（采矿课件）第五篇浮选.ppt

1、 课程的内容安排课程的内容安排 第一章 浮选基本概述 第二章 浮选理论 第三章 浮选药剂 第四章 浮选设备 第五章 浮选工艺 第六章 典型浮选流程学学 习习 方方 法法 理论联系实际 天道酬勤 善于思考，要多问“为什么？”动手做实验，不怕吃苦相关的课程相关的课程物理化学 表面化学胶体化学 流体力学无机化学 有机化学矿石学基础 分析化学参考资料 国外金属矿选矿 矿冶工程 浮选过程的物理化学冶金工业出版社，国外选矿快报 化工矿物加工与利用 选煤技术 煤炭加工与综合利用 有色金属（选矿部分）1983 浮选北京：冶金工业出版社 选矿药剂概论-邓玉珍，北京：冶金工业出版社 浮选过程物理化学基础-格列姆博

2、茨基，北京：冶金 工业出版社 晶体的结构及晶体的性质 浮选药剂见伯熙.浮选药剂作用原理及应用王淀佐，北京：冶金工业出版社 浮选溶液化学 王淀佐成绩评定 1、平时作业占5%2、平时提问占5%3、实验课（包括实验报告）占20%4、考试成绩占70%第一节 浮选及浮选过程 第二节 浮选发展历史 第三节 浮选的特点 第四节 浮选法在选矿中的地位 第五节 浮选在贵州矿业发展中的地位浮选在贵州矿业发展中的地位 1、什么是浮选？浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异，使矿物颗粒选择性地向气泡附着的选矿方法。对浮选有较大影响的表面性质主要有：湿润性、电性、吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等等。第一节 浮选及浮选过程2

3、 老的浮选概念主要有三种：1 全油浮选：1860年由英国人Willian Haynis首先取得专利权。分选作用主要在油-水界面发生，疏水矿粒进入油相，亲水矿粒进入水相。1898年这种工艺用于工业生产。2 表层浮选：1907年由马克魁斯通（Macquiston）首先取得专利权。分选作用主要在水-气界面发生，疏水矿粒浮在水面上，亲水矿粒沉入水中。以上两种浮选因其是在两相界面发生，因此又称为界面浮选。3 泡沫浮选：1902年由Potter首先取得专利权。分选作用主要在气-水-固三相界面发生，疏水矿粒念附气泡上浮，亲水矿粒留于水中。泡沫浮选是一个将细粉碎后的有价矿物与其共生的脉石分离的过程。该过程是建

4、立在经过适当准备的表面对气泡的亲和力的基础上的。将空气引入矿浆产生气泡，矿浆由细分散于水中的矿石形成，矿浆的水中含有起泡剂。对气泡有特殊亲和力的矿物上升到表面进入泡沫，于是与被水湿润的那些矿物分离开。在选矿过程中，矿石必须首先被粉碎，使共生的有价矿物成份从无用的脉石物质解离出来。颗粒粉碎，通常达到大约208m（65网目），将矿物粉碎到这样的粒度，以便可以容易地被气泡升举。过程 碎磨搅拌槽（加药剂，矿物颗粒与药剂作用）浮选机（搅拌使矿浆悬浮，产生细小气泡）携带矿粒升到矿浆表面完成浮选分离(正浮选工艺：矿化泡沫即精矿，槽底物即尾矿；反浮选工艺：矿化泡沫即尾矿，槽底物即精矿）产品脱水（浓缩、过滤、有

5、时也干燥）l 矿物的浮选过程是在固（矿物）、液（水）和气（气泡）三相界面上进行的，进行这一过程的关键在于：矿物表面性质（润湿性）差异，从矿浆中析出足够量的稳定而细小的气泡；有用矿物（欲浮矿物）有充分的机会与气泡群碰撞，并牢固地粘附在气泡上被浮到矿浆的表面，脉石矿物虽有机会与气泡碰撞，但不粘附，遗留在矿浆中，在这里气泡是分选的媒介，同时又是运载工具。第二节 浮选发展历史 自1906年发布第一个具有现代泡沫浮选特征的专利（Sulman and pickard,美国专利8351201/1906）至今已有近百年的历史。现在泡沫浮选已成为最重要的和应用最广泛的一种选矿方法。可应用于以前认为没有工业利用价

6、值的低品位的及结构复杂的矿物。最初用于硫化矿物，逐渐发展到用于氧化矿物和某些非金属矿物和煤炭、石墨等。以至扩展到环保、化工、食品、材料、医药、生物等领域。但是常规的泡沫浮选有其局限性，它的有效分选粒度基本上在0.30.01mm（对煤炭0.50.03mm）超出此粒度范围泡沫浮选的效果很差。大于0.30.5mm的颗粒，其它物理分选法有较好的适应性。近年发展起来的泡沫分离法（foam fractionation）对0.51.0mm的颗粒具有良好的应用前景。小于0.010.03mm的微细颗粒迄今也已有一系列成功的分选工艺，近年来利用相界面实现分选的工艺过程发展到可以分离胶粒、离子、分子等更微小的颗粒领

