浮选-中南大学选矿专业浮游选煤教材讲座.ppt

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1、 浮选 中南选矿网络培训教材 课程的内容安排课程的内容安排第一章 浮选基本概述第二章 浮选理论第三章 浮选药剂第四章 浮选设备第五章 典型浮选流程学学习习方方法法理论联系实际天道酬勤善于思考，要多问“为什么？”动手做实验，不怕吃苦相关的课程相关的课程物理化学 表面化学胶体化学 流体力学无机化学 有机化学矿石学基础 分析化学成绩评定1、平时作业占5%2、平时提问占5%3、实验课（包括实验报告）占20%4、考试成绩占70%第一章第一章 浮选基本概述浮选基本概述第一节 浮选及浮选过程第二节 浮选发展历史第三节 浮选的特点第四节 浮选法在选矿中的地位第五节 浮选在贵州矿业发展中的地位浮选在贵州矿业发展

2、中的地位1、什么是浮选？浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异，使矿物颗粒选择性地向气泡附着的选矿方法。对浮选有较大影响的表面性质主要有：湿润性、电性、吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等等。第一节 浮选及浮选过程2 老的浮选概念主要有三种： 1 全油浮选：1860年由英国人Willian Haynis首先取得专利权。 分选作用主要在油-水界面发生，疏水矿粒进入油相，亲水矿粒进入水相。1898年这种工艺用于工业生产。 2 表层浮选：1907年由马克魁斯通（Macquiston）首先取得专利权。 分选作用主要在水-气界面发生，疏水矿粒浮在水面上，亲水矿粒沉入水中。 以上两种浮选因其是在两相界面发生，因此

3、又称为界面浮选。 3 泡沫浮选：1902年由Potter首先取得专利权。 分选作用主要在气-水-固三相界面发生，疏水矿粒念附气泡上浮，亲水矿粒留于水中。3 矿物的浮选过程（矿物是怎样浮选的）（矿物是怎样浮选的） 碎磨搅拌槽（加药剂，矿物颗粒与药剂作用）浮选机（搅拌使矿浆悬浮，产生细小气泡）携带矿粒升到矿浆表面完成浮选分离(正浮选工艺：矿化泡沫即精矿，槽底物即尾矿；反浮选工艺：矿化泡沫即尾矿，槽底物即精矿）产品脱水（浓缩、过滤、有时也干燥）l矿物的浮选过程是在固（矿物）、液（水）和气（气泡）三相界面上进行的，进行这一过程的关键在于：矿物表面性质（润湿性）差异，从矿浆中析出足够量的稳定而细小的气泡

4、；有用矿物（欲浮矿物）有充分的机会与气泡群碰撞，并牢固地粘附在气泡上被浮到矿浆的表面，脉石矿物虽有机会与气泡碰撞，但不粘附，遗留在矿浆中，在这里气泡是分选的媒介，同时又是运载工具。第二节 浮选发展历史自1906年发布第一个具有现代泡沫浮选特征的专利（Sulmanandpickard,美国专利8351201/1906）至今已有近百年的历史。现在泡沫浮选已成为最重要的和应用最广泛的一种选矿方法。可应用于以前认为没有工业利用价值的低品位的及结构复杂的矿物。最初用于硫化矿物，逐渐发展到用于氧化矿物和某些非金属矿物和煤炭、石墨等。以至扩展到环保、化工、食品、材料、医药、生物等领域。但是常规的泡沫浮选有其

5、局限性，它的有效分选粒度基本上在0.30.01mm（对煤炭0.50.03mm）超出此粒度范围泡沫浮选的效果很差。浮选领域的进展近二三十年来，浮选领域的进展是：1.浮选机的不断改进和大型化2.新药剂、新工艺不断涌现3.浮选理论的研究不断深入二 浮选发展历史同时，随着化学工业的发展，人们开始设想用化学试剂来改变矿物的可浮性，因而浮选药剂业不断地得到了发展。 比较重要的有：1913年发现重铬酸钾用于抑制方铅矿；硫酸铜活化铅锌矿；1921年采用有机化合物作捕收剂；1922年用氰化物作抑制剂抑制硫化矿；1924年用脂肪酸作氧化剂的捕收剂；1925年黄药的合成并作为硫化矿的捕收剂，使得泡沫浮选的分选效率大

6、大优于全油浮选和表层浮选。从而摆脱了竞相争艳的局面，以至于当我们现在谈到浮选是一般都是指泡沫浮选二 浮选发展历史1925年至今，是泡沫浮选在理论与实践上蓬勃发展时期。1930年起，对各种矿物的可浮性开始进行全面的研究；1940年前后开始了煤泥的大规模浮选，使浮选的范围由硫化矿推广到氧化矿、非金属矿、以及现在的稀有金属矿。由于浮选依据的是矿物表面性质，而表面性质是多样的，而且对于每一种矿物之间都必然存在某些差异，更何况采用了化学药剂的处理，因此，原则上浮选可以分选自然界中的各种矿物，浮选的生命力及其广阔的前程也正在于此。近几十年来，浮选已经不再局限于矿物加工工程，而向其他领域发展，在化学工业、造

7、纸工业、农产、食品工艺及废水处理等方面有着广泛的应用。第三节第三节 浮选的特点浮选的特点应用广泛；分选效率高、富集比高；有益于矿产资源的综合利用；分选粒度细，前途广阔，处理细粒浸染的矿物特别有效。 浮选是资源加工技术中最重要的技术，由于浮选法所取得依据决定，它的应用前景是极为广阔的，几乎所有的矿物都可以采用浮选法从矿石中分离出来，同时可加工处理二次资源及非矿物资源。涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉学科领域。随着浮选的不断发展，目前，浮选已不局限于冶金矿山，在化工、造纸、食品、农业、医药、

8、工业废物、废水诸方面都有着广阔的应用前景。第四节浮选法在选矿中的地位第四节浮选法在选矿中的地位浮选法原则上可选别所有矿石。目前，每年经浮选处理的矿石已超过十亿吨。可以肯定的说，浮选法是一种最重要的选矿方法，预计今后还会得到更广泛的应用。 可选别各种黑色、有色、稀有金属、贵金属矿物100多种有用矿物。对贫矿、细粒矿、杂矿石有更大适应性。目前，回收率60的项目都被禁止，已从矿业扩展到其他领域。除浮选矿石，目前，浮选广泛应用于冶金、化工、造纸工业、农产品及食品工业、医药微生物、工业废物及废水处理等方面。冶金工业产品浮选，如铜镍混合矿、炼铜炉渣、阳极泥等的浮选、锰矿石中伴生Ag(740g/t)的富集回

9、收。工业废物及废水（二次资源）：自然矿产的最大特点是数量的有限性和开发的一次性，因此“资源的循环使用”是最大的节约。“三废治理，环境保护”是目前全世界共同关心的问题。例如，我国全国固体废料已堆有80多亿吨，占地90多万亩，目前固体废料利用节约24，每年有76左右的固体废料堆存（引起资源和环保问题）。如粉煤灰的综合利用首先得用浮选法回收碳，而省内目前是空白，省外已蓬勃开展。以贵铝为例，目前已堆存200万吨，每年排放15万吨，堆场建设费6元/吨。 贵州省矿产资源丰富，在贵州这仅占全国总面积1.84%的地方，至今发现的矿产达110种以上，发现各类矿床、矿点3000余处。其中76种已程度不同地探明了储

10、量，全省探明储量的产地达1338处，这些矿种中“煤、磷、铝、锑、金、锰”构成贵州主要的矿产资源优势。根据全国保有储量对比排序，贵州有40种矿产排列全国前十位，其中29种矿产列第一至第五位，22种列入第一至第三位。全省已探明矿产价值3亿万元以上，人均8.2万元，居全国第八位，单位国土面积的矿产潜在价值和人均占有量，高于全国平均水平，在西部12省区中居前列，发展矿业在贵州具有广阔的前景。第五节第五节 浮选在贵州矿业发展中的地位浮选在贵州矿业发展中的地位四 浮选在贵州的矿产开发中的地位贵州作为矿业大省，煤、磷、铝、电是我省四大支柱产业，但是，优势矿产资源却未能得到充分和合理的开发利用，资源优势未能变

11、成经济优势，大量的矿产资源流失。 长期以来，我省矿业以采矿为主，为追求短期效益而采富弃贫、采易弃难，加之浮选技术水平低、成本高，导致我省矿产资源存在有用成分回收率低、综合利用率低、储量利用率低等问题，且大量难选矿产资源成为“死宝”而未得到利用，仅资源回收率就只有国家规定回收指标的三分之一。我省现阶段矿业发展的状况与一个矿产资源大省的地位不相称。目前资源的合理开发、能源的高效利用和生态环境的改善已成为促进经济和社会协调发展的重要因素，矿物加工工程正在发挥重要的作用。由于矿产资源的不可再生性，矿山普遍存在供矿危机，随着高品位矿产资源不断枯竭，大量低品位的矿物只能靠矿物加工技术才能得以利用。煤、磷、

12、铝是我省的支柱产业，也是现实优势资源，还是我省发展战略的主要依托资源。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 我省煤炭资源储量大、种类全、埋藏浅、煤质优良，被誉为“江南煤海”，煤炭储量处在全国第五位，达492.48亿吨，煤炭的蕴藏量为江南9省之和，含煤地层主要为二叠系上统，含煤面积7万平方公里。2005年我省生产原煤1.08亿t，在全国排第六位，具有明显的区位优势，目前已开发利用储量占总储量的12%，后备储量较大。当前，要发展洁净煤技术，为炼焦工业提供原料，必须进行选煤，选煤具有很大的经济效益和环境效益，随着“西电东送”作为西部大开发的一项重要战略措施的实施，发展选煤业可加强我省能源优势。四 浮选在

