矿物浮选与表面物化

1、矿物浮选与表面物化矿物浮选与表面物化矿物浮选矿物浮选“浮选（flotation）”一词，是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方法。润湿性原理润湿性原理润湿性与润湿功润湿性与润湿功杨氏（杨氏（Young）方程）方程 cosSGSLLG 水在固体表面粘附润湿过程体系对外所能做的大功，称为润润湿功湿功W W SL SL，亦称为粘附功。消失了固-气界面和水-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上位能降低为：W W SLSL = = SGSG + + LGLG - - SLSL = - = - G= G= LGLG(1+(1+ cos)cos)如果 SG

2、SG + + LGLG SLSL ，则位能的降低是正值，沾湿将会发生。W SL越大，即越大，即cos越大，则固越大，则固-液界面结合越牢，液界面结合越牢，固体表面亲水性越强。浮选中常将固体表面亲水性越强。浮选中常将cos称为称为“润湿润湿性性”。润湿过程可以理解为将固液界面拉开所需要做的最小功润湿过程可以理解为将固液界面拉开所需要做的最小功润湿性原理润湿性原理 浮选涉及的基本现象是,矿粒粘附在空气泡上并被携带上浮。矿粒向气泡附着的过程是系统消失了固-水界面和水-气界面，新生成了固-气界面，即为铺展润湿的逆过程。润湿性原理润湿性原理该过程体系对外所做的最大功为粘着功WSG，则WSG = LG +

3、 SL - SG = - G W SG = LG（1- cos）W SG表征着矿粒与气泡粘着的牢固程度。显然，W SG越大，即（1-cos）越大，固体表面疏水性越强。显然，显然，W SG越大，即越大，即（1-cos）越大，则固越大，则固-气界面气界面结合越牢，固体表面疏水性越强。因此，浮选中常结合越牢，固体表面疏水性越强。因此，浮选中常将将（1-cos）称为称为“可浮性可浮性”。润湿性原理润湿性原理固体表面润湿性的度量接触角接触角、润湿性、润湿性cos、可浮性、可浮性（1-cos）当矿物完全亲水时，当矿物完全亲水时，=0，润湿性，润湿性cos=1，可，可浮性（浮性（1-cos）= 0。此时矿粒

4、不会附着气泡上。此时矿粒不会附着气泡上浮。当矿物疏水性增加时，接触角浮。当矿物疏水性增加时，接触角增大，润湿增大，润湿性性cos减小，可浮性（减小，可浮性（1-cos）增大。）增大。矿物浮选矿物浮选改变固体间表面润湿性差异的方法改变固体间表面润湿性差异的方法添加特定浮选药剂的方法来扩大物料间润湿性的差别。添加特定浮选药剂的方法来扩大物料间润湿性的差别。 l捕收剂捕收剂：主要作用是使目的矿物表面疏水、增加可浮性，：主要作用是使目的矿物表面疏水、增加可浮性，使其易于向气泡附着。使其易于向气泡附着。l起泡剂起泡剂：主要作用是促使泡沫形成，增加分选界面，与：主要作用是促使泡沫形成，增加分选界面，与捕收

5、剂也有联合作用。捕收剂也有联合作用。l调整剂调整剂：主要用于调整捕收剂的作用及介质条件，其中：主要用于调整捕收剂的作用及介质条件，其中促进目的矿物与捕收剂作用的为活化剂；抑制非目的矿物促进目的矿物与捕收剂作用的为活化剂；抑制非目的矿物可浮性的为抑制剂；可浮性的为抑制剂；l调整介质调整介质pH的为的为pH调整剂调整剂。矿物浮选矿物浮选乙黄药：R-O-C(S)-S-Me一般作为铜铅矿的捕捉剂。矿物浮选矿物浮选浮选捕捉剂与矿物的作用机理浮选捕捉剂与矿物的作用机理以铁锌矿为例：以铁锌矿为例： 一 般来说，矿物表面的定位离子是 H +和 OH离子。弱酸性条件下，铁闪锌矿表面带正电，有利于乙基黄原酸根阴离

6、子 (X)的吸附，吸附量大；弱碱性条件下，矿物表面带负电，不利于乙基黄原酸根阴离子(X)的吸附，吸附量小。反应机理如下 。 Zn1-xFexSOH + H+=Zn1-xFexSOH2+ ， Zn1-xFexSOH + OH=Zn1-xFexSO+ H2O， (C2H5)2OCSSH=(C2H5)2OCSS+ H+ 矿物浮选矿物浮选气泡矿化气泡矿化泡沫浮选泡沫浮选矿物浮选矿物浮选气泡矿化的必要条件：气泡矿化的必要条件：(1-cos)0 沾附气泡的矿粒上浮的条沾附气泡的矿粒上浮的条件应是其上浮力大于或等件应是其上浮力大于或等于下沉力于下沉力 w w矿物润湿性影响因素矿物润湿性影响因素2 2、价键类

7、型、价键类型类类 型型表面不饱表面不饱和键性质和键性质E/EW接触角接触角()界面水结界面水结构类型构类型代表性矿物代表性矿物强亲水强亲水离子键离子键共价键共价键金属键金属键1无无A型型石英、云母、石英、云母、锡石、刚玉、锡石、刚玉、高岭石、方解高岭石、方解石等石等弱亲水弱亲水弱疏水弱疏水离子离子-共价键共价键(部分部分自身闭合自身闭合) 1左右，左右，无，或无，或很小很小A型型 为主为主方铅矿、辉铜方铅矿、辉铜矿、闪锌矿等矿、闪锌矿等疏水疏水 分子键为主（层分子键为主（层面间），离子，共面间），离子，共价键为辅（层端断价键为辅（层端断面）面）1中等中等，4090B型型 为主为主滑石、石墨、滑

8、石、石墨、辉钼矿、叶腊辉钼矿、叶腊石等石等强疏水强疏水 色散作用为主的色散作用为主的分子键分子键1大大， 90110B型型自然硫、石腊自然硫、石腊矿物润湿性影响因素矿物润湿性影响因素3 3、矿物表面不均匀性、矿物表面不均匀性浮选所遇到的同一类矿物的天然可浮性相差很大，是由于不同产地矿物的物理不均匀、化学不均匀，导致其表面的不均匀性而形成的。1 1）物理不均匀性）物理不均匀性l矿物表面的宏观不均匀性（矿物破碎解离时形成）l缺陷（间隙离子与空位）：间隙离子缺陷：某些离子进入晶格的间隙，而正常完整的位置空缺l位错与镶嵌结构2 2）化学不均匀性）化学不均匀性l非化学计量组成特性l杂质矿物润湿性影响因素矿物润湿性影响因素3 3、其他（、其他（pHpH值等）值等）24681012010203