7、域，如电泳分离、离子浮选等。浮选领域的进展 近二三十年来，浮选领域的进展是：1.浮选机的不断改进和大型化 2.新药剂、新工艺不断涌现 3.浮选理论的研究不断深入追溯浮选的发展历史，主要经历了四个阶段：1860年1902年，全油浮选法为主要时期，效率底，耗油大。1902年1912年，除全油浮选外，出现了表层浮选和泡沫浮选，并在方法砂锅内不断改进、完善。1912年1925年，是泡沫浮选与其他浮选竞争，并取得优势的时期。这一时期内：人们通过生产实践和反复的比较发现，由于气泡的引入是矿粒分选效率大为提高，尤其是1910年机械搅拌式浮选机的制造成功，1912年正式投入使用以后，人们开始偏向使用泡沫浮选。

8、二 浮选发展历史 同时，随着化学工业的发展，人们开始设想用化学试剂来改变矿物的可浮性，因而浮选药剂业不断地得到了发展。比较重要的有：1913年发现重铬酸钾用于抑制方铅矿；硫酸铜活化铅锌矿；1921年采用有机化合物作捕收剂；1922年用氰化物作抑制剂抑制硫化矿；1924年用脂肪酸作氧化剂的捕收剂；1925年黄药的合成并作为硫化矿的捕收剂，使得泡沫浮选的分选效率大大优于全油浮选和表层浮选。从而摆脱了竞相争艳的局面，以至于当我们现在谈到浮选是一般都是指泡沫浮选二 浮选发展历史1925年至今，是泡沫浮选在理论与实践上蓬勃发展时期。1930年起，对各种矿物的可浮性开始进行全面的研究；1940年前后开始了

9、煤泥的大规模浮选，使浮选的范围由硫化矿推广到氧化矿、非金属矿、以及现在的稀有金属矿。由于浮选依据的是矿物表面性质，而表面性质是多样的，而且对于每一种矿物之间都必然存在某些差异，更何况采用了化学药剂的处理，因此，原则上浮选可以分选自然界中的各种矿物，浮选的生命力及其广阔的前程也正在于此。近几十年来，浮选已经不再局限于矿物加工工程，而向其他领域发展，在化学工业、造纸工业、农产、食品工艺及废水处理等方面有着广泛的应用。第三节第三节 浮选的特点浮选的特点应用广泛；分选效率高、富集比高；有益于矿产资源的综合利用；分选粒度细，前途广阔，处理细粒浸染的矿物特别有效。浮选是资源加工技术中最重要的技术，由于浮选

10、法所取得依据决定，它的应用前景是极为广阔的，几乎所有的矿物都可以采用浮选法从矿石中分离出来，同时可加工处理二次资源及非矿物资源。涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉学科领域。随着浮选的不断发展，目前，浮选已不局限于冶金矿山，在化工、造纸、食品、农业、医药、工业废物、废水诸方面都有着广阔的应用前景。分选效率高主要可以在以下方面可以看出来：1、可适于选别低品位矿石，且富集比高，如：辉钼矿浮选，原矿品位仅为0.03%，经过浮选可达到45%左右的钼精矿，其富集比达1500。这是用重、磁选法无法达到的

11、指标，因而，大大扩大了矿物资源的范围，把过去不能开采的矿床变为有价值的工业矿床。2、对呈微细粒嵌布的矿石特别有效，因而解决了许多微细矿粒中有用成份的回收问题。浮选方法、依据决定了浮选法有利于处理共生复杂的矿石，利用它们之间的表面性质的差异，通过人的处理，可有效地分选多种有用成份。因而对矿产资源的综合利用是极为有效的方法之一。分选粒度的下限，浮选中目前定为10微米，有些比重大的重矿物甚至可以达到5微米。第四节浮选法在选矿中的地位第四节浮选法在选矿中的地位 浮选法原则上可选别所有矿石。目前，每年经浮选处理的矿石已超过十亿吨。可以肯定的说，浮选法是一种最重要的选矿方法，预计今后还会得到更广泛的应用。

12、可选别各种黑色、有色、稀有金属、贵金属矿物100多种有用矿物。对贫矿、细粒矿、杂矿石有更大适应性。目前，回收率60的项目都被禁止，已从矿业扩展到其他领域。除浮选矿石，目前，浮选广泛应用于冶金、化工、造纸工业、农产品及食品工业、医药微生物、工业废物及废水处理等方面。冶金工业产品浮选，如铜镍混合矿、炼铜炉渣、阳极泥等的浮选、锰矿石中伴生Ag(740g/t)的富集回收。造纸工业：纸浆废液中回收纤维素、废纸再生中脱油墨。化学工业：回收肥皂厂的油脂，浮选染料等。农产品及食品工业：从黑麦中分出角麦，牛奶中分出乳酪等。医药微生物：从水中脱除寄生虫卵，分选结核杆菌和大肠杆菌等，分离细胞。工业废物及废水（二次资