13、贵州的矿产开发中的地位 随着国家对环境保护的重视，特别是对大气中二氧化硫造成的酸雨污染更为关注，对生产煤层硫分大于3%的矿井，逐步实行限产或关停，新建、改造含硫分大于1.5%的矿井，应当配套建设相应规模的煤炭洗选设施，另外,在我国各大、中城市，以及经济发达地区，一般要求硫分介于0.51%，灰分小于20%，而从我省煤炭资源赋存情况来看，大部分原煤的硫分都大于1.5%，按要求都应配套建设选煤厂，而目前我省除在建的金佳选煤厂为动力煤选煤厂外，其余均为炼焦煤选煤厂，在今后一段时间内将会建设一批选煤厂。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 贵州磷矿分布广泛，全省46个县市均有产出，以瓮福、开阳、织金最为丰富

14、，现有储量26亿吨，占全国总储量的1/6，排名全国第三位，全省磷（P2O5）含量平均达22%，瓮福磷矿是国内少有的特大型中低品位磷矿石矿山，是我国目前最大的磷矿石采选联合企业，磷（P2O5）平均含量26%，现有储量占全省总储量的1/3。这些矿石都必须经过选矿才能得到含P2O5大于30%的富矿；织金磷稀土矿13亿吨的储量（平均品位仅18%左右），也因矿物加工技术问题未解决而无法进行伴生稀土的综合回收；开阳的磷矿石原矿品位一般都在30%以上，暂时不需要选矿。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位截止1999年底，我省铝土矿保有储量尚存4亿吨，能经济地开发利用的露采储量只有1亿吨。按国家规定的回收率，以2

15、005年达到年产400万吨矿石的规模计算，这1亿吨露采储量尚可满足25年的需求，我省非国有矿山资源回收率不足20%，如果继续用这种方式，按每年400万吨矿石的需求量开采，则保有的1亿吨露采储量只能维持5年，5年以后我省的铝业就成无米之炊了，年产45万吨的规模的贵州铝厂存在很大的供矿危机，并且在现有的铝土矿露采储量中,大部分为A/S在56、Al2O358%的普铝矿石，猫场的地下矿床，A/S大部分在8以上，但含硫大于0.7%，这类矿石资源难于满足氧化铝拜尔法生产，必须通过选矿方法脱出矿石中硫化矿和含硅矿物，才能提高铝土矿的质量，使A/S达810，含硫小于0.5%。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位

16、黄金：贵州是国内首先发现的有工业价值的微细粒金矿省区，属产金大省，主要有红土型和卡林型两类金矿，卡林型金矿进一步分为以沉积岩和火山碎屑岩为容矿岩石两种类型。 现已探明储量150吨，远景储量500吨，全省黄金资源主要以微细粒浸染型原生金矿为主，除少部分为砂金矿(如天柱金矿等)及氧化矿(如老万场金矿、紫木凼金矿上部氧化矿)外，90%以上属微细粒浸染型原生金矿，它主要分布在黔西南地区(136吨)，目前已发现紫木凼、烂泥沟、板其、丫它、泥堡、戈塘、苗龙等7个较大矿床。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位作为全国黄金十大重要生产基地之一，国家已把我省列为黄金工业拓展的新基地，制定了“北矿南下、东矿西移”黄金

17、工业布局的战略转移。我省黄金工业在“十五”规划目标中指出，计划五年内规划投资109020元，新增生产能力6645公斤，确保2005年产金21.2万两，省委、省政府把黄金工业作为可持续发展的新的经济增长点予以重视和培育,目的就是要通过发展黄金,振兴地方经济,富民兴黔,投向方兴未艾的贵州黔西南微细粒金和黔东南岩金的开发,促使贵州黄金工业实现从资源优势转换为工业优势和经济优势的战略升级。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 锑矿：30多万吨的储量，主要分布于晴隆、独山、三都 ，但是，晴隆的锑矿资源已枯竭，入选的矿石品位越来越低，氧化率越来越高，对现有浮选技术提出了更高的要求。 硫铁矿：毕节的硫铁矿资源最

18、为丰富。可以预计，作为生产硫酸原料的硫铁矿资源的开采利用将得到较快的发展。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 非金属矿：我省非金属矿丰富且用途广泛，作为冶金辅助原料矿产的有石灰石、菱镁矿、水镁石、粘土、叶腊石、石墨、铁矾石、蓝晶石类矿物、白云石、黄石、水晶石等，其中石灰石、粘土、石墨、白云石等具有较大的生产潜力，我省每年有3万吨的非金属矿开采量，但缺少矿物加工工程技术人才，非金属矿深加工技术急待提高和发展，常有“低价卖出原矿而高价买入加工产品”的现象，也有“一流的资源、二流的价格、三流的技术”之说。 今后十年，我国非金属矿将优先发展国内急需、国际市场畅销、创汇率高的产品，包括：饰面石材、高岭土、

19、石墨、膨润土、重晶石、石棉、石膏、硅灰石。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 工业废渣：目前资源的合理开发、能源的高效利用和生态环境的改善已成为促进经济和社会协调发展的重要因素，我省每年排放工业废弃物3000万吨，(其中化工渣占500600万吨)，累计占地近900万平方米。以粉煤灰为例，我省粉煤灰的年排量将近400万吨,粉煤灰综合利用率仅30%左右，而在上海等地区已超过100%，粉煤灰原灰供不应求(8090元/吨)，而贵阳电厂的粉煤灰仅10元/吨，贵州铝厂的粉煤灰则为0元/吨。由于锅炉的燃烧方式不同，湿排粉煤灰中未燃尽碳含量很高，常达20%以上，不能综合利用，这就需要浮选技术来进行分选，才能资源

20、化和建材化。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 城市垃圾：城市垃圾每年以10%的速度增长，其处理在很大程度上也取决于矿物加工技术。 四 浮选在贵州的矿产开发中的地位西部大开发提出要利用自然资源优势，发展特色经济和优势经济，特别是科学合理地开发利用和有效保护矿产资源和能源，变矿产资源优势为经济优势，这预示着我省的矿业生产在今后相当长的一段时期内将有长足的发展，这同时要求我省的矿业技术必须紧紧跟上经济发展的步伐。矿业的发展，依赖于矿产资源的储量和高效的开采技术及深加工技术。在中国西部地区外商投资优势产业目录中，贵州省的11个优势产业中就有5个产 业涉及到煤炭、钛、低品位难选冶金矿、钡盐以及磷矿的加工

21、应用技术开发及产品生产。四 浮选在贵州的矿产开发中的地位 针对我省矿产资源特点，发展具有贵州特色的浮选技术，实施将生物技术用于传统矿业，可大大解决环境污染问题。加强浮选技术，在贵州西部大开发中依靠矿产品产值作为新的增长点发挥作用，提高社会效益和经济效益。经过几十年的发展,浮选已从一门纯工程技术向工程科学转化,目前,浮选的三大理论(润湿理论、吸附理论及双电层理论)已经初步形成。 随着我国工农业的飞速发展，对金属的需求量也越来越大，而矿产资源属不再生资源，矿业开采的矿床趋势朝着贫、细、杂方向发展，矿石的分选难度也必将越来越大，因此，可以预见浮选法的应用前景也将在一定时期内更加广阔。 四浮选在贵州的

22、矿产开发中的地位小 结近二三十年来，浮选领域的进展是：1.浮选机的不断改进和大型化2.新药剂、新工艺不断涌现3.浮选理论的研究不断深入第二章第二章浮选理论浮选理论本章重点：本章重点：矿粒为什么能选择性的向矿粒为什么能选择性的向气泡附着？在什么条件下气泡附着？在什么条件下发生附着？发生附着？第一节浮选理论之一-润湿理论润湿是自然界常见的现象。任意两种流体与固体接触，所发生的附着、展开或浸没现象（广义的说）称为润湿过程。其结果是一种流体被另一种流体从固体表面部分或全部被排挤或取代，这是一种物理过程，且是可逆的。如浮选过程就是调节矿物表面上一种流体(如水)被另一种流体取代(如空气或油)的过程(即润湿

23、过程)。 判断矿物表面润湿性的大小,常用接触角表示，接触角的大小随着疏水程度的增大而增加，颗粒疏水性越高，越容易被稳定气泡吸附。接触角是反映矿物表面亲水性与疏水性强弱程度的一个物理量。成为衡量润湿程度的尺度，它既能反映矿物的表面性质,又可作为评定矿物可浮性的一种指标。l接触角的大小与 固-气 (SA), 固-液(SW) 以及 液-气( WA) 界面的表面张力有关，平衡状态时如右图所示。l l接触角的定义接触角的定义l当气泡在矿物表面附着（或水滴附着于矿物表面）时，一般认为其接触角处为三相接触，并将这条接触线称为“润湿周边”，在接触过程中，润湿周边可以是移动的，或者变大，或者缩小，当变化停止时，

24、表明该周边上的三相界面的自由能（以界面张力表示）已达到平衡，此时在润湿周边上任一点处，自液气界面经过液体内部到固液界面的夹角叫“平衡接触角”（简称接触角），用表示。SAAirSolidWASW 表1 部分矿物的接触角 矿物名称0矿物名称0硫78黄铁矿30滑石64重晶石30辉钼矿60方解石20方铅矿47石灰石010闪锌矿46石英04萤石41云母0由表可以看出,大部分矿物是亲水的。矿物表面键性与润湿性关系矿物表面键性与润湿性关系经破碎解离出来的矿物表面，由于晶格受到破坏，表面有剩余的不饱和键能，因此，具有一定的“表面能”。这种表面能对矿物与水、溶液中的离子和分子、浮选药剂及气体等的作用起决定性影响

25、。矿物表面未饱和键决定于：第一晶体内部的键性；第二、断裂规律。晶体内部的键性1、晶体内部的键性：矿物内部结构按键能可分为四大类：（）离子键或离子晶格：如、u(OH)、nS、.（）共价键或共价晶格：如金刚石、i、in断裂规律a与内部一致b沿弱键断裂（键长愈长，键性愈弱）如：石墨的层与层之间距离为3.390，而层内碳原子间距离仅为1.420，所以易于沿层片断裂。作业思考题如何评价和确定矿物表面的润湿性差异？试画出水滴附着于矿物表面时，矿粒与气泡的接触角平衡示意图。并指出若水在空气中的表面张力越小，固体的润湿性怎么样？简述矿物表面键性与润湿性的关系 第二节 浮选理论之二 -双电层理论一、双电层结构及

