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1、矿物加工学复习（浮选）浮选复习第一章：浮选基本原理1.浮选法的依据是什么？表层浮选、多油浮选和泡沫浮选各自的原理？ 答：浮选是根据矿物表面物理化学性质的差异，而分选矿物的一种选矿方法。表层浮选：分选作用主要在水-气界面发生，将细矿石粉洒在流动水面，矿石中某些疏水亲气的矿物浮在水面，另一些亲水疏气的矿物则沉在水中，分别收集后实现分离。多油浮选：将细粒矿石与大量的油和水一起搅拌，分选作用主要在油-水界面发生，矿石中某些疏水亲油的矿物进入油中后浮起，其他亲水疏油的矿物则留在水中，然后从油和水中再分离出不同的矿物。泡沫浮选：利用矿浆中产生的气泡增加气液界面，提高分离效率，分选作用主要在气-水-固三相界
2、面发生，疏水矿粒念附气泡上浮，亲水矿粒留于水中。2.浮选在矿物精选工业中的地位。为什么？答：浮选是应用最广且最有前途的选矿方法。因为：回收率高适应性广有效处理细泥3.煤泥浮选在煤炭分选工业中的作用是什么？答：煤泥浮选是利用煤与矸石表面物理化学性质的差异，并能过添加特定浮选药剂的方法来扩大煤与矸石间表机润湿性的差别，在固、液、气三相界面，选择性地富集低灰煤炭，从而实现煤与矸石分离的一种煤泥分选技术。浮选之所以能广泛地应用于煤泥分选，重要的原因在于它能能过浮选药剂灵活地控制浮选过程，并按照人们的要求有效地实现煤与矸石分离，使煤炭资源得到综合高效利用。 4.浮选系统中气-水两相的结构特点有何同异处？
3、答：气相中的水蒸气和液相中的水分子都是极性分子；气相中大部分气体是非极性分子，而水分子为极性。之所以要单独提出同点，是因为气相中的水蒸气对浮选有影响，如水蒸气加速矿物表面的氧化等。5.简述矿物表面的极性与非极性含义。为什么矿物表面有极性与非极性之分？ （答案见作业题第一题第二小问）6.矿物表面为何有亲水和疏水之分？答：因为矿物晶格破裂时，由于暴露在表面的键型不同，矿物表面性质也就不同。当矿物表面具有较强的离子键、共价键时，其不饱和程度较高。矿物表面有较强的极性和化学活性，对极性水分子有较大的吸引力，矿物表面表现出亲水性，称为亲水性表面，此时矿物的可浮性差。当矿物表面是弱的分子键时，其不饱和程度
4、低，矿物表面的极性和化学活性均较弱，对极性水分子的吸引力小，这种矿物表面具有疏水性，称为疏水性表面，此时矿物的可浮性好。7. 煤的组成、结构特点和表面性质？（详见选矿学P422）答：煤的组成：煤的组成有明显的不不均匀性。煤是由有机质和多种无机矿物组成的复合体，其成分随煤化程度的变化而大幅变化。因此，不同的煤具有不同的可浮性。按煤岩学的观点：煤有四种主要成分：丝炭、暗煤、镜煤和亮煤，各组分具有不断相互转化的性质。煤的结构特点：煤不是晶体结构，他的表面的并不是均一的，而是由各种各样不规则的有机化合物组成。煤的表面有大量空隙，因此，很容易从液体中吸附大量无机和有机物质。煤炭表面很容易氧化，氧化后的可
5、浮性变差。煤炭表面是否存在官能团是决定煤能否氧化的重要因素。煤在水中的氧化比在空气中剧烈得多，所以煤的浸泡时间对煤可浮性有很大的影响。 8. 不同的矿物表面为何有不同的水化作用？怎样用接触角评价矿物表面的水化作用？答：极性水分子定向排列在矿物表面的现象称为矿物表面的水化，当矿物断裂时，其断裂面存在不饱和键和键能，使矿物表面呈现出一定程度的极性。若将破碎的矿物置于水中，则极性的水分子会定向吸附于极性的矿物表面，使矿物表面的不饱和键及键能得到一定的补偿，并使整个体系的表面自由能降到最低。不同的矿物，因其组成和结构不同，破碎时断裂面的键不同，因而表面不饱和键及键能不同。键能的不饱和程度影响矿物表面的
6、极性，因而使不同矿物表面的水化作用不相同。固水与水气两个界面自由能所包之角（包括水相）称为接触角，用表示。可见，在不同矿物表面接触角是不同的，接触角可以标志矿物表面的润湿性：如果矿物表面形成的角很小，则称其为亲水性表面；反之，当角较大，则称其为疏水性表面。亲水性和疏水性的明确界限是不存在的，只是相对的。角越大说明矿物表面疏水性越强；角越小，则矿物表面亲水性越强。9. 矿粒与气泡的接触时间和附着时间（书上叫诱导时间）有何区别？答：接触时间是指气泡从形变开始到恢复形变所需要的时间，即矿粒和气泡开始接触到离开气泡的时间。附着时间是指气泡完成矿化的时间，也叫感应时间。附着时间一般小于接触时间。10.