13、源）：自然矿产的最大特点是数量的有限性和开发的一次性，因此“资源的循环使用”是最大的节约。“三废治理，环境保护”是目前全世界共同关心的问题。例如，我国全国固体废料已堆有80多亿吨，占地90多万亩，目前固体废料利用节约24，每年有76左右的固体废料堆存（引起资源和环保问题）。如粉煤灰的综合利用首先得用浮选法回收碳，而省内目前是空白，省外已蓬勃开展。以贵铝为例，目前已堆存200万吨，每年排放15万吨，堆场建设费6元/吨。水是人类宝贵的资源，一般来说，工业产值每增长1，工业废水增加0.65，我国水资源不丰富，人均占水量只相当于世界人均占水量的25，随着工业的发展，用水量加大，排放的污水量会增加，反过

14、来又加大了对原有水源的污染。因此水资源的合理利用与污水的治理已成为当务之急。CF型超效浮选装置系列便是目前污水处理的有效设备。贵州省矿产资源丰富，在贵州这仅占全国总面积1.84%的地方，至今发现的矿产达110种以上，发现各类矿床、矿点3000余处。其中76种已程度不同地探明了储量，全省探明储量的产地达1338处，这些矿种中“煤、磷、铝、锑、金、锰”构成贵州主要的矿产资源优势。根据全国保有储量对比排序，贵州有40种矿产排列全国前十位，其中29种矿产列第一至第五位，22种列入第一至第三位。全省已探明矿产价值3亿万元以上，人均8.2万元，居全国第八位，单位国土面积的矿产潜在价值和人均占有量，高于全国

15、平均水平，在西部12省区中居前列，发展矿业在贵州具有广阔的前景。第五节第五节 浮选在贵州矿业发展中的地位浮选在贵州矿业发展中的地位四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 贵州作为矿业大省，煤、磷、铝、电是我省四大支柱产业，但是，优势矿产资源却未能得到充分和合理的开发利用，资源优势未能变成经济优势，大量的矿产资源流失。长期以来，我省矿业以采矿为主，为追求短期效益而采富弃贫、采易弃难，加之浮选技术水平低、成本高，导致我省矿产资源存在有用成分回收率低、综合利用率低、储量利用率低等问题，且大量难选矿产资源成为“死宝”而未得到利用，仅资源回收率就只有国家规定回收指标的三分之一。我省现阶段矿业发展的状况与一个矿

16、产资源大省的地位不相称。目前资源的合理开发、能源的高效利用和生态环境的改善已成为促进经济和社会协调发展的重要因素，矿物加工工程正在发挥重要的作用。由于矿产资源的不可再生性，矿山普遍存在供矿危机，随着高品位矿产资源不断枯竭，大量低品位的矿物只能靠矿物加工技术才能得以利用。煤、磷、铝是我省的支柱产业，也是现实优势资源，还是我省发展战略的主要依托资源。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 我省煤炭资源储量大、种类全、埋藏浅、煤质优良，被誉为“江南煤海”，煤炭储量处在全国第五位，达492.48亿吨，煤炭的蕴藏量为江南9省之和，含煤地层主要为二叠系上统，含煤面积7万平方公里。2005年我省生产原煤1.08亿

17、t，在全国排第六位，具有明显的区位优势，目前已开发利用储量占总储量的12%，后备储量较大。当前，要发展洁净煤技术，为炼焦工业提供原料，必须进行选煤，选煤具有很大的经济效益和环境效益，随着“西电东送”作为西部大开发的一项重要战略措施的实施，发展选煤业可加强我省能源优势。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 随着国家对环境保护的重视，特别是对大气中二氧化硫造成的酸雨污染更为关注，对生产煤层硫分大于3%的矿井，逐步实行限产或关停，新建、改造含硫分大于1.5%的矿井，应当配套建设相应规模的煤炭洗选设施，另外,在我国各大、中城市，以及经济发达地区，一般要求硫分介于0.51%，灰分小于20%，而从我省煤炭资源

18、赋存情况来看，大部分原煤的硫分都大于1.5%，按要求都应配套建设选煤厂，而目前我省除在建的金佳选煤厂为动力煤选煤厂外，其余均为炼焦煤选煤厂，在今后一段时间内将会建设一批选煤厂。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 贵州磷矿分布广泛，全省46个县市均有产出，以瓮福、开阳、织金最为丰富，现有储量26亿吨，占全国总储量的1/6，排名全国第三位，全省磷（P2O5）含量平均达22%，瓮福磷矿是国内少有的特大型中低品位磷矿石矿山，是我国目前最大的磷矿石采选联合企业，磷（P2O5）平均含量26%，现有储量占全省总储量的1/3。这些矿石都必须经过选矿才能得到含P2O5大于30%的富矿；织金磷稀土矿13亿吨的储量（

19、平均品位仅18%左右），也因矿物加工技术问题未解决而无法进行伴生稀土的综合回收；开阳的磷矿石原矿品位一般都在30%以上，暂时不需要选矿。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 截止1999年底，我省铝土矿保有储量尚存4亿吨，能经济地开发利用的露采储量只有1亿吨。按国家规定的回收率，以2005年达到年产400万吨矿石的规模计算，这1亿吨露采储量尚可满足25年的需求，我省非国有矿山资源回收率不足20%，如果继续用这种方式，按每年400万吨矿石的需求量开采，则保有的1亿吨露采储量只能维持5年，5年以后我省的铝业就成无米之炊了，年产45万吨的规模的贵州铝厂存在很大的供矿危机，并且在现有的铝土矿露采储量中,大

