矿选：浮选知识

1、浮选知识讲座浮选知识讲座主讲：张凌燕主讲：张凌燕 武汉理工大学武汉理工大学TEL:027-62899043Fax:纲提纲o前言前言o浮选原理浮选原理o矿物分类矿物分类o捕收剂捕收剂o起泡剂起泡剂o调整剂调整剂opH值的重要性值的重要性o矿浆电位的重要性矿浆电位的重要性o浮选实验浮选实验o浮选回路浮选回路o浮选实践浮选实践o浮选机浮选机o影响浮选指标的主要因素影响浮选指标的主要因素前言前言o 浮选无疑是最重要和灵活的矿物加工工艺，它的应浮选无疑是最重要和灵活的矿物加工工艺，它的应用继续朝着大处理量和新领域扩展。用继续朝着大处理量和新领域扩展。

2、o 浮选开始于浮选开始于1906年，浮选能够处理低品位和复杂年，浮选能够处理低品位和复杂矿石。早期许多重选尾矿的品位高于现代浮选原矿。矿石。早期许多重选尾矿的品位高于现代浮选原矿。o 浮选是具有选择性的工艺，应用于诸如铅浮选是具有选择性的工艺，应用于诸如铅-锌，铜锌，铜-锌分离等。开始应用于处理铜、铅、锌硫化矿。目锌分离等。开始应用于处理铜、铅、锌硫化矿。目前浮选已扩展到包括铂、镍和含金的硫化矿，以及前浮选已扩展到包括铂、镍和含金的硫化矿，以及红铁矿和锡石等氧化矿，孔雀石和白铅矿等被氧化红铁矿和锡石等氧化矿，孔雀石和白铅矿等被氧化矿，萤石、磷酸盐和细粒煤等非金属矿矿，萤石、磷酸盐和细粒煤等非金

3、属矿。浮选原理浮选原理o 浮选是利用矿物表面性质（疏水性或亲水性）浮选是利用矿物表面性质（疏水性或亲水性）的差异，在气的差异，在气液液固三相界面体系中使矿固三相界面体系中使矿物得以分离的选矿方法。实现浮选分离的重物得以分离的选矿方法。实现浮选分离的重要因素是矿物本身的可浮性及矿物颗粒同气要因素是矿物本身的可浮性及矿物颗粒同气泡间有效的接触吸附，矿物可浮性与矿物表泡间有效的接触吸附，矿物可浮性与矿物表面的润湿性（疏水性）及表面电性等密切相面的润湿性（疏水性）及表面电性等密切相关。关。浮选原理浮选原理浮选原理浮选原理o 矿物被浮选回收有三种机理：矿物被浮选回收有三种机理： （1）选择性附着于气泡（

4、或称真浮选）。）选择性附着于气泡（或称真浮选）。 （2）通过泡沫夹带。）通过泡沫夹带。 （3）泡沫附着于气泡时的物理包裹（亦称做）泡沫附着于气泡时的物理包裹（亦称做凝聚）。凝聚）。 有用矿物附着于气泡是最重要的机理，有用矿物附着于气泡是最重要的机理，代表着大部分欲回收的矿物进入精矿。代表着大部分欲回收的矿物进入精矿。浮选原理浮选原理o 正浮选正浮选(direct flotation)o 反浮选反浮选(reverse flotation)o 疏水疏水 (hydrophobic)矿粒矿粒o 亲水亲水(hydrophilic)矿粒矿粒o 浮选药剂浮选药剂(flotation reagents)o 接

5、触角接触角(contact angle)浮选原理浮选原理o s/a = s/w+w/acoso 黏附功：打破颗粒与气泡界面所需的力黏附功：打破颗粒与气泡界面所需的力 Ws/a = w/a + s/w s/ao Ws/a = w/a(1-cos)浮选原理浮选原理-接触角接触角浮选原理浮选原理o疏水性疏水性(hydrophobicity)与可浮性与可浮性(floatability) cos值大，值大，值小，反映矿物表面有较强润湿性（亲水值小，反映矿物表面有较强润湿性（亲水性），性），cos值小，值小，值大，反映矿物的亲水性较弱（疏水性值大，反映矿物的亲水性较弱（疏水性强）。强）。 接触角接触角值愈

6、大，值愈大，cos值愈小，说明矿物润湿性愈小，可值愈小，说明矿物润湿性愈小，可浮性愈好。浮性愈好。cos值介于值介于01之间，对矿物润湿性和可浮性的之间，对矿物润湿性和可浮性的度量可定义为：度量可定义为： 润湿性指标：润湿性指标：cos 可浮性指标：可浮性指标：1cos 所以，通过测定接触角的大小，可以判断矿物可浮性的强所以，通过测定接触角的大小，可以判断矿物可浮性的强弱。弱。o疏水性反映的是热力学特征，可浮性反映的是动力学特征疏水性反映的是热力学特征，可浮性反映的是动力学特征。浮选原理浮选原理o 浮选药剂浮选药剂 (flotation regents) 捕收剂捕收剂 (collectors)