26、电位在浮选中，矿物-水溶液界面双电层可用斯特恩（Stern）双电层模型表示。1、结构定位离子：在两相间可以自由移动，并决定矿物表面电荷（或电位）的离子。定位离子在矿物表面的荷电层，称为“定位离子层”或“双电层内层”。一般认为，对于氧化矿、硅酸盐矿物定位离子是H+和OH-，对于离子型矿物、硫化矿矿物定位离子就是组成矿物晶格的同名离子。图中紧密层（或称Stern层）：矿表到紧密层离子的中心线，因此紧密面离矿物表面的距离等于水化配衡离子的有效半径（）。图中扩散层（或称Gouy层），两层的分界面为紧密面。当矿物-溶液在外力下作相对运动时，紧密层中的配衡离子因牢固吸附会随矿物一起移动，而扩散层将沿位于紧

27、密面稍外一点的“滑移面”移动。2、电位表面电位（0）：即矿物表面与溶液之间的电位差。其大小取决于吸附在矿表上的定位离子浓度及荷电数。对于导体和半导体，可将矿物做成电极测出0对于非导体可用能斯特公式求出：0=其中：、 -为溶液中正、负离子的活度，浓度稀时可用浓度代替。 -为0=0时正、负离子的活度，浓度稀时可用浓度代替。斯特恩电位（）：紧密面与溶液之间的电位差。动电位（）：是指当矿物-溶液在外力下作相对运动时，滑移面上的电位。也称“电动电位”、“-电位”。3、零电点与等电点（1）零电点（PZC）：是指当0为零（或表面净电荷为零）时，溶液中定位离子活度的负对数。（2）等电点(IEP)：是指当没有特

28、性吸附时，电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数。零电点与等电点的联系：动电位的正负由0来决定；0=0，必为零，反之则不然；无特性吸附时，纯水中测得=0，即可作为0=0（以作定位离子的矿物），即PZC=IEP。 二、矿物表面电性与可浮性可浮性:通过浮选药剂，使矿物疏水或亲水的程度。研究矿物表面电性，对浮选研究通常有两个目的：一是为浮选药剂作用机理提供依据；二是判断矿物可浮性。1、矿表电性与可浮性关系。pHPZC矿物表面带负电有利于阳离子捕收剂吸附pHPZC矿物表面带正电有利于阴离子捕收剂吸附pH=PZC矿物表面不带电原则上有利于中性捕收剂吸附，但难控制，选择性差。2、利用矿物表面电性（PZC

29、）的不同分选矿物例： 以铝土矿浮选为例:一水硬铝石的PZC=6.3,高岭石的PZC=4.5,在pH为4.5至6.3的范围内,采用阳离子捕收剂可以捕收高岭石.但是,要进一步实现一水硬铝石与高岭石的浮选分离,选择合适的一水硬铝石抑制剂至关重要. 第三节浮选理论之三-吸附理论浮选中的吸附现象浮选中的吸附现象吸附是指在吸附剂表面力作用下，在体系表面自由能降低的同时，吸附质从各体相向表面浓集的现象。吸附过程总是发生在各相的界面上。浮选研究中主要研究的是固-液、气-液界面。 浮选是发生在固-液-气各相界面上的复杂物理化学过程，其中最为重要的是固-液界面上浮选药剂的吸附，这些吸附就其本质可以分为物理吸附和化

30、学吸附两大类，但由于浮选药剂种类繁多，不同种的药剂可以吸附在界面的不同位置并产生不同性质的吸附及结果。为了便于研究，将浮选药剂在矿物-水溶液界面的吸附作用归纳和分类如下：一、浮选药剂在矿物一、浮选药剂在矿物- -水溶液界面的吸附类型水溶液界面的吸附类型1、按吸附物的形态 分子吸附；被分散或被溶解于矿浆溶液中的药剂分子在表面上的吸附。（吸附对象是分子，可以是弱电解质（极性分子）、中性分子等。） A非极性分子的物理吸附，主要是各类烃类油的吸附。如：中性油在天然可浮性矿物（石墨、辉钼矿等）表面的吸附而浮选，在煤表面的吸附而使煤粒团聚。 B极性分子的物理吸附，如：起泡剂分子在液-气节面的吸附，弱电解质

31、捕收剂（如黄原酸类、羧酸类、胺类）在水溶液中的溶解，其未溶解的分子在固-液界面的吸附，起泡剂分子在液-气节面的吸附。临界胶束浓度：表面活性离子及分子的烃链在特定浓度下发生缔合而胶束化，出现这种现象的浓度称为临界胶束浓度，CMC。半胶束浓度通常远比临界胶束浓度小（低于1-2个数量级）。半胶束吸附的结果可以改变矿表的“电位”的符号。 浮选中，利用半胶束吸附原理，加入长烃键中性分子，常可促进半胶束的发生从而达到：1）减少捕收剂用量；2）增强疏水性（消除极性端之间斥力。半胶束吸附通常在“Stern”层发生。 捕收剂及其与矿浆中反应产物在矿物表面的吸附。2、按吸附方式交换吸附；溶液中离子与矿表上另一种离

32、子发生交换吸附，（这是指溶液中某种离子与矿物上另一种相同电荷符号的离子发生等当量交换而吸附在矿表上，这种交换吸附在浮选中是较常见的。）如Cu2+活化ZnS：ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+竞争吸附：矿浆溶液中存在多种离子时，它们在矿表的吸附决定于它们对矿表的活性化及在溶液中的浓度，即决定于相互竞争。特征吸附：矿表对溶液中某种组分具特殊的亲和力，而发生的吸附称之为特征吸附。特征吸附通常是由静电力和化学键共同作用引起的，与静电吸附相比，它具有较高的选择性，吸附不完全依赖表面电荷。对矿表有特别亲和力而又非化学吸附的某些离子称为特征吸附离子（如：SO42-、RSO4-、PbOH+）。特征吸附发生在“

33、Stern”层，吸附的结果使“Stern”层发生过电现象，从而可以改变“电位”的符号和大小。半胶束吸附可以认为是特征吸附的一种特例。3、按双电层中吸附位置 双电层内吸附（定位吸附）；所谓“内层”，浮选中是指矿表带电的净电荷层，“外层”为物化中的“Stern”层，可作为“定位离子”的那些离子都可以发生这种吸附，吸附的结果是改变矿表的o(数值和符合）。如：同名离子，H+、OH-，及可类质同象离子等。双电层内外吸附（“Stern”吸附）； 靠静电引力作用在“Stern”层发生吸附，与表面电荷反号的配合离子均可发生这种吸附，吸附的结果，只改变“电位”的大小4、吸附本质物理吸附：由分子键力（包括电性力）

34、引起的吸附，其特征是：吸附热小（数千卡/克-十几千卡/克），具可逆性，常为多层吸附，无选择性，吸附速度快；化学吸附：由化学键力引起的吸附，特征是：吸附热大（几十千卡/克-几百千卡/克），具不可逆性，单层吸附，强选择性，吸附速度慢；（溶度积规则）浮选化学吸附图解法根据化学吸附理论，影响浮选剂作用的主要因素是决定药剂解离程度的PH值和金属离子浓度。有两种图解法（PH-PMn+和溶解度图）可用来研究化学吸附的浮选剂与矿物的作用，进而认识和解决矿物的分选问题。PH-PMn+图（Bjerrum图）双对数图根据各种浮选剂与矿物金属离子作用产物的溶解度积，可换算出它们起作用的PH和PMn+范围，从而得出在各

35、种离子竞争情况下优先发生哪种反应。PH-PMn+图在化学吸附的浮选剂与矿物作用研究中的重要作用由图可得出以下结论：（1）指出了矿物与浮选剂（特别是捕收剂）溶液体系中各种离子的竞争情况。（2）各种离子作用的分界线与A线的交点，表示该离子起浮选作用的PH上限，超过此交点的PH，就会形成氢氧化铅沉淀。（3）对同一药剂离子来说，由于与铅离子作用产物的溶解度积是常数，所以当药剂用量增加时，则该药剂起作用的分界线将向下移动，浮选PH上限也增大，说明药剂用量将影响各种药剂与矿物的作用效果。溶解度图（化学吸附理论的另一种表示方法）表示溶液中各种化学吸附反应产物的品种及其稳定性，然后与捕收剂及浮选回收率对照，来

36、阐明浮选机理。第四节矿物表面的不均匀性与可浮性第四节矿物表面的不均匀性与可浮性浮选研究常常发现同一种矿物可浮性差别相当大，这是因为实际矿物很少是理想典型的纯矿物。他们存在着许多物理不均匀性、化学不均匀性和物理化学不均匀性（半导体），从而使其可浮性发生各种各样的变化。矿物物理不均匀性与可浮性的关系上述各种矿物的物理不均匀性，均对浮选性质发生影响。不仅已证明晶格缺陷、杂质、半导体、位错等直接影响可浮性，并可用这些性质来解释浮选剂与矿物表面的作用原理。此外，还研究过加入杂质或浸除表面杂质、用放射能照射、加热或加压等方式来改变晶格缺陷及位错，从而人为的改变矿物可浮性。提问一、不同矿床的闪锌矿具有不同的

