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1、1,浮 选 概 论,选煤生产基础理论培训,2,浮选是微细粒矿物分选的主要方法：占矿物分选的80%左右，在炼焦用煤和无烟煤的分选中约占20%左右并呈上升趋势。,*、地位重要、应用广泛、不断拓展 *、过程复杂、影响多元、变化多端 *、设备多样、流程简单、工艺复杂,经验积累是关键，专注摸索实践；基本原理是依据，万变不离其踪。,浮选运行：选厂最具挑战的作业！,3,第一节、界面分选基本原理,固相、液相、气相三相接触时，液相在固相表面铺展、排斥气相、占据固相表面的现象称为润湿（或浸润）现象；液相在颗粒表面收缩成球、气体占据固相表面的现象称为不浸润现象。 液相为水时，习惯称亲水或疏水现象。,物质的聚集形态，
2、常见气、液、固三相（态）；一定条件可转化；决定于分子（原子）之间的作用力或运动强弱。,一、相或态,二、润湿（浸润）现象,4,三、水化作用与水化膜,水化作用：固体表面层的分子与水分子间相互作用。,水分子为强极性分子：一端带正电荷，另一端带负电荷。,水化膜：当水中出现带电颗粒时，颗粒周围生成极性水分子的包围层（水化作用），颗粒表面吸附形成的薄水分子层。,不同（矿物）颗粒表面的分子极性不同，在其表面产生电荷的强弱不等、对水分子的吸引程度不同，会导致水化膜的厚度不同。,5,疏水矿物表面分子极性弱（如煤中有机质），与水分子的作用力弱，生成的水化层薄而散；当气泡与其碰撞时很易排开水化层并与其发生粘附。,亲
3、水矿物表面分子极性强（如煤中的矿物杂质），与水分子的作用力强，生成的水化层厚而密，当气泡与其碰撞时很难排开水化层并与其发生粘附。,四、亲水表面（颗粒）与疏水表面（颗粒）,1、亲水表面：容易被水润湿的表面（如矸石表面）； 2、疏水表面：不易被水润湿的表面（如煤颗粒表面）。,6,如何定量评价？,3、亲水性颗粒：亲水表面所占比例大的颗粒（可浮性差）。 4、疏水性颗粒：疏水表面所占比例大的颗粒（可浮性好）。,7,*、疏水性（矿物）颗粒：表面不易被水润湿，接触角大，亲气，可浮性好。 *、亲水性（矿物）颗粒：表面容易被水润湿，接触角小，疏气，可浮性差。,亲水性 差,在水中，当气泡附着固体表面并达到三相平衡
4、后，气液界面与固液界面的夹角。,五、润湿接触角,8,自然界矿物的接触角很少有超过90度的。,9,为了扩大目的矿物（颗粒）与非目的矿物颗粒的疏水性的差异，可人为增大或缩小特定矿物的接触角（表面改性）。,10,1、表层浮选 根据矿物颗粒湿润性的差异，把磨细的矿粉撒于水面，疏水性的矿物漂在水面上作为精矿；亲水性的浸没在水中即为尾矿。（磨细成本高、抛匀难度大、处理量太小）,2、多油浮选 利用目的矿物和非目的矿物颗粒的亲水性和亲油性不同，加大油的量与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的矿物刮出（油耗量大、成本高）。,在悬浮液（一般由水和微细颗粒组成）中，借助（矿物）颗粒表面润湿性差异实现物料分选的过程。,六、
5、界面分选,11,3、泡沫浮选：利用气泡携带疏水的矿物或颗粒上浮（处理量大、可调节性强）的界面分选方法，能有效分选0.3-0.01mm的微细矿物或0.5-0.03mm的煤泥。,微细粒矿物分选的主要方法：矿物的80%左右，在炼焦用煤和无烟煤的分选中约占20%左右。,12,第二节、泡沫浮选,1.破磨解离使有用矿物与其它矿物或脉石矿物充分解离。,一、主要作业,13,2.调浆准备 *、浓度调整:使其适合浮选要求（煤一般60120g/l，100g/l左右为佳； *、颗粒改性：加入捕收剂(提高颗粒的疏水性)、抑制剂（提高颗粒的亲水性） *、起泡性能:起泡剂 *其它:调整剂（如PH）、分散剂、活化剂整等；,1
