面呈负电，可用阳离子捕收剂捕收。必须指出，用黄药类捕收剂捕收的铜、铅、锌等硫化矿，捕收剂与矿物的作用主要靠化学亲和力而不是静电力，所以，矿物表面的电性对浮选作用影响很小，甚至没有意义。另外，一些通过化学作用力与捕收剂作用的非硫化矿，还有一些用烃油类等分子型捕收剂捕收的矿物，进行浮选时，也基本上不受表面电性的影响。 6.浮选药剂在矿物表面有哪些吸附形式?许多浮选药剂是以吸附的方式作用于矿物表面的。浮选药剂在矿物表面的吸附形式有如下几种：(1)分子吸附，即药剂以分子的形式吸附于矿物表面。如中性油在非极性矿物(石墨、辉钼矿等)表面的吸附，双黄药在硫化矿表面的吸附，某些起泡剂(如松醇油、脂肪醇等)在气一液界面的吸附。(2)离子吸附，即药剂以离子的形式吸附于矿物表面。如黄药在方铅矿表面的吸附，羧酸类捕收剂在萤石、白钨矿表面的吸附。 (3)离子交换吸附，指溶液中某种离子与矿物表面上另一种相同电荷符号的离子发生当量交换吸附在矿物表面上。例如，当用Cu2＋活化闪锌矿时，Cu2＋从溶液中吸附于闪锌矿表面，而闪锌矿表面的Zn2＋被交换溶解到溶液中。(4)电性吸附，靠静电力的吸附。例如十二烷基硫酸盐在针铁矿表面的吸附，十二胺在石英表面的吸附。(5)半胶束吸附。对于长烃链的捕收剂，当在溶液中的质量分数较高时，它们的分子或离子吸附于矿物表面后，在范德华力的作用下，非极性基会互相缔合，这种吸附称为半胶束吸附。例如十二胺在质量分数较高时，可在石英的表面形成半胶束吸附。 (6)特性吸附。矿物表面对溶液中某种组分有特殊的亲和力，因而产生的吸附。这种吸附可以不受矿物表面电性的影响，带电离子也可以靠特性吸附作用于带同符号电荷的矿物表面上。利用这种特性吸附，可以为某些药剂在某些矿物表面产生吸附创造条件。例如，在pH=6时，由于刚玉表面带正电(刚玉的零电点为pH=9.1)，不能用阳离子捕收剂胺来捕收。但刚玉表面通过特性吸附吸附了SO4-2后，表面可以由正电改变为负电，便可以用阳离子捕收剂胺来捕收了。 7.矿物的氧化对其可浮性有何影响?矿物在堆放、运输、破碎、浮选过程中都受到空气的氧化作用。矿物的氧化对浮选有重要影响，特别是对金属硫化矿，影响更加显著。研究和实践表明，对于某些硫化矿，在一定限度内，矿物表面轻度氧化，矿物的可浮性会变好。但过分氧化，则使可浮性下降。以方铅矿为例，通过试验证明，新鲜的纯方铅矿(即未受氧化的)的表面是亲水的，与黄药的作用能力很弱，但其表面初步氧化后，与黄药的作用能力增强，变为易浮，但如过分氧化，可浮性反而会下降。除方铅矿外，像黄铁矿，还有铜、锌、镍等硫化矿的可浮性也深受其表面氧化程度的影响。 为了控制矿物的氧化程度以调解可浮性，采取的措施有以下几点：(1)调节搅拌矿浆及浮选时间。实践证明，充气搅拌的强弱与时间长短，是控制矿物表面氧化的重要因素。短期适量充气，对一般硫化矿浮选有利。但长期过分充气，可使某些硫化矿，如黄铁矿、磁黄铁矿可浮性下降。(2)调节矿浆槽和浮选机的充气量。(3)调节矿浆的pH值。在不同的pH值范围内，矿物的氧化速度不同，所以调节矿浆的pH值可以调节其氧化程度。(4)加入氧化剂(如高锰酸钾、二氧化锰、双氧水等)或还原剂(如S02等)促使或抑制矿物表面氧化。 8.选择絮凝的过程及操作要点是什么?选择絮凝是处理细粒矿物的有效措旖。它是在含有两种或多种组分的悬浮液中加入絮凝剂，絮凝剂选择性地吸附于某种矿物组分的矿粒表面，促使其絮凝沉降，其余矿物组分仍保持稳定的分散状态，从而达到分离的目的。