20、部分为A/S在56、Al2O358%的普铝矿石，猫场的地下矿床，A/S大部分在8以上，但含硫大于0.7%，这类矿石资源难于满足氧化铝拜尔法生产，必须通过选矿方法脱出矿石中硫化矿和含硅矿物，才能提高铝土矿的质量，使A/S达810，含硫小于0.5%。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 黄金：贵州是国内首先发现的有工业价值的微细粒金矿省区，属产金大省，主要有红土型和卡林型两类金矿，卡林型金矿进一步分为以沉积岩和火山碎屑岩为容矿岩石两种类型。现已探明储量150吨，远景储量500吨，全省黄金资源主要以微细粒浸染型原生金矿为主，除少部分为砂金矿(如天柱金矿等)及氧化矿(如老万场金矿、紫木凼金矿上部氧化矿)外

21、，90%以上属微细粒浸染型原生金矿，它主要分布在黔西南地区(136吨)，目前已发现紫木凼、烂泥沟、板其、丫它、泥堡、戈塘、苗龙等7个较大矿床。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 作为全国黄金十大重要生产基地之一，国家已把我省列为黄金工业拓展的新基地，制定了“北矿南下、东矿西移”黄金工业布局的战略转移。我省黄金工业在“十五”规划目标中指出，计划五年内规划投资109020元，新增生产能力6645公斤，确保2005年产金21.2万两，省委、省政府把黄金工业作为可持续发展的新的经济增长点予以重视和培育,目的就是要通过发展黄金,振兴地方经济,富民兴黔,投向方兴未艾的贵州黔西南微细粒金和黔东南岩金的开发,促

22、使贵州黄金工业实现从资源优势转换为工业优势和经济优势的战略升级。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 锑矿：30多万吨的储量，主要分布于晴隆、独山、三都，但是，晴隆的锑矿资源已枯竭，入选的矿石品位越来越低，氧化率越来越高，对现有浮选技术提出了更高的要求。硫铁矿：毕节的硫铁矿资源最为丰富。可以预计，作为生产硫酸原料的硫铁矿资源的开采利用将得到较快的发展。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 非金属矿：我省非金属矿丰富且用途广泛，作为冶金辅助原料矿产的有石灰石、菱镁矿、水镁石、粘土、叶腊石、石墨、铁矾石、蓝晶石类矿物、白云石、黄石、水晶石等，其中石灰石、粘土、石墨、白云石等具有较大的生产潜力，我省每年有3

23、万吨的非金属矿开采量，但缺少矿物加工工程技术人才，非金属矿深加工技术急待提高和发展，常有“低价卖出原矿而高价买入加工产品”的现象，也有“一流的资源、二流的价格、三流的技术”之说。今后十年，我国非金属矿将优先发展国内急需、国际市场畅销、创汇率高的产品，包括：饰面石材、高岭土、石墨、膨润土、重晶石、石棉、石膏、硅灰石。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 工业废渣：目前资源的合理开发、能源的高效利用和生态环境的改善已成为促进经济和社会协调发展的重要因素，我省每年排放工业废弃物3000万吨，(其中化工渣占500600万吨)，累计占地近900万平方米。以粉煤灰为例，我省粉煤灰的年排量将近400万吨,粉煤灰

24、综合利用率仅30%左右，而在上海等地区已超过100%，粉煤灰原灰供不应求(8090元/吨)，而贵阳电厂的粉煤灰仅10元/吨，贵州铝厂的粉煤灰则为0元/吨。由于锅炉的燃烧方式不同，湿排粉煤灰中未燃尽碳含量很高，常达20%以上，不能综合利用，这就需要浮选技术来进行分选，才能资源化和建材化。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 城市垃圾：城市垃圾每年以10%的速度增长，其处理在很大程度上也取决于矿物加工技术。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 西部大开发提出要利用自然资源优势，发展特色经济和优势经济，特别是科学合理地开发利用和有效保护矿产资源和能源，变矿产资源优势为经济优势，这预示着我省的矿业生产在今后相

25、当长的一段时期内将有长足的发展，这同时要求我省的矿业技术必须紧紧跟上经济发展的步伐。矿业的发展，依赖于矿产资源的储量和高效的开采技术及深加工技术。在中国西部地区外商投资优势产业目录中，贵州省的11个优势产业中就有5个产 业涉及到煤炭、钛、低品位难选冶金矿、钡盐以及磷矿的加工应用技术开发及产品生产。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 针对我省矿产资源特点，发展具有贵州特色的浮选技术，实施将生物技术用于传统矿业，可大大解决环境污染问题。加强浮选技术，在贵州西部大开发中依靠矿产品产值作为新的增长点发挥作用，提高社会效益和经济效益。经过几十年的发展,浮选已从一门纯工程技术向工程科学转化,目前,浮选的三大