7、 起泡剂起泡剂 (frothers) 调整剂调整剂 (regulators) 活化剂活化剂 (activator) 抑制剂抑制剂 (depressant)矿物分类矿物分类o 按照矿物的表面特性分为：按照矿物的表面特性分为：（1）非极性）非极性(non-polar)矿物：矿物： 相对弱的分子键，与共价键力共存的相对弱的分子键，与共价键力共存的van der Waals力。不易与水极化。如石力。不易与水极化。如石墨、硫黄、辉钼矿，金刚石、煤和滑石等，墨、硫黄、辉钼矿，金刚石、煤和滑石等，天然疏水，可浮性好，接触角在天然疏水，可浮性好，接触角在60到到90之间。浮选时只需添加烃基油或起泡剂即可。之间

8、。浮选时只需添加烃基油或起泡剂即可。矿物分类矿物分类矿物分类矿物分类（2）极性）极性(polar)矿物矿物 矿物表面具有很强的共价键或离子键，矿物表面具有很强的共价键或离子键，表现有很高的自由能，与水分子有很强的作表现有很高的自由能，与水分子有很强的作用，属天然亲水性矿物。用，属天然亲水性矿物。 根据极性基的数量可把该类矿物分成根据极性基的数量可把该类矿物分成5组。见下表。组。见下表。矿物分类矿物分类矿物分类矿物分类o 矿物表面的极化度按下列顺序依次增强：矿物表面的极化度按下列顺序依次增强： 硫化矿硫化矿(sulphide minerals)，硫酸盐，硫酸盐(sulphates)，碳酸盐，碳酸

9、盐(carbaonates)，石盐类石盐类(halites)，磷酸盐，磷酸盐(phosphates)等，然后为氧化矿等，然后为氧化矿-被氧化矿被氧化矿(oxides-hydroxides)，最后是硅酸盐，最后是硅酸盐(silicates)和石英和石英(quartz)矿物。矿物。捕收剂捕收剂o 定义：定义： 通过分子或离子作用选择性吸附到矿物表面，通过分子或离子作用选择性吸附到矿物表面，促使矿物疏水的有机化合物，在气泡与矿粒接触时促使矿物疏水的有机化合物，在气泡与矿粒接触时减少分离矿物表面的水化层的稳定性。减少分离矿物表面的水化层的稳定性。o 分类：分类： 离子性离子性(ion)：阴离子：阴离子

10、(anionic)、阳离子、阳离子(cationic)、两性离子、两性离子(amphoteric） 非离子性非离子性(non-ion)：捕收剂捕收剂捕收剂捕收剂o 结构：异极性，即包括极性基结构：异极性，即包括极性基(polar group)和非极性基和非极性基(non-polar group)，功能为亲水基与疏水基。功能为亲水基与疏水基。捕收剂捕收剂捕收剂捕收剂-阴离子型阴离子型o 有机酸或皂类捕收剂：羧酸盐有机酸或皂类捕收剂：羧酸盐(carboxylates)又称脂肪酸又称脂肪酸(fatty acids)类捕收剂是具有代表性类捕收剂是具有代表性的一种，它是通过蒸馏和晶化从菜油和动物脂肪中的

11、一种，它是通过蒸馏和晶化从菜油和动物脂肪中提取的。常用的是油酸盐（如油酸钠）和亚油酸盐。提取的。常用的是油酸盐（如油酸钠）和亚油酸盐。羧酸盐是强的捕收剂，但选择性较低。它们被用于羧酸盐是强的捕收剂，但选择性较低。它们被用于钙钙(calcium)、钡、钡(barium)、锶、锶(strontium)和镁和镁(magnesium)，有色金属的碳酸盐，有色金属的碳酸盐(carbonates)，碱金属，碱金属(alkali)和碱土金属和碱土金属(alkaline earth)的可溶性盐的矿物浮选。的可溶性盐的矿物浮选。捕收剂捕收剂-阴离子型阴离子型o 硫酸盐和磺酸盐捕收剂：应用范围较少，与硫酸盐和磺酸

12、盐捕收剂：应用范围较少，与脂肪酸拥有相似的性质，但具有较低的捕收脂肪酸拥有相似的性质，但具有较低的捕收能力。然而，它们用于浮选重晶石能力。然而，它们用于浮选重晶石(barite)，天青石，天青石(celestite)，萤石，萤石(fluorite)，磷灰石，磷灰石(apatite)，铬铁矿，铬铁矿(chromite)，蓝晶石，蓝晶石(kyanite)，云母，云母(mica)，锡石，锡石(cassisterite)和白钨矿和白钨矿(scheelite)等具有较大的选择性。等具有较大的选择性。捕收剂捕收剂-阴离子型阴离子型o 硫醇类硫醇类(thiols)捕收剂：最广泛应用的是黄酸盐捕收剂：最广泛应