37、颜色，与什么有关？二、各种颜色的闪锌矿的可浮性有差异吗？小专题粉煤灰的分选基于粉煤灰中含有碳、铁、铝以及粉煤灰空心微珠等有用组分，因此综合回收和利用是消除粉煤灰危害，使之资源化的有效途径。而粉煤灰的分选，则是使之资源化的关键。目前国内外对粉煤灰分选及产品应用作了大量研究工作，并已取得一定进展。在此对一些产品的分选方法作一简要介绍。一、从粉煤灰中选炭电厂锅炉在燃用无烟煤和劣质烟煤的情况下，由于经济燃烧还存在一些技术上的困难，因此煤粉不能完全燃烧，造成粉煤灰中含碳量增高，一般波动于8一20。全国每年从电站粉煤灰中流失数百万吨的纯炭，不但使煤炭资源白白流失，造成极大的浪费，而且，还由于粉煤灰中含有大

38、量的炭，致使粉煤灰排放数量增加，更主要的是由于粉煤灰中含有未燃尽炭，会造成粉煤灰综合利用困难，影响了粉煤灰资源的开发，不利于环境保护。电选法从粉煤灰中选炭电选适用于于法排放的粉媒灰。其原理是利用粉煤灰在高压电场作用下，因灰与炭导电性能不同，而进行分离的方法。粉煤灰是非导体物料(比电阻101010120咖)，炭粒是良导体物料(比电阻为10一1050on)。在圆形电晕电场中，当粉煤灰获得电荷后，炭粒因导电性能良好。很快地将所获电荷通过圆筒带走，便在重力惯性离心力作用下，脱离圆筒表面，被抛入导体产品槽中，而非导体的粉煤灰所获电荷在表面释放速度较慢，故在电场力作用下，吸收在圆筒表面上，被旋转圆筒带到后

39、部，由卸料毛刷排入非导体产品槽中，从而达到灰炭分离。选炭后各产品的应用选炭后各产品的应用经过选炭以后的尾灰是建筑材料工业的优质原料，而浮选煤可以作为燃料用于锅炉燃烧或制活性炭等二、从粉煤灰中选铁煤炭中除了可燃物炭外，还共生有许多含铁矿物，如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe203)、褐铁矿(2Fe2033H20)、菱铁矿(FeCO3)等。煤炭经过电厂锅炉高温下燃烧，铁矿物质即转变为磁性氧化铁(Fe304)，此种磁性氧化铁可以直接经磁选机选出。(1)熟料烧成。主要是使粉煤灰中的三氧化二铝与石灰石中的Cao化合生成易溶于碳酸钠溶液的5Ca03Al2O3，另一方面又使粉煤灰中的Si02与石灰石中的Ca

40、O生成不溶性的2Ca0Si02。这便为溶出Al2O3创造了必要的条件。(2)熟料自粉化。当熟料冷却时，在650温度下，C2S由相转变为Y相，因体积膨胀发生熟料的自粉碎现象，自粉化后几乎全部能通过200号筛孔；四、从粉煤灰中提取空心玻璃微珠(一)空心玻璃微珠的性质粉煤灰中一般含有50一80的空心玻璃微珠，其细度为0.3200微米，其中小于5微米的占粉煤灰总量的20。从粉煤灰中经分选出的空心玻璃微珠，按其密度大小一般可分为两类：即空心漂珠(简称漂珠)和厚壁型空心微珠(简称沉珠)。沉珠与漂珠相比具有壁厚、密度大、强度高、耐磨性好的特点。漂珠的壁厚为其直径的5一8，壁上有细小针孔，珠壁密度为480kg

41、m3。沉珠壁厚为其直径的30，珠壁密度为800kgm3。沉珠一般可承受714MPa的压力，最高能承受70MPa的压力。空心微珠各项物理性能密度/gm-3：043072堆密度gm-3：250400熔点/C:1430室温下比电阻/cm:9，91011抗压强度Pa:137106686106硬度(维氏)kgm-2:87-1269空心玻璃微珠的应用(1)可作为轻质、高强、耐火、防火、隔热保温等建筑材料的原材料；(2)可作塑料中较理想的填料，并能提高塑料的耐高温性能；(3)可作为石油精炼过程中的一种裂化催化剂；(4)可与一些树脂配制成耐高压的海底仪器和潜艇外壳；(5)可作电瓷及其他电气绝缘材料的原材料；(

42、6)用于航天飞行器的复合表面材料；空心玻璃微珠的应用(7)作为高级喷涂材料和防火涂料的填充材料(8)用于制汽车刹车片、军用摩擦片及石油钻机刹车块等制品；(9)用作聚氯乙烯人造革的填充剂。(10)用作人造大理石的填充料。(二)分选空心玻璃微珠的方法目前，国内外从粉煤灰中提选空心玻璃微珠，大致可以分为两种方法。一是干法机械分选法；二是湿法分选法。这两种选取方法，在实际中都是可行的，根据具体情况采用。(1)干法机械分选在国内，采用于法机械分选方法中，有重离筛系的分选空心微珠设备。目前已初具规模，每天可以处理30t的粉煤灰。这套分选工艺包括提选空心玻璃微珠，并且可以选铁、选碳以及进行空心玻璃微珠的多种

43、粒径分级。空心玻璃微珠分选装置由分选器、分离器和收集器三个主要部分组成。分选器分选器是采用重力分离的方法。分选器是由三个大小不等的沉降箱所组成，在每个沉降箱的下部，都设有卸料装置。当含有粉煤灰的气流由进气管道进人沉降箱时，由于气流通道断面的增大，使气体流速迅速下降，粉煤灰借本身重力的作用，有一部分逐渐下落到沉降箱中。根据等降原理，较重的粗颗粒，蜂窝状的玻璃体、石英、莫来石、实心珠、铁球和大颗粒炭粒等大部分都分别沉降在分选器内；还有大部分细小的空心玻璃微珠、超细微珠等随气流进人分离器。分离器分离器是利用气流旋转过程中作用于颗粒上的惯性离心力，使颗粒从气流中分离出来。分离器的主要形式为旋风分离器组

44、，由沉降箱通道末选下来的细小空心微珠，随气流进入分离器，经过两级旋风分离器组的分选，能将大部分细小的空心玻璃微珠分选出来；余下极少量的超细微珠随气流最后进入收集器。收集器收集器在分选装置的末端，它既是净化处理的装置，又是回收超细微珠的收集器。本工艺采用的是脉冲袋式收集器，它能将由分离器末选下来的超细微珠绝大部分收集起来。(2)湿法分选空心玻璃微珠在湿法分选空心玻璃微珠的工艺中，在国内有用浮选法、溜槽法及分选单体矿物的重液变温法等。某厂用浮选分离方法回收产率为222的高档空心玻璃微珠及产率为923的中档空心玻璃微珠。粉煤灰是“宝贵的资源”粉煤灰象铁矿、铝土矿、粘土矿一样，是一种宝贵的资源，若不进

45、行合理有效的彻底利用，它将恶化我们生态环境，威胁人类的生存。1976年3月在美国召开的第四届国际灰渣利用会议上，RonaldE.Morrison设想了一个“灰渣再循环联合企业”。这个企业与一家2600MW的电厂相邻，并以它所排放的灰渣为原料进行加工。这个电厂年产灰渣约110万吨，将它按美国的典型粉煤灰组成及其百分数计算即得各组分的含量。美国粉煤灰典型组成二氧化硅：占45.7%，50.27万吨氧化铝：26%，28.6万吨氧化铁：17.1%。18.81万吨氧化钙：3.8%，4.18万吨三氧化硫：2.6%。2.86万吨氧化钾：1.5%，1.65万吨氧化钛：1.2%，1.32万吨氧化镁：1.2%，1.

46、32万吨氧化钠：0.6%，0.66万吨五氧化二磷：0.3%，0.33万吨企业生产过程第一、灰渣经过该联合企业的金属氧化物分离厂，该厂有破碎系统、燃烧系统、混合系统和密度控制系统，通过磁力型、气力型和机械型的分离器，以及酸槽搅拌和连续离心机，将灰渣分离成上述组分；第二、用一台输送机将50.27万吨二氧化硅和4.18万吨氧化钙送到另一个厂的料仓内，用来生产玻璃制品、特殊用途的超级轻质骨料、塑料和涂料的特殊填充料、无收缩型砂、高温耐火材料（耐火砌块和耐火浇铸料）、玻璃钢绝缘材料和多种建筑砌块；实验一实验一粉煤灰浮选速度的试验粉煤灰浮选速度的试验一、实验目的：一、实验目的：(1)了解烃类油捕收剂和起泡

47、剂对粉煤灰的浮选作用。(2)了解浮选速度对粉煤灰浮选的影响。二、实验设备、用具、矿样、药剂二、实验设备、用具、矿样、药剂XFD型浮选机（3升）XTLZ-260/200真空过滤机CS101电热鼓风干燥箱FA2004电子天平注射器（包括微量注射器）秒表、滤纸、粉煤灰（贵州）轻柴油起泡剂BK204三、实验内容及步骤三、实验内容及步骤1.每次称取干矿样1000g，矿浆浓度30%。采用“一次粗选”的流程，添加轻柴油800g/t，BK204600g/t。添加药剂体积的折算方法：根据d轻柴油0.836g/cm3，dBK2040.88g/cm3则x0.4g所需添加的轻柴油的体积数V柴0.479ml（对应800

48、g/t）所需添加的起泡剂的体积数V起泡0.682ml（对应600g/t）2、分别刮取第一分钟、第二分钟、第三分钟、第四分钟、第五分钟、第六分钟的粗选精矿，烘干称重。3、制样，混匀缩分样品（-80目）。4、分析各产品的灰分。四、列表记录实验结果四、列表记录实验结果产品名称重量（克）产率（%）灰分（%）可燃物含量（%）可燃物回收率（%）精1精2精3精4精5精6尾矿原矿分散与聚集在浮选体系中，由于微米粒级的矿粒质量小，表面能高，表面电荷和比表面积大等原因，故浮选效果很差。随着矿物资源的大规模开发和利用，“贫矿、细粒矿和复杂有用矿物人选比例逐年增大，微细粒浮选作为世界难题，得到了很多研究，产生了许多细