26、理论(润湿理论、吸附理论及双电层理论)已经初步形成。随着我国工农业的飞速发展，对金属的需求量也越来越大，而矿产资源属不再生资源，矿业开采的矿床趋势朝着贫、细、杂方向发展，矿石的分选难度也必将越来越大，因此，可以预见浮选法的应用前景也将在一定时期内更加广阔。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位第一节 浮选理论之一 -润湿理论 润湿是自然界常见的现象。任意两种流体与固体接触，所发生的附着、展开或浸没现象（广义的说）称为润湿过程。其结果是一种流体被另一种流体从固体表面部分或全部被排挤或取代，这是一种物理过程，且是可逆的。如浮选过程就是调节矿物表面上一种流体(如水)被另一种流体取代(如空气或油)的过程(即

27、润湿过程)。判断矿物表面润湿性的大小,常用接触角表示，接触角的大小随着疏水程度的增大而增加，颗粒疏水性越高，越容易被稳定气泡吸附。接触角是反映矿物表面亲水性与疏水性强弱程度的一个物理量。成为衡量润湿程度的尺度，它既能反映矿物的表面性质,又可作为评定矿物可浮性的一种指标。SASWW ACOSl接触角的大小与 固-气(SA),固-液(SW)以及 液-气(WA)界面的表面张力有关，平衡状态时如右图所示。l当气泡在矿物表面附着（或水滴附着于矿物表面）时，一般认为其接触角处为三相接触，并将这条接触线称为“润湿周边”，在接触过程中，润湿周边可以是移动的，或者变大，或者缩小，当变化停止时，表明该周边上的三相

28、界面的自由能（以界面张力表示）已达到平衡，此时在润湿周边上任一点处，自液气界面经过液体内部到固液界面的夹角叫“平衡接触角”（简称接触角），用表示。SASWWACOSSAAirSolidWASW 在一定条件下，wA值与矿物表面性质无关，可看成恒定值，故的大小取决于SA-sw的差值大小，若矿物表面与水分子作用活性较高（亲和力强），致使sw很低，同时若空气与矿物表面亲和力较弱，SA就高，这样SA-sw差值就大，cos值大，而值小，反映出矿物表面有较强润湿性（亲水性）。反之，若SA-sw差值小，cos值也小，而值大。反映出矿物表面亲水性较弱（疏水性强）。极个别的SAsw表示空气对矿物的亲和力比水大，这

29、时900。是反映矿物表面亲水性与疏水性强弱程度的一个物理量。成为衡量润湿程度的尺度，它既能反映矿物的表面性质又可作为评定矿物可浮性的一种指标。理想润湿状态：0完全不润湿：1800通过实验测得部分矿物的接触角如表1。表1 部分矿物的接触角 矿物名称0矿物名称0硫78黄铁矿30滑石64重晶石30辉钼矿60方解石20方铅矿47石灰石010闪锌矿46石英04萤石41云母0由表可以看出,大部分矿物是亲水的。表1所列值与实际浮选的可浮性次序大致相当，故通过对矿物值的测定与研究，即可掌握各个矿物的可浮性，由表1也可知，大部分矿物是亲水的，只有少部分为天然疏水的。一般地，700 矿物天然可浮性好 60700

30、矿物天然可浮性中等 600 矿物天然可浮性差亲水性矿物：小，比较难浮疏水性矿物：大，比较易浮 实际生活中表明“水油不相容”的现象，在矿物的表面性质中也同样存在，即亲水性矿物不亲油，而疏水性矿物则亲油，这是气泡与油具有的共同性质。由于多数矿物不是自然疏水的,因此必须在矿浆中添加各种浮选药剂来选择性地控制各种矿物表面的亲水性，获得所需要的矿化能力。在浮选过程中加入捕收剂后，扩大了有用矿物与脉石矿物之间的这种差异是进行矿物浮选的基础措施。在矿物浮选中，为了改变矿物表面的物理化学性质，提高或降低矿物的可浮性，以扩大矿浆中各种矿物可浮性的差异，进行有效地分选，所使用的各种无机和有机化合物，称为浮选药剂。

31、浮选药剂或用于调节矿浆的浮选性质，或用来改善气泡的浮选性质，为矿物的分选创造有利条件。原矿（方铅矿、闪锌矿、萤石、石英）碎磨碳酸钠：调PH 7-7.5 硫酸锌+氰化钠（抑制闪锌矿）黄药+黑药（捕收方铅矿）松醇油 碳酸钠：调PH 8左右方铅矿 硫酸铜（活化闪锌矿）黄药+松醇油 闪锌矿 碳酸钠：调PH 8-9 水玻璃（抑制石英）油酸 萤石、尾矿（石英等）矿物表面键性与润湿性关系矿物表面键性与润湿性关系 经破碎解离出来的矿物表面，由于晶格受到破坏，表面有剩余的不饱和键能，因此，具有一定的“表面能”。这种表面能对矿物与水、溶液中的离子和分子、浮选药剂及气体等的作用起决定性影响。矿物表面未饱和键决定于：

32、第一 晶体内部的键性；第二、断裂规律。晶体内部的键性 1、晶体内部的键性：矿物内部结构按键能可分为四大类：（）离子键或离子晶格：如、u(OH)、nS、.（）共价键或共价晶格：如金刚石、i、in（）分子键或分子晶格：菱形硫中硫分子间是分子键（硫分子中硫原子之间是共价键）、石墨、辉钼矿的层状结构中层与层之间也是分子键。（）金属键或金属晶格：自然金属如自然铜。至于自然界及浮选常见的硫化矿如方铅矿、黄铁矿等具有半导体性，是介于离子键、共价键、金属键之间的过渡的包含多种键能的晶体。断裂规律 a与内部一致 b沿弱键断裂（键长愈长，键性愈弱）如：石墨的层与层之间距离为3.390，而层内碳原子间距离仅为1.4