13、用的是黄酸盐xanthogenates（黄药（黄药xanthates类）和二硫类）和二硫代磷酸盐代磷酸盐(dithiophosphates)。黄药是最重要的。黄药是最重要的硫化矿浮选捕收剂，制备方程式为：硫化矿浮选捕收剂，制备方程式为： ROH + CS2 + KOH = ROCSSK + H2O R通常含通常含1到到6碳原子的碳氢基团，常用的黄药碳原子的碳氢基团，常用的黄药有乙基有乙基(ethyl)，异丙基，异丙基(isopropyl) ，异丁基，异丁基(isobutyl)，戊基，戊基(amyl)和己基和己基(hexyl)黄药。黄药。 捕收剂捕收剂-阴离子型阴离子型捕收剂捕收剂-阴离子型阴离

14、子型 （1）羧酸（盐）类捕收剂1.组成、性质 RCOOH H为K、Na取代成为皂 R：直链饱和或不饱和烃； 选矿：饱和或不饱和一元酸。 结构特点：亲固基COO-，C为中心原子。 羧基官能团活泼，可浮选几乎所有的矿物。 以不饱和酸为突出：油酸、亚油酸、亚麻 酸等。 解离性质：RCOOH=RCOO-+H+ PK=4.70.5 油酸：PK=4.7 强酸性中：RCOOH（C17H33COOH）分子存在。（油酸） 中性或碱性：以C17H33COOH-存在， 形成的碱金属皂 类在水溶液中具有碱性。 熔点：与不饱和程度有关。 溶解度：高分子物难溶，可溶于煤油或其它有机溶剂 或乳化后使用。 脂肪酸皂可溶。 临

15、界胶束：离子、分子皆可，用CMC表示。 捕收能力：与烃基不饱和程度有关。（双键数目影响 溶解度增大，温度影响溶解度、CMC） 反应活性：有机酸及其皂类与Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+ 等生成难溶性盐。 故含该种阳离子的非硫化矿可用它浮选，不用硫氢 基捕收剂浮选。 有机酸与Pb2+、Mg2+、Fe2+等生成难溶性金属皂。 所以有机酸及皂可浮这类金属非硫化物。 B、 羧酸（盐）类捕收剂用途 含碱土金属阳离子的极性盐类矿物，如：CaCO3、CaF2、 BaSO4、CaWO4等。 有色金属氧化物（碳酸盐、硫酸盐）、孔雀石、白铅矿。 氧化矿物：Fe2O3、MnO、FeCO3。 活化的硅酸盐：即表

16、面吸附了Ca2+、Mg2+、Fe2+等。 C、使用中应注意的问题 a、均为表面活性物质，具有强烈起泡性。 b、严格控制用量，过多失去选择性。 c、需要严格的调整剂配合。NaHCO3和水玻璃。 d、溶液T影响大，约T30。 D、常用品种 a、油酸、油酸钠。 油酸十八烯（9）酸，双键。难溶于水， 用煤油等溶解。对温度敏感。 钠盐易溶、显碱性。 b、塔尔油、纸浆废液（粗硫酸盐皂） 塔尔油不饱和酯肪酸、油酸、亚油酸 纸浆废液脂肪酸、树脂酸为主的油状物、 杂质多，起泡性强。 c、氧化磺药皂、氧化煤油 氧化磺药皂捕收能力差，起泡弱，与塔尔油 合用，C5C22。 （2） 烃基磺酸盐、烃基硫酸盐 RSO3Na

17、 R：烷烃、烷基芳基、环烷基。 烃类油和浓硫酸的产物，如磺化煤油等。 烷基磺酸钠，C12C18 ，作洗涤剂。 性质与脂肪酸及其皂相似，但同碳链比，它捕 收能力降低，但选择性好，耐硬水，温度影响 小，在酸介质中具有较好的可浮性。捕收剂捕收剂-阴离子型阴离子型o 螯合螯合(chelating reagents)捕收剂：具捕收剂：具有较大的潜力。工业上用的较少，主要是价有较大的潜力。工业上用的较少，主要是价格昂贵。格昂贵。捕收剂捕收剂-阳离子型阳离子型o 胺类胺类(amines)捕收剂应用最为普遍。与黄药类捕捕收剂应用最为普遍。与黄药类捕收剂作用机理不同，胺类捕收剂与矿物表面主要是收剂作用机理不同，

18、胺类捕收剂与矿物表面主要是靠静电吸引靠静电吸引(electrostatic attraction)作用。作用。与阴离子捕收剂的化学作用相比，该类捕收剂具有与阴离子捕收剂的化学作用相比，该类捕收剂具有较弱的捕收能力。较弱的捕收能力。o 阳离子捕收剂对介质的阳离子捕收剂对介质的pH值很敏感，一般在弱酸值很敏感，一般在弱酸条件下起作用，强酸和强碱条件下作用较弱。该类条件下起作用，强酸和强碱条件下作用较弱。该类捕收剂用于氧化矿，碳酸盐，硅酸盐和碱土金属诸捕收剂用于氧化矿，碳酸盐，硅酸盐和碱土金属诸如重晶石如重晶石(barite)，光卤石，光卤石(carnallite)和钾盐和钾盐石石(sylvite)