49、粒分选新工艺，这些新工艺的特点主要包括“调粒”和“调泡”三方面。“调粒”是使微细粒级联合，合并成较粗颗粒，以适应常规浮选方法，“调泡”则是将气泡尺寸变小，从而适合于微细粒级的浮选特性。以“调粒”为基本依据形成的选矿工艺，如团絮浮选、载体浮选、选择性絮凝分离等，其优点是可用常规浮选的通用设备和流程，这表明，以“调粒”、“调泡”为基本方法的细粒浮选工艺研究中，应充分重视“调粒”的途径。一、微细矿粒的分散和聚集状态分散状态：矿浆中微细矿粒是悬浮状态，并且各个颗粒可自由运动。聚集状态：矿浆中微细矿粒相互粘附团聚，因团粒尺寸变大。根据其机理不同。可分为三种：.聚集状态（）凝结（凝聚）：书P67图136a

50、，在某些无机盐（石灰、明矾等）的作用下，矿浆中微细矿粒形成凝块的现象。主要机理是外加电解质消除了表面电荷，压缩双电层的结果。（）絮凝：图136ba,高分子凝聚：主要是用高分子絮凝剂（淀粉和聚电解质）通过桥键作用，把微粒联结成一种松散的网络状的聚集状态，也称高分子絮凝。图137。b.疏水凝聚：主要由外加表面活性物（如捕收剂）在矿粒表面形成疏水膜，则各矿粒表面间疏水膜中的非极性互相吸引、缔合而产生的絮凝。图138（）团聚：指矿浆中加入非极性油后，促使矿粒聚集于油相中形成团，或者由于大小气泡拱抬，使矿粒聚集成团的现象。P67图136C二、微粒间的凝聚作用介质中呈分散状态的粒子的分散稳定性，由粒子间双

51、电层的相互作用能量（Ve）和伦敦范德华力的作用能量Va之和来决定，即VVeVa根据粒子表面荷电情况，凝聚可分为同相凝聚和异相凝聚。同相凝聚：粒子表面的符号和大小都相同；即12时所产生的凝聚现象 。 它 可 用 （ DerjaguimLandauverweyOverbeek）理论定量说明。图139所示的位能曲线。2.异相凝聚（互凝）（）表面电位不同（符号或数值不同）的异类粒子凝聚。其分散和凝聚的情况较同相凝聚复杂。图140，复杂，也较复杂，最终要由决定。（）矿粒间互凝实验研究对双矿物组含量溶液的互凝行为进行了研究，如石英萤石、石英金红石、石英赤铁矿、石英菱铁矿、石英方解石、石英菱铁矿、石英菱锰矿

52、、方解石金红石、方解石赤铁矿、方解石菱镁矿、方解石菱锰矿，菱锰矿金红石的平衡出发，几乎同时分别提出了分散体系稳定性理论的基础，此理论通常被称为V理论。（）扫描电镜照片互凝絮团的直观图像，由图可得知平均粒径为2的矿物矿粒可生成粒径约为45的聚团。（）能谱分析可判断聚团是否有选择性。表64（界面分选原理及应用）列举了十二种组合矿物的互凝范围（值）及各矿物的零电点（）。由表可得到如下具有使用价值的结论： （5）矿泥罩盖矿泥罩盖的本质是微细矿粒与粗颗粒之间的互凝。因此，遵循互凝的基本规律，当两颗粒表面电位相反或相同但数值相差较大时，均可发生矿泥罩盖现象。可通过电子显微镜清楚的观察到互凝引起的微粒矿物的

53、罩盖现象。矿泥罩盖选择缺乏选择性，对矿粒的分选有害，Taggart很早就指出，在进行优先浮选时，控制矿泥罩盖极其重要。矿泥罩盖的基础是不同粒度及荷电状况的异质颗粒间的互凝行为。矿泥罩盖对矿粒分选产生许多有害影响(1)降低分选过程中分选药剂对矿粒的吸附能力；(2)在浮选中阻碍气泡对有用矿物的附着；(3)罩盖在有用矿物上的脉石矿物微粒被选进精矿，使精矿品位降低；(4)有用矿物微粒罩盖在脉石粗粒上，使它们难以回收；(5)显著缩小分选颗粒的表面差异。三絮凝与桥键作用高分子絮凝与桥键作用原理不同。由于高分子的每个分子长度超过粒子间的范德华力和双电层力的作用距离，这样高分子絮凝剂就会象架桥一样，搭在两个或

54、多个矿粒上，并以自己的活性基团与矿粒起作用，从而将矿粒联结形成絮凝团。这种作用称为桥联作用。因此，不论悬浮液中粒子表面荷电状况如何，势垒多大，只要添加的絮凝剂分子具有在粒子表面吸附的官能团，或具有吸附活性，便可实现絮凝。絮凝剂在粒子表面的吸附，主要由三种类型的键合作用引起：1、 静电键合：主要指双电层内的静电相互作用，如带正电的矿粒吸附阴离子型分子絮凝剂，当添加量大时，矿物表面还可能带负电。2、 氢键键合：聚合物分子中有NH2基团和HO基团时，它们与粒子表面的电负性较强的氧原子作用，会失去大部分电子而形成氢键。但靠氢键吸附的聚合物，对于全絮凝是理想的，但不适于选择性絮凝。3、共价键合：高分子絮

55、凝剂的活性基团在矿粒表面的活性区吸附，并与表面的离子产生共价键合作用。这种作用可生成某种难溶的表面化合物或稳定的络合物、螯合物，并能导致聚合物的选择性吸附。四选择性絮凝处理细粒物料的重要方法选择性絮凝是以高分子有机物为桥联物质，它选择性地吸附于某些矿粒表面上，将这些矿粒连接起来，形成矿粒聚集体的现象选择性絮凝过程(1)分散：由于互凝是一种非选择性聚团，夹杂和不纯又是矿泥罩盖的原因，是选择性絮凝的一大障碍，故必须克服颗粒间互凝作用，对矿浆进行分散处理（即分散法）。分散方法：物理分散法：超声分散化学分散法：采用添加分散剂（PH调整剂、水玻璃、六偏磷酸钠、单宁、木质素类）(2)加药：加入絮凝剂后使其

56、充分混匀弥散,为“活化”或“抑制”絮凝作用，要附加其它调整剂，其作用大致为：a.改变矿物表面电性，降低静电斥力，利于絮凝剂的吸附；b.改变高聚物絮凝剂的吸附机理。如加多价阳离子可活化阴离子吸附，调整PH或加入调整剂，会影响高聚物的聚合度、电离度及水解度等。c. 调整剂与絮凝剂竞争，防止絮凝剂吸附，起抑制作用。（)吸附（)选择絮凝（)沉降分离2、絮凝剂在矿物表面的吸附形式（）化学吸附：可能是离子吸附，也可能是定位离子吸附，如含COOH的化合物；（）氢键：未解离的聚丙烯酰胺；（）静电力吸附：改性的纤维素；选择性絮凝的应用（）为避免矿泥的干扰，浮选前进行脱泥，即脱除细粒脉石，絮凝沉降物进行浮选分离。

57、根据表1可知，若要分离赤铁矿和硅酸盐、铝硅酸盐，用水玻璃或苛性钠分散，用强水解的聚丙烯酰胺使赤铁矿絮凝下沉，脱出细粒脉石，用浮选法浮得赤铁矿精矿，即“浮选被絮凝的有用矿物”。选择性絮凝的应用（2） 浮选被絮凝的脉石矿物，如含粘土的钾盐，先在盐水中使粘土絮凝，用浮选法将粘土絮团浮出，然后进行钾盐浮选。（3）絮凝脉石，浮选有用矿物，如铬铁矿，在PH11.5介质中用羧甲基纤维素絮凝脉石使其下沉不浮，此时用油酸浮出铬铁矿。（4）粗细粒分级粗粒浮选细泥选择性细泥，目前已知，有若干的絮凝剂，辅助剂（分散及调整），用于混合物的选择絮凝分离，综合列于表111。浮选速率一概况什么是浮选速率？浮选过程进行的快慢，

58、可用单位时间内浮选矿浆中被浮矿物的浓度变化或回收率变化来衡量，并称之为浮选速率。什么是浮选动力学？研究浮选产品数量随时间的变化规律。浮选动力学主要任务是研究浮选速率的规律并分析各种影响因素。研究分析速率可以为改善浮选工艺和流程，改进浮选机设计和比拟放大，完善浮选试验研究方法，实现浮选槽和浮选回路的最佳化控制及自动化提供依据。浮选速率方程一种将浮选速率和其相关量联系起来的等式，可表示为：dC/dtKncn式中c在任何指定时刻t，矿浆中被浮矿物的浓度Kn速率常数浮选反应级数如以精矿表示时，则上式可写成d /dtK(-)n最大浮选回收率，纯矿物浮选时，可取100在任何指定时间t，被浮矿物的回收率。影

59、响浮选速率常数的因素浮选几率W浮选：在某时刻t下，由tt+dt瞬间内浮选入精矿中的某种矿物的颗粒数与在此时刻下矿浆中该种矿物总粒数之比。即W浮选dN/NdtW浮选即为K，只是二者出发点不同，W从浮选几率出发，K从浮选速率出发。各浮选阶段的几率分为四个阶段（即是发生浮选现象的四个阶段）（）矿粒向气泡碰撞：W碰撞dN碰/NdT，即在t时刻下，时间t到t+t发生碰撞的颗粒数与N之比。各浮选阶段的几率（）排开水化膜实现附着W附dN附/dN碰各浮选阶段的几率（）在矿粒沿气泡表明滑动过程中实现稳固附着W固dN固/dN附（）在泡沫层中固着W浮出dN浮出/dN固WW碰撞W附W固W浮出 dN碰/NdT dN附/