33、20，所以易于沿层片断裂。对具有层状结构的硅酸盐矿物，层间有些情况（取代离子）下，暴露出离子键。因为在硅酸盐四面体中，易被 所取代，这是因为大小与相近，性质也相似，因而浮选时经常遇到铝硅酸盐矿物，四面体取代比例影响解理面的性质。因为比少一个正价，因此一个如被取代，就必须同时引进一个一价的阳离子，才能保持电中性，就成为自然界中常见的钾长石或钠长石或），这时矿物的断裂面就较复杂。第二节 浮选理论之二 -双电层理论一、双电层结构及电位在浮选中，矿物-水溶液界面双电层可用斯特恩（Stern）双电层模型表示。1、结构定位离子：在两相间可以自由移动，并决定矿物表面电荷（或电位）的离子。定位离子在矿物表面的

34、荷电层，称为“定位离子层”或“双电层内层”。一般认为，对于氧化矿、硅酸盐矿物定位离子是H+和OH-，对于离子型矿物、硫化矿矿物定位离子就是组成矿物晶格的同名离子。图中紧密层（或称Stern层）：矿表到紧密层离子的中心线，因此紧密面离矿物表面的距离等于水化配衡离子的有效半径（）。图中扩散层（或称Gouy层），两层的分界面为紧密面。当矿物-溶液在外力下作相对运动时，紧密层中的配衡离子因牢固吸附会随矿物一起移动，而扩散层将沿位于紧密面稍外一点的“滑移面”移动。2、电位表面电位（0）：即矿物表面与溶液之间的电位差。其大小取决于吸附在矿表上的定位离子浓度及荷电数。对于导体和半导体，可将矿物做成电极测出0

35、对于非导体可用能斯特公式求出：00MXMXaaRTRTInInnFanFa 0=其中：、-为溶液中正、负离子的活度，浓度稀时可用浓度代替。-为0=0时正、负离子的活度，浓度稀时可用浓度代替。斯特恩电位（）：紧密面与溶液之间的电位差。动电位（）：是指当矿物-溶液在外力下作相对运动时，滑移面上的电位。也称“电动电位”、“-电位”。MaMaMaMaXa0Ma0Xa3、零电点与等电点（1）零电点（PZC）：是指当0为零（或表面净电荷为零）时，溶液中定位离子活度的负对数。（2）等电点(IEP)：是指当没有特性吸附时，电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数。零电点与等电点的联系：动电位的正负由0来决定；

36、0=0，必为零，反之则不然；无特性吸附时，纯水中测得=0，即可作为0=0（以作定位离子的矿物），即PZC=IEP。二、矿物表面电性与可浮性 可浮性:通过浮选药剂，使矿物疏水或亲水的程度。研究矿物表面电性，对浮选研究通常有两个 目的：一是为浮选药剂作用机理提供依据；二是判断矿物可浮性。1、矿表电性与可浮性关系。pHPZC 矿物表面带负电 有利于阳离子捕收剂吸附 pHPZC 矿物表面带正电 有利于阴离子捕收剂吸附 pH=PZC 矿物表面不带电 原则上有利于中性捕收剂吸附，但难控制，选择性差。2、利用矿物表面电性（PZC）的不同分选矿物例：以铝土矿浮选为例:一水硬铝石的PZC=6.3,高岭石的PZC

37、=4.5,在pH为4.5至6.3的范围内,采用阳离子捕收剂可以捕收高岭石.但是,要进一步实现一水硬铝石与高岭石的浮选分离,选择合适的一水硬铝石抑制剂至关重要.以浮选针铁矿为例,针铁矿的动电位与可浮性的关系如图6-13所示.针铁矿的零电点PZC=6.7。当pH6.7时，针铁矿的表面电位为负，此时用阳离子捕收剂如脂肪酸RNH3，以静电力吸附在矿物表面，使表面疏水性良好上浮。第三节 浮选理论之三 -吸附理论 浮选中的吸附现象浮选中的吸附现象 吸附是指在吸附剂表面力作用下，在体系表面自由能降低的同时，吸附质从各体相向表面浓集的现象。吸附过程总是发生在各相的界面上。浮选研究中主要研究的是固-液、气-液界

38、面。浮选是发生在固-液-气各相界面上的复杂物理化学过程，其中最为重要的是固-液界面上浮选药剂的吸附，这些吸附就其本质可以分为物理吸附和化学吸附两大类，但由于浮选药剂种类繁多，不同种的药剂可以吸附在界面的不同位置并产生不同性质的吸附及结果。为了便于研究，将浮选药剂在矿物-水溶液界面的吸附作用归纳和分类如下：一、浮选药剂在矿物一、浮选药剂在矿物-水溶液界面的吸附类型水溶液界面的吸附类型1、按吸附物的形态 分子吸附；被分散或被溶解于矿浆溶液中的药剂分子在表面上的吸附。（吸附对象是分子，可以是弱电解质（极性分子）、中性分子等。）A非极性分子的物理吸附，主要是各类烃类油的吸附。如：中性油在天然可浮性矿物