19、的浮选。的浮选。捕收剂捕收剂-阳离子型阳离子型常用阳离子氨的衍生物氨中-H被-CH3取代的数目不同可得到不同的胺： RNH3Cl（第一胺盐）； RRNH2Cl（第二胺盐）； R（R）2NHCl（第三胺盐）； R（R）3NHCl（第四胺盐）。（1）性质： 碱性： 浓度升高，则形成CMC。十二胺水中解离： RNH2+H2O RNH3+OH- K=4.310-4 捕收剂阳离子捕收剂 pH值决定胺的存在状态： pH10.6 离子状态； pH10.6 分子状态。 与阴离子形成盐，具有不同溶解度。 钼酸盐钒酸盐硅酸盐碳酸盐、钨酸盐、铬酸盐、 磷酸盐硫酸盐氟化物、氧化物、硫化物（2）应用 硅酸盐、铝硅酸盐、

20、石英、长石、云母。 碳酸盐：菱锌矿 可溶性盐：钾盐（3）使用中注意的问题 A、胺不能与阴离子同时加入，避免生成不溶性盐。 B、具起泡性，对水硬度有适应性，过硬，用量增大。 C、对矿泥有优先吸附，必须脱泥。 D、与中性油混用，可强化浮选。如与煤油共用浮选 石英。 E、使用前溶于醋酸或盐酸中形成胺盐。o 浮选石英 以石英为脉石的赤铁矿常用胺反浮选石英而得到合格铁精矿。浮选石英时最好的pH值为56，酸性介质中胺主要以阳离子存在，当介质pH值大于石英的等电点pH值(237)时，石英表面吸引介质中的OH-离子，外层又吸引H+离子，形成双电层RNH+3或R2NH+2与双电层外层的H+发生交换吸附，导致石英

21、疏水。起泡剂起泡剂o 起泡剂的添加是稳定矿浆相中气泡的形成，起泡剂的添加是稳定矿浆相中气泡的形成，创造一个适宜稳定的泡沫层选择性的排出夹创造一个适宜稳定的泡沫层选择性的排出夹带脉石的泡沫，提高浮选动力学。带脉石的泡沫，提高浮选动力学。o 好的起泡剂应该无捕收能力，并且刚好稳定好的起泡剂应该无捕收能力，并且刚好稳定到承载被浮矿物从浮选槽表面到收集溜槽。到承载被浮矿物从浮选槽表面到收集溜槽。o 起泡剂通常是异极性表面活性剂，能够吸附起泡剂通常是异极性表面活性剂，能够吸附在空气在空气-水界面。起泡行为是由于吸附在气水界面。起泡行为是由于吸附在气-水界面的起泡剂的表面活性降低了表面张力，水界面的起泡剂

22、的表面活性降低了表面张力，从而稳定了气泡。从而稳定了气泡。起泡剂起泡剂起泡剂起泡剂o起泡剂在水中必须有一定程度的溶解性，这样可保证它在水溶液起泡剂在水中必须有一定程度的溶解性，这样可保证它在水溶液中的分散性使其表面活性足够有效。最有效的起泡剂包括下列基中的分散性使其表面活性足够有效。最有效的起泡剂包括下列基团：团： 起泡剂起泡剂o 常用的起泡剂有酸类、胺类和醇类。常用的起泡剂有酸类、胺类和醇类。o 松油松油(pine oil)，含有芳香醇，含有芳香醇(aromatic alcohols)，香油脑，香油脑(terpineol) C10H17OH。o Cresol(甲酚甲酚)，CH3C6H4OHo

23、 人工合成的醇类起泡剂：人工合成的醇类起泡剂：MIBC（甲基异丁（甲基异丁基甲醇），基甲醇），Cytec Oreprep 549和和Cytec Aerofroth 65。调整剂调整剂o 调整剂调整剂(regulators, or modifiers)包包括：活化剂括：活化剂(activators)、抑制剂、抑制剂(depressants)和和pH调整剂调整剂(pH modifiers)。o 活化剂：改变矿物表面化学性质以至于在捕活化剂：改变矿物表面化学性质以至于在捕收剂的作用下使矿物表面疏水。通常活化剂收剂的作用下使矿物表面疏水。通常活化剂在溶液中呈离子状态容易与矿物表面作用。在溶液中呈离子状

