浮选.doc

浮选全称浮游选矿法。根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，即矿物可浮性的差异进行分选的方法。浮出有用矿物。将无用矿物(即脉石矿物)面在矿浆中作为尾矿排出的方法叫正浮选；反之叫反浮选。浮选药剂有捕收剂、起泡剂、抑制剂、活化剂、pH调整剂、分散剂、絮凝剂等。浮选机有机械搅拌式、充气式、充气机械搅拌式等。浮选法广泛用于细粒嵌布的金属矿物、非金属矿产、化工原料矿物等的分离浮选原理浮选机适用于有色黑色金属的选别，还可用于非金属如：煤莹石、滑石的选别。该浮选机由电动机三角代传动带动叶轮旋转，产生离心作用形成负压，一方面吸入充足的空气与矿浆混合，一方面搅拌矿浆与药物混合，同时细化泡沫，使矿物粘合泡沫之上，浮到矿浆面再形成矿化泡沫。调节闸板高度，控制液面，使有用泡沫被刮板刮出. 浮选机主要用于选别铜、锌、铅、镍、金等有色金属，也可以用于黑色金属和非金属的粗选和精选。浮选药剂的正确添加有四个方面的问题一、药剂的种类二、添加顺序三、添加量四、添加地点和方式原则上说这四种方法的问题均须通过浮选实验研究来确定。如果笼统地讲，浮选药剂分为捕收剂、起泡剂、调整剂、抑制剂等。一般的情况下，先加调整剂，再加抑制剂和起泡剂、捕收剂。捕收剂用于捕收目的矿物，起泡剂用于产生能浮起矿物的泡沫层，调整剂用于调整矿浆的酸碱度，活化剂用于活化目的矿物，增强其可浮性。抑制剂则是用来抑制矿浆中某些不希望浮起的矿物。添加量一般需试验确定，有经验的选矿专业人士及好的浮选工能确定出大致的用量范围。添加地点及添加方式：调整剂，抑制剂和部分捕收剂（如煤油）加在球磨机中以便尽早的造成一个适宜的浮选环境。捕收剂和起泡剂多加在浮选第一搅拌桶中。如果浮选作业有两个搅拌桶，则应在第一个搅拌桶中加活化剂，而第二搅拌桶中加捕收剂和起泡剂。（如锌浮选作业）药剂的添加方式：水溶性的药剂如黄药、白药、胺黑药、水玻璃、碳酸钠、硫酸铜、硫化钠等均配成水溶液添加（浓度2%10%不等）不溶药剂有些可直接滴加如2#油以及31号黑药、油酸等。有些须事先用溶剂溶解。再配成水溶液添加，如胺类捕收剂。石灰可配成石灰乳，添加，也可直接以干粉型式加入球磨及搅拌桶中，通常捕收剂、起泡剂、搅拌12分钟即可。而有些药剂，需要长时间搅拌，如铜铅分离时用于抑制铅的重铬酸钾。常用的约百余种。通常分为捕收剂、起泡剂和调整 剂三大类。(表1)捕收剂是一类能选择性地作用于矿 物表面，使矿粒疏水的有机物质;起泡剂主要作用于水 一气界面，使空气在矿浆中弥散成小气泡，并能提高气 泡矿化程度和在上浮过程中的稳定性;调整剂能调整 其他药剂(主要是捕收剂)与矿物表面的作用，调整矿 浆性质，提高对欲选矿物的选择性。调整剂按其主要作 用的不同，可分为:用以促进捕收剂与矿物作用，从而 提高矿物可浮性的活化剂;与活化剂相反，用于削弱捕 收剂与矿物的作用，从而降低矿物可浮性的抑制荆;用 以调整矿浆pH值，从而调整矿物表面电学性质，改变 矿浆离子组成的pH调整剂;促使矿浆中细泥分散、团 聚或絮凝的分散剂或絮凝剂;用以削弱矿化泡沫的稳 fuxuon yaOJI定性，消除过多泡沫对分选效果和泡沫输送的有害影 浮选药剂(fl otation reagents)在矿物浮选响的消泡剂。