6、4,3.浮选分离给矿浆充气、产生气泡,疏水的颗粒粘附到气泡上（矿化气泡或气絮团），在浮力作用下被带到表面形成泡末层,亲水的颗粒则留在矿浆中, 实现分离。,4.产品处理浮选后的泡沫产品和尾矿脱水。,正浮选？ 反浮选？,15,二、气泡矿化,（1）大泡形成的矿化气泡：大气泡的上浮运动快，在重力作用的影响下，只有少量细煤泥聚集于大气泡的尾部。在大泡表面（水膜）也可能粘附高灰分的泥质。 （2）群泡形成的矿化气泡：许多微泡粘附在大粒度的煤粒上，使其上浮，对粗粒浮选有利。 （3）气絮团形成的矿化气泡：许多煤粒与许多气泡相互粘附，形成了煤粒、气泡、小油滴的集合体，即气絮团，达到了最大程度的矿化。,1、气泡矿化
7、：矿粒有选择性地附着在气泡上的现象。,16,1）、疏水颗粒与气泡的碰撞附着,湍流强度大、煤浆浓度高和气泡数目多，颗粒和气泡的碰撞概率提高。,影响因素：流动状态、气泡和颗粒的大小以及二者的相对运动轨迹等。,*、粗粒与气泡附着有碰撞、水化层减薄、水化层破裂和接触周边展开四个阶段。,*、微细颗粒与气泡的附着方式有两种情况：一是水化层破裂，形成三相接触周边；二是水化层不破裂，只要煤粒与气泡之间距离小到一定程度，在一些复杂因素影响下，也可以相互粘附。,2、气泡矿化机理,17,（1）颗粒上一旦有微泡析出，微泡与一般尺寸气泡的粘附速度要比煤粒直接与一般气泡粘附的速度快得多。 （2）微泡在疏水性良好的煤粒表面
8、析出，提高了颗粒与气泡粘附的牢固性。 （3）大量微泡有选择性地在粗粒表面生成，增加了它们的上浮能力，有利于改善粗颗粒浮选。 （4）微细粒质量小（即惯性力小），不易克服其与气泡粘附时所受的阻力，但微泡可以直接在疏水性较好的微细粒表面析出。,2）、析出微泡与颗粒的附着,微泡有利于矿化,18,3、浮选过程概率描述,第1阶段：颗粒与气泡碰撞 第2阶段：颗粒与气泡附着 第3阶段：矿化气泡升浮 第4阶段：泡沫层形成,碰撞概率：与气泡和颗粒的大小、数量及水流状态有关； 附着概率：与颗粒疏水程度、碰撞速度、碰撞角度等有关； 不脱落概率：与气泡和颗粒附着的牢固程度相关，受附着面积、气泡的提升力、矿浆流态等因素影
9、响； 稳定性概率：主要受气泡寿命及气泡与颗粒粘附牢固程度影响。,19,4、矿化泡沫层,气泡上升过程中，水的静压减小，气泡变大。因重力作用，气泡间的水层向下流动，气泡之间的水层自下而上由厚变薄，泡沫层上面的大气泡变形显著易破碎。 气絮团形成的矿化泡沫含大量的疏水颗粒，质量较好。 虚泡的矿化程度差，含有大量水，气泡大且易碎。,矿化气泡浮至浮选机液面聚集为矿化泡沫层，是气泡+夹水层+颗粒形成的三相泡沫。,1）泡沫层的特征,20,三相泡沫形成过程中会夹带部分亲水的颗粒（选煤中一般称高灰细泥）。 亲水矿粒与气泡附着不牢，在气泡兼并、破灭、重组过程中易脱落，随气泡间的下降水流返回矿浆，提高了选择性。,2）
10、泡沫层二次富集作用,控制和保持一定厚度的泡沫层有利提高泡沫精矿质量。,21,1、捕收剂,能提高颗粒表面的疏水性，增强其与气泡附着强度的物质。 捕收非极性矿物用的多用烃类油煤油、轻柴油等； 捕收硫化矿物用黄药、黑药等； 捕收氧化矿物用常用胺类、脂肪酸阳离子化合物等。,天然可浮性矿物的浮选一般用非极性烃类油作捕收剂。煤的浮选主要用这类捕收剂。煤油、轻柴油和改性煤油等占煤泥浮选捕收剂耗量的80%-90%。,烃类油不溶于水、乳化有利浮选、降低药耗！,三、浮选药剂,22,煤泥浮选中，大部分煤粒表面是非极性的，煤粒对油分子吸引力大，吸附到煤粒表面，同时煤粒表面与油分子之间的作用力大于油分子本身之间的作用力
11、，油滴在煤粒表面展开，形成疏水的薄油膜，提高了颗粒的疏水性见图c。,*、非极性烃类油主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，属于非极性分子，能够在非极性矿物颗粒表面吸 附并形成油膜，提高颗粒可浮性。,23,矸石颗粒绝大部分表面是极性表面，对油分子的吸引力小，亲水性强，表面形成水化膜，非极性烃类油不易在矸石表面吸附见图a），扩大了煤粒与矸石表面润湿性的差异，利于分选。,如果在煤粒表面夹杂极性的矿物杂质或局部被氧化，则能形成不连续的油膜见图b），改善可浮性。,24,作为浮选的载体，气泡数量要足够多，以形成足够的气-水界面；气泡稳定性好，不易破裂；气泡大小合适，有一定的升浮力。,2、起泡剂,添加起泡剂能将