24、态容易与矿物表面作用。一个经典的例子是铜活化闪锌矿。一个经典的例子是铜活化闪锌矿。 ZnS + Cu2+ CuS + Zn2+调整剂调整剂o抑制剂：选择性的使某种矿物亲水，阻止其上浮的浮选药剂。抑制剂：选择性的使某种矿物亲水，阻止其上浮的浮选药剂。o无机抑制剂：氰化物是广泛使用的作为无机抑制剂：氰化物是广泛使用的作为Cu-Pb-Zn和和Cu-Zn矿选择矿选择性浮选中抑制闪锌矿、黄铜矿和某些硫化铜矿的抑制剂。氰化物在性浮选中抑制闪锌矿、黄铜矿和某些硫化铜矿的抑制剂。氰化物在矿浆中脱附表面铜，与同作用形成可溶的氰络合物。氰化钠最为常矿浆中脱附表面铜，与同作用形成可溶的氰络合物。氰化钠最为常用，矿浆

25、保持在碱性。用，矿浆保持在碱性。 NaCN + H2O HCN + NaOH HCN H+ + CN- 3CN- + Cu2+ Cu(CN)2- + 1/2C2N2 有些选矿厂单独使用氰化物，有些选矿厂同时添加一定量的硫酸有些选矿厂单独使用氰化物，有些选矿厂同时添加一定量的硫酸性更有效。性更有效。 重铬酸钾重铬酸钾 (K2Cr2O7, potassium dichromate)被用作被用作Cu-Pb分离中抑制方铅矿的抑制剂。它的抑制机理是分离中抑制方铅矿的抑制剂。它的抑制机理是CrO4-在方铅矿表在方铅矿表面通过化学作用产生不溶的重铬酸铅，从而增加润湿性而阻止浮选。面通过化学作用产生不溶的重铬

26、酸铅，从而增加润湿性而阻止浮选。调整剂调整剂o 分散剂分散剂 细泥罩盖阻止捕收剂吸收，使矿物浮选困难，细泥罩盖阻止捕收剂吸收，使矿物浮选困难，因此浮选时预先脱泥是必要的。解决细泥罩盖的有因此浮选时预先脱泥是必要的。解决细泥罩盖的有效方法可通过强力搅拌或添加分散剂。效方法可通过强力搅拌或添加分散剂。 硅酸钠是常用的一种分散剂，它可提高矿粒双硅酸钠是常用的一种分散剂，它可提高矿粒双电层的电荷使矿泥容易分散，使清洁的矿物表面能电层的电荷使矿泥容易分散，使清洁的矿物表面能于捕收剂作用。从这方面看，硅酸钠是一种活化剂，于捕收剂作用。从这方面看，硅酸钠是一种活化剂，阻止了矿泥的抑制。阻止了矿泥的抑制。 硅

27、酸钠亦可用作浮选非硫化矿的抑制剂，如硅酸钠亦可用作浮选非硫化矿的抑制剂，如(scheelite), 方解石方解石(calcite)和萤石和萤石(fluorite)。调整剂调整剂o高分子抑制剂高分子抑制剂 有机药剂如淀粉有机药剂如淀粉(starch)、丹宁、丹宁(tannin)、(quebarcho)、糊精、糊精 (dextrin)在溶液中不能形成离子形在溶液中不能形成离子形式，但是它类似于矿泥可阻止浮选。加入少量可抑制滑石式，但是它类似于矿泥可阻止浮选。加入少量可抑制滑石(talc)、石墨、石墨(graphite)和方解石和方解石(calcite)。淀粉和糊精。淀粉和糊精也可用作也可用作Cu-

28、Pb分离中抑制前的辅助抑制剂。在铁矿中可抑制分离中抑制前的辅助抑制剂。在铁矿中可抑制多加金属硫化矿。在铂（多加金属硫化矿。在铂（platinum）和碱金属浮选中抑制滑）和碱金属浮选中抑制滑石类（石类（talcaeous）脉石矿物。）脉石矿物。 在南非铂族矿物在南非铂族矿物 (platinum group mineral, PGM) 工业中，聚合物抑制剂如羧甲基纤维素工业中，聚合物抑制剂如羧甲基纤维素 (carboxymethyl cellulose, CMC) 和树胶和树胶 (guar) 被广泛用于抑制被广泛用于抑制tacaeous脉石矿物。这两个多糖类药剂的主要不同是脉石矿物。这两个多糖类药

29、剂的主要不同是CMC在在溶液中荷负电，而树胶稍稍带电。溶液中荷负电，而树胶稍稍带电。pH值的重要性值的重要性o 复杂矿物分离的选择性依靠药剂浓度和复杂矿物分离的选择性依靠药剂浓度和pH的精美配合。的精美配合。o 浮选应尽可能地在碱性条件下进行，这样那浮选应尽可能地在碱性条件下进行，这样那个可减少对浮选槽和管道的腐蚀。一般使用个可减少对浮选槽和管道的腐蚀。一般使用石灰、碳酸钠，苛性钠或胺进行调节。在降石灰、碳酸钠，苛性钠或胺进行调节。在降低低pH值时，硫酸（值时，硫酸（sulphuric or sulphurous acid）常被使用。）常被使用。 药剂在矿物表面的吸附，受表面电性影响。可用表面