表1中浮选药剂的分类是有条件的、相对 过程中使用的能够调整矿物表面性质，提高或降低矿的。某种药剂在一定条件下属于此类，在另一条件下可 物可浮性，使矿浆性质和泡沫稳定性更有利于矿物分能属于彼类。例如，硫化钠(NaZS)在浮选有色金属硫 选的化学制剂。在选矿药剂中浮选药剂应用最早，且品化矿时是抑制剂，而在浮选有色金属氧化矿时则是活 种最多、效益明显。化剂(硫化剂)，但若用量过多，它又成为浮选氧化矿的 分类和应用浮选药剂种类很多，约有8000余抑制剂了，等等。 表1浮选药剂分类 泣升 组成和结构药剂的特性在很大程度上决定于药极性基团(亲水基Y或亲固基X)和非极性基团(烃基 剂的组成和结构。浮选药剂中的捕收剂、起泡剂和大部R)，各类浮选药剂分子可看作由三种基本基团组拼而 分有机抑制剂是由异极性物质组成的，在分子中带有成。第三章 浮选药剂及其作用机理浮选药剂的作用：调节矿物的可浮性，调整矿浆的浮选性质，改善气泡的质量，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度。第一节 浮选药剂的分类与作用一、捕收剂作用点：固液界面，且有选择性。作用：提高疏水性，增加可浮性，促使气泡附着，增强附着的牢固性。二、起泡剂作用点：气液界面。作用：降低界面表面张力，促使空气在矿浆中弥散，形成小气泡，并防止气泡兼并，增加分选界面，提高气泡的稳定性。三、调整剂1活化剂作用点：固液界面。作用：促进捕收剂与矿物表面的作用。2抑制剂作用点：固液界面。作用：削弱非目的矿物与捕收剂之间的作用。3介质PH值的调整剂作用点：矿浆介质。作用：调整电性。4分散与絮凝剂作用点：矿浆。作用：分散絮凝细泥，减少影响。5.烃类油的捕收过程（1）烃类油分散和粘附；（2）油滴展开；（3）形成油膜。烃类油的辅助捕收作用:（1）辅助捕收;（2）溶剂、乳化剂。第二节 捕收剂 一、捕收剂的分类和结构 非离子型：烃类油，不溶性脂类。 离子型：阳离子，阴离子，杂极性捕收剂。 阴离子型：巯基（球基HS）烃基酸及皂类。 二、捕收剂的作用 1提高矿物表面的疏水性； 2增大矿物在气泡上的附着力和缩短诱导时间。 三、非极性烃类油捕剂及其作用机理 1烃类油的性质； 2烃类油的作用机理： （1）烃类油与水之间的作用； （2）烃类油与矿物之间的作用； （3）烃类油的捕收作用。 3烃类油组成对捕收作用的影响： （1）非极性组分对浮选的影响； （2）杂极性化合物在浮选中的作用； （3）烃类油馏分对分选的影响。 4提高烃类油浮选活性的途径 四、疏基类阴离子型捕收剂 硫化矿浮选时常用的捕收剂 1特点：烃链短，分子量小，极性亲固基含有两价的硫原子，水解后生成-SH基的产物。解离出阴离子具有捕收作用，属于杂极性物质。 2代表药剂 （1）黄药类 分类：a 烃基碳原子数，高级，低级； b 阳离子物质：Na、K。 性质：物理性质：黄色粉末状固体。 化学性质：不稳定，热、水、酸分解、失效，氧化生成双黄药：(ROCSS)2。捕收能力： a 烃链长短的影响，越长捕收能力越强； b 烃基结构影响，正构与异构的区别； c 目的物性质的影响。 黄药的选择性：烃链越长，选择性削弱。 （2）黑药类Me：H+甲酚， Na+钠黑药，NH4+丁铵黑药。