60、dN碰dN固/dN附dN浮出/dN固 dN浮出/NdT各浮选阶段的影响因素（）影响W碰撞的因素：a 矿粒的质量：在矿浆中受搅动而产生的惯性力大，易脱离流体的流线而实现碰撞。b矿浆浓度P：P高，W碰撞高。c充其量高，碰撞颗粒数多，则W碰撞高。d搅拌强度高，W碰撞高。（）影响W附的因素a. 颗粒的疏水性，大，W附高。b. 药剂吸附，捕收剂W附高，抑制剂W附低。c. 脉石矿泥的粘附W附低。d. 氧的吸附，轻微氧化W附高，严重氧化W附低。（3）影响W固的因素a. 附着力Fa液气sin，大，F大，W固大，影响W附的因素同样影响W固。b.脱落力：mv2/Rmgm矿粒的质量R气泡半径V矿粒在气泡表面滑动的圆

61、周运动速度（4）影响W浮出的因素a. 影响W固同样影响W浮出b. 气泡的稳定性c. 泡沫层的厚度h，h大，W浮出低，h小，W浮出高。第三章第三章 浮选药剂浮选药剂第一节第一节 浮选药剂的分类与作用浮选药剂的分类与作用矿物能否浮选取决于矿物表面的润湿性。自然界中的矿物，绝大多数可浮性都很差，必须用浮选药剂来加强。而且这种加强必须要有选择性，即只能加强一种矿物或某几种矿物的可浮性，而对其他矿物不仅不能加强有时还要削弱。这样，就可以人为地控制矿物的浮选行为。浮选之所以能被广泛应用于矿物加工，重要的原因在于它能通过浮选药剂灵活、有效地控制浮选过程，成功地将矿物按人们的要求加以分开，使资源得到综合利用。

62、例如多金属硫化矿石，矿石中经常共生方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿等硫化矿物，这些硫化矿物具有相似的物理性质，用重选等选矿方法很难使之分离。 浮选药剂的产生和发展（经历三个阶段）3、60年代以来，发展中的非离子特性特效捕收剂时期（又称络合捕收剂时期）。硫胺酯、硫氮晴酯、黄原酸酯及双黄药等非离子型极性捕收剂，也包括各种典型络合捕收剂，如8-羟基喹啉、羟肟酸、二苯硫腙等，其特点：选择性更好，用量更少，这些药剂常以黄药、黑药等离子型捕收剂为中间体进一步反应制得。虽然合成方法较复杂，价格较高，但因单耗降低，同时减少配合使用其他药剂，因此，药剂总费用仍有可能降低。浮选药剂的产生和发展（经历三个阶段）这一时

63、期，浮选理论和浮选药剂理论发展也较快，国内外出版了不少专著，如国内出版物：见百熙编著浮选药剂王淀佐编著浮选剂作用原理及应用朱玉霜、朱建光编著浮选药剂的化学原理王淀佐等著选矿与冶金药剂分子设计浮选药剂的分类经试验研究并具有一定效果的化合物约8000种，而使用较高的约有100种，对浮选药剂进行分类的目的，主要是为比较系统地、科学地认识药剂的共性和个性，以利于正确地选择和配合使用好各种药剂。由于研究角度不同，有不同的分类方法，按药剂在浮选中的用途并结合药剂的属性及解离性质等分为捕收剂、起泡剂、调整剂三大类。虽然它们的天然可浮性也相似。但通过浮选药剂的作用，可以成功地浮选分离，得到四种精矿，分别送冶金

64、和化工企业回收铜、铅、锌、硫等元素使用浮选药剂是控制矿物浮选行为最灵活、最有效、最方便的手段。此外，通过浮选药剂得到稳是的大量气泡也是浮选能够高效进行的前提。 浮选药剂的种类很多，既有有机化合物又有无机化合物，即有酸和碱又有不同的盐类等浮选药剂分类法很多最基本的方法是根据药剂的用途分类，通常分为三类。(l）捕收剂 能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物为捕收剂。捕收剂作用于矿物一水界面，通过提高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。(2）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，并提高气泡载矿化和上浮过程中的稳定性，保证矿化气泡上浮

65、后形成泡沫层刮出。(3）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。调整剂的种类较多，可细分为四种：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。 浮选药剂的作用和分

66、类时相对的，某种药剂在一定条件下属于此类，而在另一条件下可能属于另一类。如硫化钠（Na2S）在浮选有色金属硫化矿时是抑制剂，而在浮选有色金属氧化矿时是活化剂，但用量多时又是抑制剂。 第二节第二节 捕收剂捕收剂1 捕收剂结构及分类捕收剂：能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物为捕收剂。捕收剂作用于矿物一水界面，通过提高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。用于浮选各种矿物的捕收剂系统矿物定位典型捕收剂典型捕收剂捕收剂的备注分类离子矿物类型捕收剂吸附形式典型浓度(Kg/t)硫化矿物Mn,S2-,HS-,辉铜矿,Cu2S巯基化合物乙基黄药化学吸附0.020.05烃链长度H+,OH-黄铜

67、矿,CuFeS2C2-C5方铅矿,PbS微溶矿物晶格离子重晶石,BaSO4羧酸油酸/油酸纳化学吸附0.250.5烃链长度萤石,CaF2C12-C18不溶性H+,OH-角银矿,AgCl氧化矿物长石,(K,Na)ALSi3O8胶体电解质赤铁矿,Fe2O3硅石,SiO2阴离子芳基烷基静电0.51捕收剂直接吸附磺酸盐在带相反电荷阳离子脂肪胺的矿物表面胶体电解质,芳基烷基化学吸附0.51用金属离子作阴离子,磺酸盐静电为活化剂可溶性盐钾盐,KCL胺类脂肪胺0.150.4在饱和卤水中从NaCl浮出KCl天然可浮矿物煤炭(油类)(燃油)0.11经常只用起泡剂辉钼矿,MoS20.050.25Kg/t,硫磺,S8

68、有时增加燃油 捕收剂按其在水中解离程度分成两大类：非离子型捕收剂和离子型捕收剂。 非离子型捕收剂主要是非极性烃类油和不溶性的醋类。前者本身是非极性物质，主要用分选非极性矿物，如煤、石墨等，也可以作某些极性矿物的辅助捕收剂。后者用于分选重金属硫化矿。 离子型捕收剂的分子结构中一般有两个基团：极性基和非极性基。极性基能够活泼地与矿物表面发生作用，使捕收剂固着到矿物表面；非极性基起疏水作用。所以，这类捕收剂也称亲极性或复极性药剂。离子型捕收剂的非极性基是烃基。烃基内部健能很强，表面是很弱的分子键，基本上部与水分子起作用，故含有非极胜基的离子称为疏水离子。疏水离子中能与矿物发生作用的基团称为亲固基。捕

69、收剂疏水能力的强弱取决于疏水离子中烃基的结构和长度，而捕收剂与矿物表面的固着强度和选择比则取决于亲固基的性质。在浮选工业中，捕收剂硫化矿浮选常用的捕收剂是硫代化合物类，氧化矿常用烃基酸类；硅酸盐类矿物常用胺类捕收剂；非极性矿物使用烃油类捕收剂。根据捕收剂的用途有可分为：硫化矿捕收剂和非硫化矿捕收剂两大类。一、硫化矿捕收剂及其浮选机理1、硫化矿捕收剂类型：1）黄药类2）硫氮类3）硫胺酯CHHCHHHOCSSNa(K)PSSORORNon-polarPolarNon-polarPolarCationCation(a)(b)SSS2CH3CH2OCS-CH3CH2OCSSCOCH2CH3ethylx

70、anthateion乙基黄药离子dixanthogen双黄药式中R为烃基，Me为Na或K+，-OCSS-为亲固基，烃基为烷烃基及亲固基的结构如图4-2-3所示。其分子长度，如戊基黄药为1.210-9 m，烃基每增加一个碳原子，长度增加1.2610 -10m 。极性基最大宽度为710-10m ，厚度为3.810-10m。烃基的厚度为410-10m：故每个分子在矿物表面的覆盖面积等于2.810-10m2。，其他黄药只要烃基都是烷烃，那覆盖面积都是2.810-10m2。式中R为烃基，Me为Na或K+，-OCSS-为亲固基，烃基为烷烃基及亲固基的结构如图4-2-3所示。其分子长度，如戊基黄药为1.21

71、0-9m，烃基每增加一个碳原子，长度增加1.2610-10m 。极性基最大宽度为710-10m ，厚度为3.810-10m。烃基的厚度为410-10 m：故每个分子在矿物表面的覆盖面积等于2.810-10 m2。其他黄药只要烃基都是烷烃，那覆盖面积都是2.810-10m2。 按烃基中碳原子数的多少，在黄药前冠以不同名称，C2H5OCSSNa称乙基黄药，C4H9OCSSNa称丁基黄药。黄药有钾盐和钠盐两种，分别称之为钾黄药和钠黄药。两者捕收性基本相同，钾黄药较稳定，钠黄药成本略低。我国生产的黄药主要是钠黄药，国外异丙基黄药及戊基黄药应用得较多，而国内很少应用，原因是原料异丙醇及戊醇的来源较少成本

72、较高。制造黄药的原料是醇、烧碱（NaOH）和二硫化碳（CS2）。工业上一般采用直接合成法生产黄药，反应如下： ROH+NaOH+CS2=ROCSSNa+H2O工业上生产的黄药含二硫化碳酸盐的量约为85左右，其他为杂质和水分。杂质一般为硫化物和硫代碳酸盐（2）黄药的性质 物理性质常温下是黄色粉末状固体，常因杂质的存在而使颜色稍深有刺激性臭味，有毒，可燃，易溶于水、丙酮和醇。 稳定性黄药是一种不稳定的化合物，遇热分解，遇水或酸也可分解，遇水引起分解的速度较慢、遇酸则很快分解。分解后产物为醇、二硫化碳和苛性钠；黄药遇碱，或者本身含有游离的碱时可以引起分解而生成一些硫代碳酸盐、硫化物及其他一些杂质。