12、气流分散成大量直径合适，并具有一定稳定性的小气泡。,起泡剂是杂极性分子，其极性基亲水，与水分子强烈地互相吸引，所以朝向水层，而非极性基处于空气中或气泡内，在气液界面上实现单分子层的定向吸附和排列.,25,1、控制气泡大小,起泡剂的主要作用,*、相同充气量的条件下，能产生更多的气液 界面，即数量多、直径小的气泡。 *、试验表明，煤浆中没有添加起泡剂时，气泡的平均直径约3-5mm，加入起泡剂后，气泡的直径可以减小到0.5-1mm。,2、维持气泡稳定,起泡剂在气泡表面形成了水化层，其极性基吸引水分子，减慢了水从气泡上部向下流动的速度，当气泡上升到液面时，破裂时间得以延缓。在 气泡表面定向排列的起泡剂
13、分子也可以降低水的蒸发速度，延长气泡的寿命。,26,3、减缓气泡兼并,4、增加气泡的弹性,水化层起到阻碍作用，并且，起泡剂的极性基同性电的相互排斥，也减缓了气泡的兼并。,气液界面吸附起泡剂后，增强了反抗变形的能力。如果外力引起的气泡变形不很大时，气泡不致破裂，相当于增加了气泡的弹性。,27,5、延长气泡在煤浆中停留时间,（1）在起泡剂作用下，气泡呈球状不易变形，而球状物在水中的运动阻力大。,（2）由于起泡剂的作用，充入浮选机的空气分散成许多小直径的气泡。小气泡的升浮速度要比大气泡慢得多。,延长了气泡在矿浆中的停留时间，使得矿粒与气泡接触碰撞的概率增大，促使矿化，有利分选。,28,常用起泡剂,（
14、3）人工合成起泡剂：醚醇类：甲基醚醇、乙基醚醇、丁基醚醇等。醚类：如4号油（主要成分为1，1，3-三乙氧基丁烷，又称丁醚油）；MIBC等。,（1）天然起泡剂：如松油、樟脑油、桉叶油等。,（2）工业副产品：选煤多用杂醇（200-300g/t）；仲辛醇（100g/t左右）；混合醇（用量100-150g/t）等。,29,(2)活化剂能促使捕收剂和矿物作用,从而提高矿物可浮性。一般为无机盐。如ZnS直接浮选不容易浮起,利用CuSO4作为活化剂,让其中的Cu+去吸附ZnS,再用黄药中的ROCSS 阴离子与Cu+发生作用，起到捕收基的作用。,3、调整剂 *、调整矿物与其它物质的作用，如活化或抑制气泡与矿物
15、的粘附 *、调整矿浆性能，如pH值等.,(1)抑制剂提高矿物表面的亲水性，消除捕收剂的作用。如选多金属矿物时，第一段流程把所有的有用矿物都收集起来；进一步分选各类矿物时，需要把某些暂时不选出的金属抑制，这就需要抑制剂。,30,（3）pH值调整剂改变浮选矿浆的pH值，形成对某些矿物浮选有利，而对另一些矿物浮选不利的介质性质。如利用其调整矿浆的离子组成、改变矿浆的pH值、调整可溶性盐的浓度等。一般用无机酸、碱类。 （4）凝聚剂与分散剂调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。如加入水玻璃等分散剂使高岭土分散。,浮选药剂的作用和分类不是绝对的，某些药剂在这种条件下属于此类；而在另一条件下可能属于另一类。,3
16、1,负压吸、正压鼓压、溶气减压析出、化学反映等； 充气量大且易调节。,粉碎切割空气、产生气泡（机械搅拌浮选机）； 保持矿粒悬浮； 促使药剂乳化、分散； 保证槽内矿浆浓度均匀; 矿粒和气泡在浮选机中的分布均匀; 提供碰撞的能量，促使药剂和矿粒、矿粒和气泡的接触几率提高。,1）、充气作用,2）、搅拌作用,1、基本要求,四、浮选设备,32,通过量、充气量 液面高低 泡沫层厚度 刮泡速度等,4）、调节作用,进料、刮泡、排料要连续,5）、连续工作,槽内矿浆循环量要足够大（太大影响处理量），以增加矿粒与气泡的接触机会,3）、循环作用,6）、机械要求,结构简单、维修方便 能耗低、寿命长,7）、分室加药,33,机械搅拌：叶轮区形成负压吸入空气,并将空气粉碎形成气泡。,1）气泡的生成方法,通过多孔介质的细小孔眼形成气泡。,气体从矿浆中析出形成微泡。随着压力的下降，溶解在矿浆中的气体会自动析出，并首先在疏水的矿物表面析出，形成活性微泡。,汽水瓶、啤酒瓶开盖？,包括两个过程: 气泡的生成； （量、质兼顾） 气泡的兼并和溶解（适度控制）。,2