30、电性变化，研究药剂作用机理、判断可浮性。 PZC、与可浮性关系： 以针铁矿为例：PHPZC=6.7 PH6.7正电；PH6.7负电 见图 正电：阴离子捕收剂 负电：阳离子捕收剂 石英：PZC=2或3.7，PH3.7 表面负电。 故PH=26.7区间铁矿物正电。用ROSO3-可浮，RNH3+不浮。 石英在此PH范围内带负电，用上述捕收剂正好相反。 矿物表面的电性与可浮性矿物表面的电性与可浮性pH值的重要性值的重要性矿浆电位的重要性矿浆电位的重要性o 澳大利亚和美国的科学家发现，大多数硫化矿在某澳大利亚和美国的科学家发现，大多数硫化矿在某种条件可实现无捕收剂浮选。研究预示，假如无氧种条件可实现无捕

31、收剂浮选。研究预示，假如无氧存在，至少有氧化电势才促使这种现象的发生。跟存在，至少有氧化电势才促使这种现象的发生。跟着下列发应：着下列发应： MS M1-xS + xM2+ + 2xe (acid) and MS + xH2O M1-xS + xMO + 2xH+ + 2xe (alkali) 这种富硫和缺电子区域能够导致矿物疏水，故这种富硫和缺电子区域能够导致矿物疏水，故通过调解矿浆电位可实现无捕收剂浮选。通过调解矿浆电位可实现无捕收剂浮选。浮选实验浮选实验o实验室浮选试验实验室浮选试验 工艺矿物学分析：矿物组成、嵌布粒度、表面特性分析。工艺矿物学分析：矿物组成、嵌布粒度、表面特性分析。 所

32、用仪器：矿物解离度分析仪、接触角测量仪、所用仪器：矿物解离度分析仪、接触角测量仪、Time of Flight Mass Spectroscopy (TOF-SIMS), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS), Infrared External Reflection Spectroscopy, Spectroelectrochemical Raman, molecular modelling and verification. 矿物可浮性矿物可浮性 (floatability) 分析：单泡管试验分析：单泡管试验 (Microflotation test

33、s, Hallimond tube)，实验室小型，实验室小型试验试验 (Batch flotation tests)，半工业试验，半工业试验 (Pilot plant testwork)浮选实验浮选实验浮选实验浮选实验浮选实验浮选实验o单泡管试验：纯矿物可浮性试验，评估捕收剂和调整剂的范围，确定单泡管试验：纯矿物可浮性试验，评估捕收剂和调整剂的范围，确定pH值范围。值范围。o实验室小型试验：用样实验室小型试验：用样500 g，1 kg或或2 kg，矿浆浓度，矿浆浓度25-40%。 包括开路试验，闭路试验包括开路试验，闭路试验 (cycle tests)。o半工业试验：与实验室小型试验一起，提供

34、最佳磨矿粒度，药剂量及加半工业试验：与实验室小型试验一起，提供最佳磨矿粒度，药剂量及加药点，矿浆浓度，浮选时间，矿浆温度，矿石的均匀程度，矿浆的损耗药点，矿浆浓度，浮选时间，矿浆温度，矿石的均匀程度，矿浆的损耗量，流程类型。半工业试验的特点是它的灵活性和连续性。量，流程类型。半工业试验的特点是它的灵活性和连续性。 浮选实验浮选实验浮选实验浮选实验浮选实验浮选实验浮选回路浮选回路o 基本的浮选流程基本的浮选流程 概念：粗选概念：粗选 (Roughers) 精选精选 (Cleaners) 扫选扫选 (Scavengers) 中矿中矿 (middlings): 精矿的尾矿精矿的尾矿或扫选的泡沫产品。

35、或扫选的泡沫产品。 浮选循环内部的粗选、精选、扫选次数及中矿处理方式。o 1. 粗选、精选、扫选次数 粗选对原矿浆进行浮选。 精选对粗选精矿再次浮选。 扫选对粗选尾矿再次浮选。 粗选通常是一次，精选、扫选次数较多、变化较大，这与矿石的性质、精矿的质量要求、欲选成分的价值等有密切关系。 中矿精选作业的尾矿和扫选作业的泡沫产品。 中矿处理方式取决于：o 中矿的组成o 连生体含量o 有用矿物可浮性o 药剂的含量o 对精矿的质量要求2中矿处理方式o 中矿依次返回前一作业。有用矿物基本解离的中矿可采用这一方式，可简化中矿运输（多数情况下可自流运输），我国多采用此方法；o 中矿合一返回 粗选或磨矿作业。当