73、黄药溶子水后解离为黄酸阴离子和碱金属阳离子（Na或K+）。C2-C5的黄酸是弱酸，解离常数 K10-5。黄酸离子在碱性介质中是很稳定的，但在某些情况下黄酸离子会产生水解，生成黄原酸。黄原酸分解的速度远远快于黄酸离子水解的速度，因此黄酸阴离子水解的速度决定了黄药分解成醇与CS2的速度。一旦黄酸离子产生水解黄药的捕收作用将随之消失。实践中经常控制矿浆的 pH 值以防止黄酸离子的分解，矿浆 pH 值越低分解越快。在碱性矿浆中黄药是足够稳定的。 以黄药浮选方铅矿为例 ，甲基黄药捕收能力较弱，乙基以上的黄药有较强的捕收能力。随着烃基长度的增加，捕收能力也增强。使用烃基较长的黄药达到同一回收率所需的用量较

74、短链的黄药要少。 增加烃基的长度使捕收能力增强的原因在于：烃基越长，所显示的非极性越强，因而捕收剂分子本身的水化性就越小；烃基越长，捕收剂固着于矿物表面后烃基之间的分子键力（色散力）越强，捕收剂在矿物表面附着就越牢固；烃基越长，捕收剂在矿物表面的“覆盖层”就越厚，于是矿物表面显示的烃基疏水性就越明显。 由此可见，捕收剂的烃基长度在一定范围内长些为好。但又不宜过长，因过长往往捕收能力过强而降低选择性。同系列化合物的烃基每增加一个-CH2基，在水中的溶解度平均减少4.25倍。所以烃基过长反而会降低捕收效果，对浮选不利，对黄药来说，实践中常用的烃基为C2-C5。通常，捕收性越强时选择性越差。(3）黄

75、药的捕收性能及其应用某一捕收剂能浮选什么样的矿物既决定于矿物本身的性质又决定于药剂亲固基的性质。药剂的非极性基仅能决定该药剂对某一类矿物的捕收能力的强弱。黄药的亲固基-OCSS-，它通过二价硫和矿物表面的金属离子键作用，使药剂固着于矿物表面。因此二价硫的性质与黄药的捕收性能有密切的关系。二价硫离子（S2-）具有很大的离子半径，易被极化，可以形成离子键和共价键。当它和极化力很强的金属阳离子作用时可以产生彼此的极化形成金属键。硫化矿物晶体具有类似于金属的性质，如都具有金属光泽和导电性等。由于二价硫离子可以和矿物表面上极化力强的金属离子（Me+）形成离子键、共价键或金属键，故可使黄药阴离子牢固地固着

76、于这类矿物表面。实践表明，黄药可以成功地浮选有色金属硫化矿和经硫化后的有色金属氧化矿。 黄药对矿物的捕收能力与生成的金属黄酸盐的溶解度大小有关。黄药和重金属阳离于可生成难溶性化合物，例如乙基和丁基黄酸盐可以和铜、汞、金等阳离子生成溶度积很小的产物，实践表明这些金属离子的硫化矿很容易用乙基黄药浮选。对于含Zn2+和 Fe3+时等金属离子的硫化矿物，由于生成的黄酸盐溶度积较大，矿物须经活化后才能浮选。 黄药和碱土金属离子不能生成难溶性化合物，故黄药不能浮选含碱土金属的矿物。这就保证了黄药具有较高的浮选选择性。黄药是以下三类矿物最广泛应用的捕收剂：贵金属和自然铜硫化矿物。铅、铜和锌的氧化矿物（经硫化

77、后）。 黄药不能浮选氧化物、硅酸盐、铝硅酸盐和碱土金属的盐类矿物，由于这些矿物在浮选娜矿物时经常是脉石矿物，故保证了黄药的良好选择性。（4）硫代化合物类捕收剂作用机理该类捕收剂的阴离子中均有二价硫，又都以二价硫为其亲固基，因此，与矿物的作用机基本相同。其中，黄药类阴离子捕收剂与矿物的作用机理研究的最多。黄药类阴离子捕收剂是硫化矿物的有效捕收剂，已应用了半个多世纪，对其作用机理虽秘行了大量的研究，但由于矿物种类繁多，不同矿物具有不同的性质，因此至今没有一致的看法。 早期美国的塔加尔特曾提出黄药和矿物表面可以产生一般的化学反应，结果使药剂在矿物表面固着，此即所谓化学假说；同时代的澳大利亚学者瓦克则

78、认为捕收剂与矿物表面之间的作用不是一般的化学反应，而是离子交换吸附。当矿浆中金属离子和黄酸离子的浓度超过一定数值，即超过所谓的吸附溶度积时，黄酸离子就能在矿物表面产生吸附，此即所谓吸附假说。前苏联的什维多夫则认为硫化矿和氧作用，可以生成一种处于硫化物与硫酸盐牛间状态的产物，什维多夫称之为硫化物一硫酸盐的半氧化产物。这种产物对黄药阴离子有软强的吸附活性，没有氧化或过度氧化的表面均不能进行有效的吸附，此即所谓半氧化假说。 普拉克辛则指出，硫化矿是一种半导体，当有氧存在时，可从矿物表面夺取电子，而使矿物表面产生大量空穴，即形成 P 型半导体，促使阴离子捕收剂在矿物表面吸附，此即所谓半导体体见解。 近

79、20年来浮选理论研究方法不断发展，尤其是红外光谱和电化学方法的应用，对黄药类阴离子捕收剂与硫化矿物的作用机理有了更深人的认识。提出的新的作用机理主要有化学吸附说、双黄药见解和共吸附等。化学吸附说黄药捕收剂对矿物进行捕收作用，前提是必须有氧的存在。在有氧存在的条件下，首先是硫化矿物的表面发生氧化反应，生成硫氧盐或硫酸盐。以方铅矿为例： PbS（固）+2O2（气）PbSO4（固） 氧化后硫化矿表面的硫酸根离子，可以和水中的氢氧根离子、碳酸根离子等进行交换生成碳酸铅和氢氧化铅。 加入黄药后，黄药阴离子和矿物表面的OH-、CO32-、SO42-等离子产生交换吸附。这种吸附在前阶段为化学吸附，后阶段可形

80、成溶积相物质金属黄原酸盐。以 PbCO3为例： 黄原酸铅Pb( ROCSS)2 具有强烈的疏水性，在矿物表面的沉积可提高矿物表面的可浮性，起到了捕收作用。 黄药与矿物表面金属离子能否生成不溶隆的金属黄原酸盐主要取决于生成产物的溶度积大小，如果生成的黄原酸盐溶度积大，则不利于离子交换吸附的进行，黄药对这类矿物不易进行捕收反之，生成的黄原酸盐溶度积越小，离子交换吸附越容易进行，黄药对其捕收效果越好。因此，可根据各种金属黄原酸盐溶度积大小，定比判断相应硫化矿物的可浮性。双黄药见解用电化学方法对黄药与硫化矿的作用进行研究后指出，黄药对硫化矿的捕收作用是由于黄药经氧化后生成双黄原，双黄原具有疏水作用，吸

81、附在硫化矿物的面，从而使矿物表面疏水。双黄药见解和化学吸附说同样认为，必须有氧存在时黄药才能选硫化矿。黄药阴离子在矿物表面产生的反应为： 硫化矿物对反应起催化作用。持双黄药见解的学者认为，是黄药在硫化矿物表面经氧化生成双黄药，使矿物实现浮选；某些情况下氧化还原产物是金属黄酸盐和元索硫时同样也可实现浮选。 共吸附共吸附实际是上述两种观点的综合。托隆用电化学方法研究方铅矿与黄药的作用后提出在矿物表面仅有黄原酸铅或双黄药时都不能使方铅矿很好浮选，只有这两种产物并存时，才能使矿物表面具有足够的疏水性。而且，两种产物应有一最佳比例。阿伯拉莫夫认为，为了保证方铅矿、黄铜矿、黄铁矿的有效浮选，双黄原的吸附量

82、应占总吸附盘的 10%-30%。 而巴格达诺夫对黄药在方铅砂表面吸附的测定表明，双黄原的吸附量可占总量的 50左右，此时可得到最理想的分选效果。 1972年爱立松和古德应用有机溶剂萃取与红外光谱分析方法相结合，对 16 种硫化矿和6种黄药进行作用后的产物研究后指出，上述三种情况均存在。在一些矿物表面生成的是双黄原，在另一些矿物表面生成的是金属黄原酸盐，还有一些矿物表面既有双黄原，又有金属黄原酸盐。值得指出的是，由于采用的试验手段不同，得出的机理可能不同，导致了某些观点的分歧。二、非硫化矿捕收剂及其浮选机理1、非硫化矿捕收剂类型这类捕收剂通常在其中含有氧、氮等原子，同时非极性基分子量较大，常用的

83、又分为阴离子型和阳离子型。前者多为各种羟基含氧酸，后者主要是有机胺类，同时也有两性捕收剂。1）羟基含氧酸（及其盐）类捕收剂 羟酸（盐）类。常用的为脂肪酸，工业中常用的脂肪酸捕收剂：油酸及油酸钠、氧化石蜡皂、妥尔油及妥尔油皂、环烷酸。 磺酸（盐）类。 硫酸酯类。 胂酸、膦酸类 羟肟酸类2）胺类捕收剂3）两性捕收剂2、非硫化矿捕收剂浮选作用机理非极性烃类油捕收剂及其捕收机理非极性烃类油捕收剂及其捕收机理非极性烃类油是煤、石墨、辉铝矿等非极性矿物浮选时的捕收剂，也广泛用作磷灰石、氧化铁矿和石英等矿物浮选时的辅助捕收剂。硫化矿浮选也可用非极性烃类油作捕收剂，帮助粗粒和难浮颗粒上浮。据美国20世纪70年