39、（石墨、辉钼矿等）表面的吸附而浮选，在煤表面的吸附而使煤粒团聚。B极性分子的物理吸附，如：起泡剂分子在液-气节面的吸附，弱电解质捕收剂（如黄原酸类、羧酸类、胺类）在水溶液中的溶解，其未溶解的分子在固-液界面的吸附，起泡剂分子在液-气节面的吸附。临界胶束浓度：表面活性离子及分子的烃链在特定浓度下发生缔合而胶束化，出现这种现象的浓度称为临界胶束浓度，CMC。半胶束浓度通常远比临界胶束浓度小（低于1-2个数量级）。半胶束吸附的结果可以改变矿表的“电位”的符号。浮选中，利用半胶束吸附原理，加入长烃键中性分子，常可促进半胶束的发生从而达到：1）减少捕收剂用量；2）增强疏水性（消除极性端之间斥力。半胶束吸

40、附通常在“Stern”层发生。捕收剂及其与矿浆中反应产物在矿物表面的吸附。2、按吸附方式交换吸附；溶液中离子与矿表上另一种离子发生交换吸附，（这是指溶液中某种离子与矿物上另一种相同电荷符号的离子发生等当量交换而吸附在矿表上，这种交换吸附在浮选中是较常见的。）如Cu2+活化ZnS：ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+竞争吸附：矿浆溶液中存在多种离子时，它们在矿表的吸附决定于它们对矿表的活性化及在溶液中的浓度，即决定于相互竞争。特征吸附：矿表对溶液中某种组分具特殊的亲和力，而发生的吸附称之为特征吸附。特征吸附通常是由静电力和化学键共同作用引起的，与静电吸附相比，它具有较高的选择性，吸附不完全依赖表面

41、电荷。对矿表有特别亲和力而又非化学吸附的某些离子称为特征吸附离子（如：SO42-、RSO4-、PbOH+）。特征吸附发生在“Stern”层，吸附的结果使“Stern”层发生过电现象，从而可以改变“电位”的符号和大小。半胶束吸附可以认为是特征吸附的一种特例。3、按双电层中吸附位置 双电层内吸附（定位吸附）；所谓“内层”，浮选中是指矿表带电的净电荷层，“外层”为物化中的“Stern”层，可作为“定位离子”的那些离子都可以发生这种吸附，吸附的结果是改变矿表的o(数值和符合）。如：同名离子，H+、OH-，及可类质同象离子等。双电层内外吸附（“Stern”吸附）；靠静电引力作用在“Stern”层发生吸附

42、，与表面电荷反号的配合离子均可发生这种吸附，吸附的结果，只改变“电位”的大小4、吸附本质物理吸附：由分子键力（包括电性力）引起的吸附，其特征是：吸附热小（数千卡/克-十几千卡/克），具可逆性，常为多层吸附，无选择性，吸附速度快；化学吸附：由化学键力引起的吸附，特征是：吸附热大（几十千卡/克-几百千卡/克），具不可逆性，单层吸附，强选择性，吸附速度慢；（溶度积规则）浮选化学吸附图解法 根据化学吸附理论，影响浮选剂作用的主要因素是决定药剂解离程度的PH值和金属离子浓度。有两种图解法（PH-PMn+和溶解度图）可用来研究化学吸附的浮选剂与矿物的作用，进而认识和解决矿物的分选问题。PH-PMn+图（B

43、jerrum图）双对数图 根据各种浮选剂与矿物金属离子作用产物的溶解度积，可换算出它们起作用的PH和PMn+范围，从而得出在各种离子竞争情况下优先发生哪种反应。PH-PMn+图在化学吸附的浮选剂与矿物作用研究中的重要作用 由图可得出以下结论：（1）指出了矿物与浮选剂（特别是捕收剂）溶液体系中各种离子的竞争情况。（2）各种离子作用的分界线与A线的交点，表示该离子起浮选作用的PH上限，超过此交点的PH，就会形成氢氧化铅沉淀。（3）对同一药剂离子来说，由于与铅离子作用产物的溶解度积是常数，所以当药剂用量增加时，则该药剂起作用的分界线将向下移动，浮选PH上限也增大，说明药剂用量将影响各种药剂与矿物的作

44、用效果。溶解度图（化学吸附理论的另一种表示方法）表示溶液中各种化学吸附反应产物的品种及其稳定性，然后与捕收剂及浮选回收率对照，来阐明浮选机理。第四节矿物表面的不均匀性与可浮性第四节矿物表面的不均匀性与可浮性 浮选研究常常发现同一种矿物可浮性差别相当大，这是因为实际矿物很少是理想典型的纯矿物。他们存在着许多物理不均匀性、化学不均匀性和物理化学不均匀性（半导体），从而使其可浮性发生各种各样的变化。1.矿物的物理不均匀性：矿物在生成及经历地质矿床变化过程中，矿物表面呈现宏观不均匀性和晶体产生各种缺陷、空位、夹杂、位错、以及镶嵌等现象，通称为物理不均匀性。（1）矿物表面宏观不均匀性：指的是与矿物表面形