36、有用矿物可浮性良好，对精矿质量要求高时中矿合一返回粗；当含有较多连生体时可合一返回磨矿；o 中矿单独处理。在一单独的回路中，将中矿再磨后单独处理或返回主回路处理，流程较复杂；在浮选困难时，采用火法或化学方法处理；或不处理直接作低品位精矿销售。浮选回路浮选回路o 取决于矿石中各矿物 的可浮性及共生关系。o 优先浮选流程即每次只浮选一种矿物， 抑制其他矿物，然后再活化并浮选第二种矿 物，抑制其余矿物，逐次回收有用矿物。如 图4-4-5(a)先浮Pb、再浮Zn。o 混合浮选流程即先将矿石中几种有用矿 物一同浮出，得到混合精矿后再对混合精矿 进行分离，得到各种合格精矿，如图4-4-6。 适用于有用矿物

37、呈集合嵌布、粒度较粗、不 同的有用矿物可浮性又接近、在粗磨下就能 废弃尾矿的矿石。矿物的分选顺序矿物的分选顺序o 部分混合优先浮选流程即先浮矿石中某几种 有用矿物，抑制其余矿物，然后活化并浮选被抑 制的矿物，先浮出的混合精矿再浮选，得到合格 精矿，如图4-4-5(b)。当矿石有几种有用矿物可浮 性接近，而有的可浮性又不同时可采用。o 等可浮流程同一种矿物当有不同可浮性时， 可采用等可浮流程。分选时不按矿物进行，而按 其可浮性进行，这样可免除强抑制、强活化带来 的分离困难、分离次数多的问题。如图4-4-7。浮选回路浮选回路浮选回路浮选回路浮选回路浮选回路浮选回路浮选回路浮选实践浮选实践浮选实践浮

38、选实践浮选实践浮选实践浮选实践浮选实践浮选实践浮选实践浮选机浮选机o 分类：充气分类：充气 (pneumatic) 式浮选机；机械式浮选机；机械 (mechanical) 式浮选机。式浮选机。o 充气式浮选机：通过矿浆涡流，通常大多是通过压充气式浮选机：通过矿浆涡流，通常大多是通过压缩空气引入空气，空气被挡板或槽内可渗透底座分缩空气引入空气，空气被挡板或槽内可渗透底座分散。特点：操作简单，精矿品位低。散。特点：操作简单，精矿品位低。o Davcra浮选槽是早期充气式浮选机的一种。浮选槽是早期充气式浮选机的一种。o 浮选柱浮选柱 (flotation columns) 近年来应用越来近年来应用越

39、来越广泛。主要优点：改善分选行为，尤其对适合细越广泛。主要优点：改善分选行为，尤其对适合细粒矿物，低投资和低操作费用，占地面积小，易实粒矿物，低投资和低操作费用，占地面积小，易实现自动控制。浮选柱通常现自动控制。浮选柱通常12 m高，直径可达高，直径可达3.5 m，可圆可方，通常为圆形。，可圆可方，通常为圆形。浮选机浮选机浮选机浮选机o Jameson浮选槽：澳大利亚浮选槽：澳大利亚Mount Isa Mines Ltd 和和University of Newcastle联合研制。主要优点是可直接联合研制。主要优点是可直接获得精选精矿。在澳大利亚被广泛用作选煤获得精选精矿。在澳大利亚被广泛用作

40、选煤工业。工业。o 泡沫分离器：泡沫分离器：1961年俄国研制，特别适用年俄国研制，特别适用于粗粒分选。于粗粒分选。浮选机浮选机浮选机浮选机浮选机浮选机o机械式浮选机：最广泛的一种。叶轮转子搅拌矿浆，分散吸进机械式浮选机：最广泛的一种。叶轮转子搅拌矿浆，分散吸进的空气成为小气泡。空气可以自吸，也可由外界压入。发展趋的空气成为小气泡。空气可以自吸，也可由外界压入。发展趋势：更大浮选槽容量，低成本和操作费用，易于自动控制。势：更大浮选槽容量，低成本和操作费用，易于自动控制。 发展历程：发展历程：1960年中期，浮选槽容积通常为年中期，浮选槽容积通常为5.7 m3；1970到到1980年期间，年期间

41、，8.5 m3 和和14.2 m3已被广泛应用，已被广泛应用，甚至更大的甚至更大的28.3m3被采用。制造商推出的产品包括：被采用。制造商推出的产品包括：Denver Equipment (36.1 m3), Galigher (42.5 m3), Wemco (85 m3), Outokumpu Oy (38 m3), 和和Sala (44 m3)等。到等。到1990和和2000年，年，150 m3的浮选机投入使的浮选机投入使用，更大的浮选机仍在不断研制中。这些浮选槽为圆形，适于用，更大的浮选机仍在不断研制中。这些浮选槽为圆形，适于泡沫聚集，多重泡沫洗涤和排矿及有效的液面控制系统。泡沫聚集，