性质：有些毒性，在酸性介质中不易分解。 丁铵黑药易溶于水，没有腐蚀性，性质稳定，不易变质。 捕收能力：比黄药弱，选择 性强，适用矿浆PH值宽。 （3）硫氮捕收剂 （4）白药：硫代二苯脲（CO(NH2)2）3与矿物的作用机理 二价硫为亲固基，这类药剂的作用机理基本相同。 （1）化学吸附说： 在有氧环境下，捕收剂与矿物表面离子化学吸附生成疏水的不溶性的金属黄原酸盐。 （2）双黄药见解： 在有氧的环境下，黄药有硫化矿表面氧化生成双黄药。 （3）共吸附： 上述两种观点的综合。 五、脂类捕收剂 黄原酸脂类： 烃基硫代氨基甲酸脂： 二硫代 一硫代 六、烃基酸及皂类阴离子捕收剂 氧化矿物的有效捕收剂： 1羧酸及其皂类（复习有机化学）； 2烃基磺酸盐和烃基硫酸盐： 磺酸盐： R-SO3Na硫酸盐： R-O-SO3Na有机异极性表面活性剂：分子量小起泡能力强，日用洗涤剂；分子量大捕收能力强，类羧酸。3作用机理：（1）物理吸附：静电吸附于带正电的矿物表面；（2）化学吸附：化学键力作用下吸附于矿物表面；（3）半胶束吸附。4形成离子-分子络合物吸附。七、胺类捕收剂阳离子捕收剂：1胺及其盐类性质（自学）；2作用机理： a 物理吸附； b 半胶束吸附； c 形成络合物吸附。3应用范围。第三节 起泡剂 一、浮选对起泡剂的要求及其分类 1浮选泡沫及起泡剂的概念： 在异极性表面活性物质存在的纯水，矿浆中充气形成细小和比较坚韧的气泡或泡沫，气泡上浮到水面形成具有一定稳定性的细小气泡聚集层，此层为泡沫层。 两相泡沫：由气、液两相形成的泡沫。 三相泡沫：由气、液、固三相形成的泡沫，或称矿化泡沫矿化气泡。 起泡剂：能促使在介质中形成大量大小适宜和具有一定稳定性泡沫的物质。 种类（具有起泡性能）：醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有机异极性表面活性物质。 2对起泡剂的要求及其应具备的条件 （1）起泡剂一般应是具有适宜结构的有机异极性表面活性物质，起泡性能决定于极性基和非极性烃基的性质。 a 极性基： 最好：-OH(羟基)、 醚基,两类极性基是理想的极性基团水化作用强,无捕收作用,PH值影响小。其它，-COOH、-NH2（氨基）、-SO3H（磺酸基等）起泡能力强，亲固性强，PH值影响大。b 非极性基： 起泡剂是以整个分子发挥起泡作用的。 理论上非极性基可由任何一种类型的烃基构成，但烃基长度、分子量、结构类型属性对起泡性能均有影响。 c 极性基：非极性基与起泡性能的关系（后一节讲述）。 （2）在矿浆中要有适当的溶解度。 a 溶解度大：在气液界面吸附少，甚至不具有起泡性能，起泡速度快，气泡脆，泡沫层结构疏松，用量大，H3COH 、 H3CH2COH。 b 溶解度小：滞留矿浆表面，起泡速度慢，泡沫结构致密，气泡寿命长，浮选过程难以控制。 c 适当溶解度：C4C10脂肪醇，最理想C5C8。（3）对矿物无捕收作用。 （4）对矿浆PH值的变化及矿浆中其它组分有较强的适应性。 （5）用量少，无毒和不污染环境。 3起泡剂的分类 （1）根据药剂来源分类： A、天然产物提取：松油，樟脑油； B、煤焦工业副产品提取：甲醇，吡啶； C、人式合成，醇，醚，醇醚类。 （2）根据分子结构特点分类： A、非离子性（醇、醚醇、醚类、酯类）； B、离子型（酚类、重吡啶、烃基磺酸（硫酸）盐、羧酸及其皂类、 胺类）。 二、起泡剂的作用及作用机理 1降低气液界面的张力，改盖气泡的分散度。 （1）AW与起泡能力的关系在外界消耗功相同的情况下，AW降低，空气流被分割易于形成气泡，生成更多的利于分选的气液界面。两者的关系如右图：结论： A、泡和状态不能形成稳定的泡沫层，实际生产中远低于C点值； B、起泡能力大小不大小不完全取决于表面张力降低的绝对值。 （2）改善气泡的分散度 在充气量一定V，气泡直径越小，气液分选界面面积越大，气泡在分选空间内分散度越高,对分选有利。 对气泡尺寸的要求：根据分选对上浮力和升浮速度要求确定气泡尺寸,在清水中无起泡剂,生成气泡直径45mm，有起泡剂时气泡直径0.81mm。 现代理论研究表明：微泡对浮选过程有强化作用。 2阻碍或减轻气泡的相互兼并（灭）。 （1）气泡兼并（灭）的原因： A、脱水作用： 重力作用：泡沫层中水下泄； 蒸发作用：泡沫层表层水蒸发； 张力作用： Px= -2/R0 在普兰台界边区：Py=0 B、毛细压力作用：相邻气泡直径不同毛细压力P不同。 气泡向大泡浸透，而被大气泡所兼并。 （2）作用机理 A、表面活性剂在液面界面的定向排列，形成水化膜，阻碍水的流泄和蒸发，提高气泡寿命。 B、电性作用：同种电性相斥，接近难。 3、增大气泡的机械强度，提高气泡的稳定性。 气泡在受到外力作用时,局部变形，表面积增大,变形区起泡剂浓度降低，张力增大,使气泡恢复原形。 4、降低气泡在矿浆中的升浮速度。 （1）原因：A、升浮气泡的开形状 无起泡剂时：椭圆形，鱼体形 有起泡剂时：圆形 B、水偶极子内聚吸引力作用； C、气泡直径小，升浮力和速度降低。 （2）作用：A、增大气泡与矿粒碰撞机率； B、减少碰撞动能； C、减小矿化气泡振动，抖动，降低脱落几率。 三、起泡剂的作用形成 1单纯起泡剂的作用； 2起泡剂与捕收剂的共吸附作用。 四、泡沫层的稳定性 1两相泡沫层的不稳定性 2三相泡沫的稳定性 （1）矿粒的装甲作用； （2）药剂作用，起泡剂与捕收的共吸附作用； （3）矿粒形状及大小的影响。 3二次富集作用 五、起泡剂的组成与结构对起泡性能的影响 1极性基对起泡性能的影响 （1）影响溶解度； （2）影响解离度； （3）水化作用的影响。 2非极性基对起泡性能的影响 （1）碳链长度 ； （2）非极性基性质，结构性质，饱和程度，链的形式。 六、常用起泡剂（自学）第四节 调整剂一、调整剂的作用与分类1.作用与意义（1）提高矿物与捕收剂相互作用的选择性和改善矿浆的浮选性质。机理：调节和控制捕收剂与矿物作用时，加强或削弱捕收剂对矿物的作用，从而提高或降低矿物的可浮性，改善浮选过程的选择性。捕收剂的作用：提高矿物的疏水性。用调整剂的原因：A、多种有用矿物共生（伴生），且可浮性接近，使用调整剂提高选择性。浮选的原则：一、优先浮选：抑制-浮选-活化-浮选；二、混合浮选：浮选-抑制-浮选。B、矿物活化后捕收浮选。C、浮选特定条件限制：例如：PH值的影响。（2）调整剂对浮选泡沫的调节和影响：A、调整剂影响气泡的弥散和气泡强度。例如松油起泡剂，在CuSO4、Na2S、NaCN等调节作用下，泡沫层厚度会降低，而特定起泡剂在特定调整剂作用下可延长气泡寿命。