7、浮选的基本行为是什么？此行为的进行方式有哪两种？答：浮选的基本行为是气泡的矿化，即浮选过程中颗粒附着于气泡上的过程。气泡的矿化有两种，第一种是气泡与矿粒碰撞，附着在气泡上的矿化过程，第二种是溶解气体在矿物表面以微泡析出的矿化过程。11. 影响矿粒与气泡碰撞的主要因素有哪些？答：与气泡直径、矿粒直径、水流运动状态及矿浆浓度有关。12. 矿粒与气泡碰撞的矿化过程中，其间的水层是如何破裂的？答：矿粒与气泡碰撞的矿化过程中，其间的水层破裂分为三个阶段，第一个阶段为两者互相接触，第二阶段为水化层的破裂，这是气泡矿化的决定性条件，第三个阶段为气泡粘上矿物，经过这3步，水层发生了破裂。13、 影响气泡与矿粒
8、固着的主要因素？ （主要：三相接触周边a与接触角。其他：粒度、浓度、充气量、搅拌强度、矿粒密度、表面性质、药剂制度等）14. 水中析出的微泡对浮选有什么好处？影响水中气泡析出的因素有哪些？答：附在微细颗粒表面的微泡可以携带微粒上浮，或微泡和微粒互相形成气絮团，促使它们上浮。前者的上浮速度要比大气泡慢得多，后者可借助微泡群的浮力进行有效的浮选。微泡可以成为颗粒和大气泡之间附着的桥梁，促使它们之间的附着。颗粒通过微泡和大气泡的附着比一般颗粒和气泡之间的附着更牢固。这是因为它们之间的附着接触面积较大，而且颗粒和微泡之间的附着是没有残余水化层的气固直接接触。微泡是颗粒表面疏水区的气核，可以提高表面疏水
9、性不均匀颗粒和难浮颗粒的附着几率，特别是提高粗粒，重颗粒回收率和浮选速率，改善细粒矿物的选择性。 水中溶解的气体多少服从亨利定律，随压力和温度变化。浮选中析出的微泡均是在恒温降压条件下析出的。矿物表面疏水性越强，气泡增长速度越快。水中气体过饱和度越高和大气泡含量越多，微泡核发展为微泡几率越高。微泡大小数量还与充气量有关。15. 浮选相界面上有哪些吸附形式？举例说明。 答：（1）气-液界面的吸附，浮选过程中用起泡剂使气体形成稳定气泡。（2）固-液界面的吸附，浮选中无论添加何种药剂，绝大多数都在固-液界面发生吸附。捕收剂在矿物表面的吸附（3）液-液界面的吸附，浮选中经常使用非极性烃类油，泡沫浮选要
10、将油分散水中形成水包油型乳状液，为维持其稳定，可用表面活性剂降低油水界面自由能。16. 如何判别浮选相界面上药剂吸附是物理吸附还是化学吸附？ 凡是由分子键力引起的吸附都是物理吸附，其特点是热效应小，无选择性，吸附快，具有可逆性，易解吸，吸附的分子可在矿物表面形成多层。 凡是由化学键力引起的吸附称化学吸附，热效应大，吸附牢固，不易解吸，吸附不可逆，通常只有单层吸附，吸附具有很强的选择性，吸附慢。吸附物质可在矿物表面发生电子转移，形成难溶性化合物，但不能形成新相。17矿物表面双电层来源有哪几种？双电层的结构如何？答：来源：优先解离 优先吸附 吸附与电离 晶格取代结构如右图所示：18什么是电位？电位
11、与浮选有何关系？答；双电层中的扩散层与固体表面的斯特恩层（Stern层）之间有一个滑动界面，滑动界面上的电位和溶液内部的电位差称为电动电位（电位）。与浮选的关系：电动电位绝对值降低可使浮选效果变好。对煤等矿物的实验表明：在等电点时，矿物表面吸附的捕收剂数量最多，即等电点时矿物的浮选活性最好。矿物表面吸附的捕收剂增多，矿物表面的水化作用减弱，水化层变薄，提高了矿物表面的疏水性和可浮性，浮选效果变好。因而可用药剂与矿物作用前后电动电位之差评价矿物浮选活性的改变，电动电位差越大，药剂与矿物的作用越好，浮选活性的提高就越大。19. 什么是浮选速度？如何提高? 答：单位时间内浮选矿浆中欲浮矿物的浓度变化