42、多重泡沫洗涤和排矿及有效的液面控制系统。浮选机浮选机浮选机浮选机浮选机浮选机浮选机某选厂浮选柱Jameson空气析出式浮选机结构及工作原理空气析出式浮选机结构及工作原理浮选机浮选机o 浮选机的比较浮选机的比较 主要的评估标准包括：主要的评估标准包括： （1）金属量行为，即产品回收率和品位）金属量行为，即产品回收率和品位 （2）处理量，处理单位体积的吨矿石量）处理量，处理单位体积的吨矿石量 （3）经济效益，即最初的费用，操作费）经济效益，即最初的费用，操作费用和维修费用。用和维修费用。影响浮选指标的主要因素影响浮选指标的主要因素 o在矿物的浮选分离过程中，影响浮选指标的主要因素有矿石在矿物的浮选

43、分离过程中，影响浮选指标的主要因素有矿石（原矿）的性质；浮选药剂制度、浮选设备（浮选机等）、浮（原矿）的性质；浮选药剂制度、浮选设备（浮选机等）、浮选工艺流程及浮选过程中的操作因素。选工艺流程及浮选过程中的操作因素。 （1）磨矿细度）磨矿细度 浮选中对粒度的要求，主要从两方面考虑，一是矿物的单浮选中对粒度的要求，主要从两方面考虑，一是矿物的单体解离度，应当使磨矿细度达到矿物单体解离度；二是矿物颗体解离度，应当使磨矿细度达到矿物单体解离度；二是矿物颗粒的自身重力要小于粘附在气泡上的上升浮力，即小于矿物浮粒的自身重力要小于粘附在气泡上的上升浮力，即小于矿物浮选粒度上限。与重选不同浮选则要求矿物粒度

44、相对要小，但也选粒度上限。与重选不同浮选则要求矿物粒度相对要小，但也不能泥化，否则浮选指标会显著恶化。一般讲，粒度上限为：不能泥化，否则浮选指标会显著恶化。一般讲，粒度上限为：金属矿金属矿0.250.3mm；非金属矿；非金属矿0.51mm；煤；煤12mm；粒度下限为；粒度下限为0.01mm。影响浮选指标的主要因素影响浮选指标的主要因素 （2）矿浆浓度）矿浆浓度 矿浆浓度是影响浮选指标的主要因素之一，矿浆浓度是影响浮选指标的主要因素之一，矿浆浓度很稀，回收率较低，精矿质量较高。矿浆矿浆浓度很稀，回收率较低，精矿质量较高。矿浆浓度增高，回收率也会增大，但浓度过高，回收率浓度增高，回收率也会增大，但

45、浓度过高，回收率反而下降。同时矿浆浓度对充气量、浮选药剂消耗、反而下降。同时矿浆浓度对充气量、浮选药剂消耗、处理能力及时间等都有影响。一般在处理能力及时间等都有影响。一般在25%35%为宜。一般浮选大比重粗颗粒矿物或粗选、为宜。一般浮选大比重粗颗粒矿物或粗选、扫选作业采用较浓的矿浆，回收率较高，药剂耗量扫选作业采用较浓的矿浆，回收率较高，药剂耗量少；精选作业采用稀矿浆，可获得高质量的精矿。少；精选作业采用稀矿浆，可获得高质量的精矿。影响浮选指标的主要因素影响浮选指标的主要因素 （3）矿浆的）矿浆的pH值值 矿浆的矿浆的pH值是指矿浆中值是指矿浆中OH-和和H+的浓度。的浓度。分为中性矿浆、酸性

46、矿浆和碱性矿浆三种。浮选过分为中性矿浆、酸性矿浆和碱性矿浆三种。浮选过程中，矿浆的程中，矿浆的pH值确定要依矿石中各矿物及药剂值确定要依矿石中各矿物及药剂而定，各种矿物采用不同药剂浮选时，均有一个而定，各种矿物采用不同药剂浮选时，均有一个“浮浮”与与“不浮不浮”的的pH值，即临界值，即临界pH值。控制好值。控制好pH值，就可控制各种矿物的浮选分离。不同矿物值，就可控制各种矿物的浮选分离。不同矿物在不同药剂制度下的最佳浮选在不同药剂制度下的最佳浮选pH不同，不同，pH值确定值确定还要考虑矿浆中金属离子的影响。还要考虑矿浆中金属离子的影响。影响浮选指标的主要因素影响浮选指标的主要因素 （4）药剂制度）药剂制度 药剂制度是指浮选过程中，加入药剂的种类和数量、加药地点药剂制度是指浮选过程中，加入药剂的种类和数量、加药地点和加药方式等。药剂制度对浮选指标有重大影响。药剂种类和数量在和加药方式等。药剂制度对浮选指标有重大影响。药剂种类和数量在矿石可行性研究试验中确定，加药地点及方式则在生产中选取和修正矿石可行性研究试验中确定，加药地点及方式则在生产中选取和修正改进。改进。 在一定范围内，增加捕收剂与起泡剂的用量，可提高