矿物的选择絮凝可以分为以下四个阶段：(1)使矿浆中的各种矿物组分充分分散，互不黏附联结，为选择性絮凝创造条件。为达此目的，往往需要向矿浆中加入分散剂，如水玻璃等。(2)加药。根据被絮凝的目的矿物，加入适当的絮凝剂。絮凝剂配成0.1%的稀溶液加入，加入絮凝剂后，要使其在矿浆中充分弥散和分布均匀。为提高其选择性，必要时要加入适当的调整剂。 (3)选择絮凝。絮凝剂对目的絮凝矿物进行选择性絮凝。在此过程中要注意以下几点：①搅拌一般是分阶段进行，先快搅，以利药剂充分分散，然后慢搅，以利于絮凝剂对矿物进行选择吸附絮凝；②矿浆要稀，以利于絮凝物干净，减少粘带其他矿物；③絮团不能过大，以防止夹带杂质。(4)沉降分离。当絮团达到一定大小时，即进行沉降分离。在此阶段要注意沉降速度和沉降时间：①沉降速度要慢，以防止杂质带入沉降物中。有时为了在沉降过程中使絮团释放出夹杂物，可以利用微弱的上升水流冲洗絮团；②沉降时间要适当。沉降时间短，沉降的絮团较纯，但这会影响回收率。沉降时间长，则杂质也沉降，使絮凝矿物质量受到影响。这要根据对絮凝矿物产品的质量要求来定。如果经一次絮凝产品达不到要求，可将得到的絮团再分散和再絮凝。 9.浮选矿浆中固相、液相、气相的特征是？所谓固相就是指磨细的矿粒；液相就是指水和溶液；气相就是指弥散的气泡。固相的特征是：1)矿物种类及组成形式较多：往往有好几种有用矿物和脉石伴生在一起，就形状而言，矿粒有方形、柱状、片状及不规则棱角状；2)粒度范围宽：矿粒最粗时可达0.8～1mm，细的则在5μm以下；3)粒数多，表面积大：每升矿浆可达几千万粒以至近亿粒。由于细粒数目多，所以固相的表面积就很大； 液相的特征是：1)水与矿浆中的固相和气相发生作用。矿石中常含有各种可溶性盐类溶解于水中；2)在工业用的天然水中，常含有可溶性盐；3)在水中溶有氧、氮、二氧化碳等。所以说浮选矿浆中的液相并不单纯是水，实质上是溶液，它对浮选有很大影响。气相的特征是：1)空气在矿浆中呈微细弥散状的气泡，可以携带矿粒上浮。2)空气可以在矿浆中反复溶解和析出。3)空气中的氧对矿物的可浮性有很大影响。 10.提高浮选速度的意义及措施是什么？浮选速度是指达到一定回收率(或浮选机单位生产能力)时，所需要的浮选时间。提高回收率和缩短浮选时间，也就是提高浮选速度。提高浮选速度的主要措施有：1)合理的调整药方，特别要注意起泡剂的用量。一般说来，稍微增加些起泡剂就会促进浮选速度。但必须注意：过量的起泡剂会减低选择性，所以，在精选时和捕收剂量较大的情况下，更应该注意起泡剂的用量不要过量。 2)在适当范围内，增加浮选机叶轮转速，减低槽子深度，使叶轮和盖扳间隙缩小等增加充气量的措施，都可促进浮选速度。3)尽快使矿浆通过浮选槽。串联槽要比并联槽快，也有利提高浮选速度。4)精选槽的大小必须适当。一般说精选槽尺寸不能太大。精选槽子太大，使矿浆在槽中停留时过久。不仅会使精矿泡沫贫化，并且也减低了浮选速度。5)控制适当的矿浆浓度，可以得到最大的浮选速度。 11.什么是正浮选、反浮选、优先浮选以及混合浮选？一般的浮选多将有用矿物浮入泡沫产物中，将脉石矿物留在矿浆中，通常称为正浮选。但有时却将脉石矿物浮入泡沫产物中，将有用矿物留在非泡沫产物中，这种浮选称为反浮选。如果矿石中含有二种或二种以上的有用矿物，其浮选方法有二种：一种是将有用矿物依次地一个一个的选出为单一的精矿，此种方法称为优先浮选；另一种是将有用矿物共同选出为混合精矿，随后再把混合精矿中的有用矿物一个一个地分选开，此种方法称为混合浮选。