45、状（有无凸部、凹部、边角等）有关，也与是否存在孔隙、裂缝有关。当晶体沿不同方向分裂时，显示出能量性质的各向异性。显然，在边上、角上和凸部能量状态都显著不同，这些位置上的原子与晶体中其他原子相比，其吸附活性也不同。在矿物破碎磨矿时，磨碎体打击的方向都是紊乱的，所以经磨矿后矿物表面的不均匀性加剧。(2)缺陷排列和构造残缺缺陷排列：晶体中的有些原子（或离子）不按同期规律性排列，主要有空位或者挤到晶格的孔隙中去，（间隙离子缺陷）此外还有异类离子取代晶格中本类离子，此时晶格中离子在正常位置但其电荷异常。构造缺陷：有位错和镶嵌结构两种类型 位错相对正常结点位置，晶体的一部分原子（或离子）发生位移，分为边缘

46、位错和螺旋位错。镶嵌结构小块晶体以一定角度互相镶嵌，有微晶的平行镶嵌和微晶的无定向镶嵌。矿物物理不均匀性与可浮性的关系 上述各种矿物的物理不均匀性，均对浮选性质发生影响。不仅已证明晶格缺陷、杂质、半导体、位错等直接影响可浮性，并可用这些性质来解释浮选剂与矿物表面的作用原理。此外，还研究过加入杂质或浸除表面杂质、用放射能照射、加热或加压等方式来改变晶格缺陷及位错，从而人为的改变矿物可浮性。目前，通过辐射预处理法调节矿物性质（如金矿、锰矿）已作为矿物选别的新理论研究在国际上得到重视，这也是第20届国际选矿会议论文的主题之一，激光照射对菱锌矿浮选的影响入选了，说明具有代表性，并且也是国际上得到重视的

47、一个研究领域。同样微波能预处理矿物（包括有色金属和黑色金属）已正在成为世界性的研究热点。我省将微波技术用于贵州难选金（拓宽了研究开采利用难选金矿的视野），通过实验室试验，以熟石灰作固化剂，采用0.68KVA和5KVA的矿冶专用微波炉，获得了金总回收率为92，固硫率95，固砷率95的技术指标。充分论证了QWD工艺，提高金回收率、减小砷硫污染的作用效果。在电磁波范围的各种射线无线电波、超声波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线、射线、射线、中子流、以及激光技术，都可用来作为矿石预处理。“微波”是指频率300兆赫到300千兆赫之间的电磁波。凡低于300兆赫的为无线电波，包括长波、中波和短波，凡高于

48、300千兆赫的则属于红外线或可见光等。微波所对应的波长为1mm至1m。微波加热是利用直流电使磁控管产生微波功率通过波导输送到微波加热器，被加热物料在微波场中得到加热。当微波作用于被加热物料时，就把一部分能量消耗在物料内，物料吸收微波功率后，极性分子在外加电场的变更作用下，不断变化摆动，产生类似于摩擦的作用，加剧热能的产生而致使物料温度升高，无论是物料所吸收微波功率的大小，还是物料温升的高低，在外加电场一定时，只取决于物料的自身性质（特别是介质损耗系数和物料介电常数均不一样），就势必出现选择性吸波和选择性温升现象。同时，微波长极短，它可以渗透到分子内部，使发热从分子内部开始发生。这样，一方面不需

49、要热传导，热效率高，能耗低；另一方面，即使是共生在同一矿石中的不同组分，也会出现不同的温升变化，从而加剧了结合面的软化。强化矿石的选择性磨细，改善矿石碎磨性能，降低后续的磨矿能耗。经微波照射后，不同矿物吸收微波的能力不同，产生局部应力，导致矿石破裂、结构疏松、并因此而改善矿物的渗透性能。微波预处理是当代乃至21世纪最佳处理工艺，堪称矿业技术的一场革命。提 问 一、不同矿床的闪锌矿具有不同的颜色，与什么有关？二、各种颜色的闪锌矿的可浮性有差异吗？小专题粉煤灰的分选 基于粉煤灰中含有碳、铁、铝以及粉煤灰空心微珠等有用组分，因此综合回收和利用是消除粉煤灰危害，使之资源化的有效途径。而粉煤灰的分选，则

50、是使之资源化的关键。目前国内外对粉煤灰分选及产品应用作了大量研究工作，并已取得一定进展。在此对一些产品的分选方法作一简要介绍。一、从粉煤灰中选炭 电厂锅炉在燃用无烟煤和劣质烟煤的情况下，由于经济燃烧还存在一些技术上的困难，因此煤粉不能完全燃烧，造成粉煤灰中含碳量增高，一般波动于8一20。全国每年从电站粉煤灰中流失数百万吨的纯炭，不但使煤炭资源白白流失，造成极大的浪费，而且，还由于粉煤灰中含有大量的炭，致使粉煤灰排放数量增加，更主要的是由于粉煤灰中含有未燃尽炭，会造成粉煤灰综合利用困难，影响了粉煤灰资源的开发，不利于环境保护。为了降低粉煤灰中的含炭量和充分利用资源，我国不少部门进行了粉煤灰脱炭处