B、液-气界面上的调整剂胶粒影响浮选活性。规律：微细胶粒粘附在气泡表面局部地区可活化浮选过程，增长过大的胶粒会抑制浮选过程。原因：微细胶粒促使矿粒与气泡层水化层的破裂，在夹缝中排挤水分子，加速水化层的薄化和破裂，过大胶粒占据气泡表面，使气泡“装甲”化，阻碍矿粒与气泡的接触和粘附。应用：控制胶粒的增长速度。C、调整剂对矿粒向气泡粘附速度的影响。活化剂能缩短矿粒向气泡粘附时间（接触-薄化-破裂-附着），抑制剂能延长矿粒向气泡粘附时间。酸碱也影响某些矿物向气泡附着的粘附时间。2.主要作用方式（1）直接在矿物表面发生作用。A、调整剂以离子、分子或胶粒状态作用于矿物表面，或发生竞争吸附以增强或削弱捕收剂与矿物表面的相互作用。B、调节矿物表面的溶解，以增强或减少矿物表面对捕收剂吸附的活性质点数，促使捕收剂在矿物表面吸附或从表面解吸。（2）在矿浆中发生作用。作用：调节离子组成或介质的PH值。A、生成难溶盐沉淀或形成稳定的络合物，以消除或降低难溶离子对浮选的不良影响。B、吸附容量大的物质对矿浆中有害离子的吸附。C、调节矿浆的PH值。对浮选过程带来多方面的的影响。3.调整的分类（按作用分类）（1）抑制剂：削弱或破坏捕收剂与矿物相互作用的一大类调整剂。常用：石灰、水玻璃、硫化钠、氰化钠。（2）活化剂：促使捕收剂与矿物相互作用的一类调整剂。常用：硫酸钙、氯化钙、氯化铂、酸、碱。（3）PH调整剂：调节矿浆酸碱度的一类药剂。常用：无机酸、碱。（4）分散剂与絮凝剂：说明：相对性、多重性。二、抑制作用与无机抑制剂1.抑制作用（1）作用和意义：破坏和削弱矿物对捕收剂的吸附，增强矿物表面的亲水性，从而降低矿物可浮性的作用-抑制作用。具有抑制作用的药剂-抑制剂-无机、有机抑制剂。意义：改善捕收剂的作用，提高选择性。对工业原料的品种和精矿的质量要求越来越高，而选择难选取矿和复杂多金属矿石日趋增多，以及矿物储量减少，开采方式的变化等因素的影响，在研究开发各种对矿物具有高选择性情作用的捕收剂外，应对抑制剂的研究和应用提高重大重视，以指导生产实践。（2）抑制作用方式和具体作用形式：A、在矿物表面形成亲水膜或胶粒。其次与捕收剂在矿物表面发生竞争吸附，相互排挤，使捕剂从矿物表面解吸或阻碍捕收剂 的作用吸附，两者可能同时发生。B、溶去矿物表面由捕收剂所形成的疏水性覆盖膜。C、溶去易与捕收剂作用的矿物表面活性质点或活化膜。D、除去矿浆中的活化离子。说明：方式多样性，作用的多样性。2.对抑制剂的基本要求：（1）高度的选择性；（2）抑制作用易于消除；（3）与捕收剂无化学反应；（4）价廉易得，经济实用，无毒，低毒不污染环境。3.常用抑制剂（自学）。三、活化作用与活化剂1.活化作用（1）作用与意义：活化作用：能促进和增强矿物与捕收剂的相互作用，提高矿物的可浮性。这种药剂-活化剂。适用情况：A、目的物与捕收剂作用活性不强。-“促进”B、工艺过程的需要，活化受抑制对象。-“复活”意义：同抑制剂一样，对实现各种矿物的有效分离和促进浮选技术的发展均有着重要意义。（2）自发的活化作用矿物在矿床内或在开采磨矿和选别作业中，由于与矿溶性协的相互作用，自发的发生活化作用。例如：氧化，浮选用水。性质：A、不可预知性；B、不可控制性；C、对浮选过程有害有利。（3）有目的的活化作用根据目的物与捕