12、或精矿产品的回收率称为浮选速度。提高办法：调整充气程度；采用磁场预处理等第二章：浮选药剂1.捕收剂、起泡剂、调整剂各自在浮选中的作用是什么？试举一二例。答：捕收剂：能选择性的作用与矿物表面并使其疏水的有机物质成为捕收剂。捕收剂作用于矿物水界面，通过提高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固的附着于气泡而上浮。起泡剂：为表面活性物质，主要富集在水-气界面，促使空气在矿浆中弥散成小气泡，防止气泡兼并，并提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性，保证矿化气泡上浮后形成泡沫层刮出。调整剂：用于调整其他药剂（主要是捕收剂）与矿物表面的作用，调整矿浆的性质，提高浮选过程选择性。举例：总结不出来。2. 调整剂分哪几类？各自
13、在浮选中的作用是什么？试举一二例。答:活化剂：能促进捕收剂与矿物的作用，从而提高矿物可浮性的药剂（多为无机盐），这种作用称活化作用。抑制剂：与活化剂相反，能削弱捕收剂与矿物的作用，从而降低矿物可浮性的药剂（各种无机盐及一些有机化合物，这种作用称为抑制作用。介质PH调整剂：主要是调整矿浆的性质，形成对某些矿物浮选有利、而对另外一些矿物浮选不利的介质性质，例如用它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。分散剂与絮凝剂：调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。3. 什么是表面活性物质？其在浮选过程中有什么作用？答：表面活性物质，将某种溶质加入溶液后使溶液表面自由能降低 而且表面层溶质的
14、浓度大于溶液内容度，称为该溶质为表面活性物质。大部分起泡剂是表面活性物质，表面活性物质能够强烈地降低水的表面张力，增加泡沫的稳定性。4. 为什么加入起泡剂就能产生数量充足、有一定稳定性和一定大小的气泡？答：因为起泡剂多数是杂极性表面活性剂，可以在气-液界面吸附浓集，降低气液表面能，使气泡体系能量降低，促使空气分散，生成直径较小的气泡，并能在相界面上进行定向排列，以其极性端指向水，非极性端指向气。由于极性端和水分子发生作用，在气饱表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，同时还可增加气泡抗变形及破裂的能力 5.不同的极性基和非极性基对起泡性能有何不同的影响？答：常用的起泡剂极性基有-OH,-COOH
15、,-O-,， , 烷基磺酸及其皂类。1）溶解度。起泡剂溶解度高，产生的泡沫层结构松散、气泡脆、不稳定，选择性好，回收率低。需分次或分段加药，耗药量大。溶解度低，产生的泡沫层结构紧密、稳定、持久、粘，起泡速度慢，选择性差，回收率高。对这种起泡剂只需一次加药。如松油、2#油等。兼顾两者，通常选择有中等溶解度的起泡剂，如带有-OH、-O-这两种极性基的醇类、醚类药剂。2）解离度。解离度大，极性强，因此选择性差，能起捕收作用。另外，有些会解离出H+的起泡剂，受矿浆PH值影响大，最好用于酸性条件下。3）水化程度。起泡剂的水化程度与极性基和非极性基都有关。水化程度越高，在气泡表面形成的水化膜越厚，气泡越牢固，气泡层越稳定。但若气泡过粘、过稳，对选后的精矿处理又会带来困难。鉴于以上对起泡剂的溶解度、解离度、水化程度三个方面的分析，从起泡剂的极性来考虑，最好选用带有-OH，其次是选用-O-。常用的起泡剂非极性基有：正构烷基，异构烷基，芳基在正构烷基的同系物中，每增加一个碳原子，起泡剂的表面活性就增加约3倍，溶解度下降约三倍。碳链短，溶解度好，但起泡性能差。一般选用6-11个碳原子的非极性基，起泡性能最好的是C8-9。反之，碳链长，溶解度差，起泡性能好。因为碳链长，非极性强，疏水性好，所以就不易溶解于水。异构烷基，