84、代统计，非极性烃类油占浮选药剂消耗量的一半，其中主要为燃料油，其次为煤抽。对选煤来说，非极性烃类油是最主要的捕收剂，特别是煤油、柴油和改性煤油等，占药剂耗量的80%-90。故非极性烃类油是重要的捕收剂 1）非极性烃类油特性 分子结构对称，无永久偶极，分子内部的原子以共价键结合，电子共有，而且不能转移到其他原子上。 化学活性差，在水中不解离成离子、溶解度小、疏水性强，对呈分子键的、天然疏水隆强的矿物表面具有良好的吸附性能。 矿物表面琉水性越好，在其表面的吸附量越多吸附时，与矿物表面不发生化学反应，只能以物理吸附的形式固着到矿物的表面。 由于只能以物理吸附的形式吸附到矿物表面上，烃类油只能作为天然

85、可浮性较好的矿物的捕收剂口 因其难溶于水，实际上是以油滴形式存在于水中，故其用量较大。非极性烃类油主要有两方面来源 石油工业产品。如煤油、轻柴油等； 其他工业副产品2）非极性烃类油与矿物表面的作用机理非极性烃类油能否吸附到矿物表面并起作用，主要取决于它们与水和矿物表面作用力的大小。(l）非极性烃类油与水之间的作用非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，其分子都是由碳和氢原子组成，原子之间以非极性的碳-碳键和弱极性的碳-氢键结合，属于非极性分子。分子之间由色散力聚集在一起。而水分子是强极性分子，水分子与非极性烃类油分子之间的作用力为诱导力和色散力，并以色散力为主。水分子由于是强偶极子有极

86、强的定向力、诱导力，并且以定向力为主，加上水分子之间的氢键缔合作用水分子本身之间的吸引力比油水之间作用力大，所以，油不溶于水，有很好的疏水性非极性烃类油在水中只能以油滴状态存在。(2）非极性烃类油与矿物之间的作用矿物表面有极性和非极性之分。当矿物表面属于非极性表面时，固油固水，矿物表面对油分子吸引力大于对水分子的吸引力，油滴吸附到矿物的表面。如果矿物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，油滴可在矿物表面展开反之，油分子只能以油滴的形式吸附在矿物表面，不能展开当矿物表面是极性表面时，固水固油，矿物表面对油分子的吸引力小于对水分子的吸引力，矿物表面覆盖了一层水分子，并形成水化膜，油分

87、子不能在矿物表面吸附，仍以油滴状态留在水中。非极性烃类油对这种表面没有捕收作用。在煤泥分选过程中，大部分煤粒表面是非极性的，因此，煤粒和油分子之间表面张力煤油小于煤粒与水分子之间的表面张力煤水。非极性烃类油可以在煤粒表面展开。非极性烃类油在煤粒表面形成疏水的油膜，进一步提高了煤粒表面的疏水性。而歼石绝大部分表面是极性表面有很强的亲水性，矸油大于矸水，矸石表面被水分子覆盖形成水化膜。非极性烃类油不能在砰石表面吸附，或仅能吸附极少量的烃类油到局部疏水部位，基本上不能提高歼石的疏水性。从而扩大了煤粒与歼石表面润湿性的差别，促使分选顺利进行。非极性烃类油的捕收作用是由于它能够在非极性矿物表面吸附及在矿

88、物表面展开并形成油膜。非极性烃类油对矿物捕收作用的强弱取决于矿物表面非极性部分所占比例。3）非极性烃类油的捕收作用非极性烃类油的捕收作用主要表现在三个方面： 非极性烃类油可以提高疏水性矿物和气泡的附着。由于非极比烃类油在矿物表面展开，增加矿物表面的疏水程度，削弱其水化作用，使矿粒与气泡碰撞时，水化膜易破裂，附着过程易进行。 非极性烃类油可有效提高疏水性矿粒在气泡上附着的牢固程度。原因是由于非极性烃类油能沿着三相接触周边富集，形成三相接触油环。 细粒的物料表面粘附油滴后互相兼并，还可以形成气絮团。 非极性烃类油用量与煤粒和气饱粘附牢固度的关系为：一定范围内，煤粒和气泡粘附牢固度大，药剂用量过大，

89、粘附牢固度降低主要原因是随非极性烃类油用量增大，气泡与矿物之间油膜增厚，油分子与油分子之间易断开矿粒从气泡上脱落用量较小时，矿粒与气泡分离，油分子留在矿物表面或随气泡带走，但固油大于油水均较小，所以分离较困难。4）非极性烃类油中杂极性物质的其他作用非极性烃类油组成中，除非极性组分外，还有少量的非烃杂质。例如，吡啶、喹啉、吡咯酚、酸、醇脂和羟基化合物等杂极性物质。这些杂极性物质在结构上一端为极性亲固基，另一端为疏水的非极性基，它们对煤粒的部首作用是因为杂极性分子可在煤粒表面极性不稳定性吸附，使煤粒表面少量极性部分疏水，提高了煤的可浮性，然后促使非极性烃类油吸附到这部分表面上，近一步提高疏水性。但

90、杂极性物质超过一定量后，会在煤粒表面形成反向吸附，使已经疏水的表面重新变成亲水。杂极性成分的存在可使浮选活性大为提高，既可节约药剂用量，又可提高工艺效果。所以，在一定范围内，增加杂极性成分的比例，对提高浮选效果是有利的，特别对精煤产率和尾煤灰分提高比较明显但杂极性比例增加后精煤灰分增加较大，杂极性含量过高时，精煤质量恶化。杂极性成份除捕收作用外，还有起泡作用。杂极性成分的乳化作用则是由于其分子吸附在油水界面，形成非极性基朝油，极性基朝水的定向排列。由于极性基的水化作用，在油滴周围形成了阻止油滴合并的水化膜，并使油滴表面张力减少，使油滴的分散度大大提高。由于乳化作用，既可降低药剂量，又可提高药别

91、效能。由于杂极性物质的上述作用，国内外越来越多的用电化学、氧化、超声波等方法处理非极性烃类油，改变非极性烃类油的组分，使之形成不饱和烃或表面活性物质，达到提高非极性烃类油浮选活性的目的。5）非极性烃类油组成对捕收作用的影响 非极性烃类油的捕收性能与其化学组成关系密切，而其组成又随产地、加工方法、馏分温度的不同有较大差异。非极性烃类油按照烃族组成可分为芳烃、烯烃和烷烃。烷烃又可分为正构烷烃、异构烷烃和环烷烃。其中，还有一些含氧、含氮的化合物。经长期实际使用及研究表明，非极性烃类油各组分的捕收作用（活性）按下列顺序递减：芳烃烯烃异构烷烃环烷烃正构烷烃上述规律是因为煤是多环芳香族高分子化合物，主体是

92、芳香核，周围分布有脂肪链、脂肪环和含氧、氮、硫等官能团。 芳烃的润湿热大于烯烃大于烷烃。遵循热力学第二定律，系统自由能降低，吸附过程才能自发进行，且降低幅度越大，过程越容易进行。因此，芳烃的吸附活性大于烯烃和烷烃。芳烃组分活性较高的另一原因是它们的油-水界面张力较低，在其他条件相同时，有较好的分散度浮选过程中，很容易乳化成很小的油滴固着到矿物的表面，提高其浮选活比。但由于芳烃化合物活性较高，容易和水分子结合，发生水化作用亲水性也较强，本身的疏水性不如饱和烃。另外，产生的泡沫粘度也较高，选择胜较烷烃低。为了改善药剂的比能，使芳烃和烷烃结合（如多烷基苯型或多烷基禁型），对煤有最佳的捕收性能烯烃双键

93、处活性高，且有一定极性，容易和水结合，发生水化。 因此，不饱和烃比饱和烃具有较高的捕收性能，但选择比稍差，而且泡沫带水量增多异构烷烃与相同碳数的正构烷烃相比，沸点和凝固点较低。侧链越多者，沸点和凝固点也越低分子结构越不对称，凝固点也越低。侧链多的烷烃凝固时，不容易形成结晶，可以提高浮选效果。异构体的支链占有较大空间，每摩尔分子覆盖面积较大，可以提高矿物表面的琉水效果，并节省药剂用量。 煤是极为复杂的化合物，任何单一成分的非极性烃类油都不会是最佳的捕收剂，最佳成分应是各非极性烃类油组分合理配合的混合物。 6）非极性烃类油馏分对分选的影响 不同烃类油，其最佳馏分不同。芳烃活性最高部分温度为170-

94、220、异构烷烃和环烷烃230-260、正构烷烃190-240、煤油则是 170-245。石油各馏分中，活性最高的馏分180-240，碳链长8-15。非极性烃类油最佳的粘度范围是（l-2）10-4m2/s。 分馏温度对浮选活性的影响，实际上主要是碳链长度或分子量的影响。分馏温度高，所得馏出物碳链长，其疏水性也强。但碳链愈长，分子量愈大，分子间的内聚力愈大，粘度愈大，浮选过程中不易乳化分散，在煤粒表面吸附速度慢，浮选活性降低。分馏温度低时，馏出物碳链较短，本身疏水性差，加之分子间凝聚力小，挥发性高，在煤粒表面不易形成稳定的油膜，从而降低浮选活性。所以，药剂选择时应尽量考虑选用芳烃、烯烃或富含芳烃

95、、烯烃的非极性烃类油；药剂中应含有适量杂极性成分；分馏温度应是浮选活性高的烃类馏出温度，或这部分成分尽量高。7）常用的非极性烃类油捕收剂国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂多数是石油产品。主要有煤油、轻柴油和一些人工合成的非极性烃类油捕收剂。此外，还有一些其他工业的副产品。煤油煤油是煤泥浮选中应用最广泛的非极性烃类油捕收剂之一。煤油分馏温度为200-300，其主要成分为C11-C16的烷烃。煤油基本上不溶于水，只具有捕收性。当芳烃含量较大时，具有一定起泡性能。用量过大消显著的消泡作用。矿石浮选时、煤油用量可取下限。轻柴油和页岩柴油柴油是目前最广泛使用的非极性烃类油捕收剂。按加工方法的不同，轻柴油可

96、分为催化柴油、直馏柴油、热裂化柴油和焦化柴油等。轻柴油具有馏分重、密度高、粘度大、在水中分散的油珠尺寸大、在煤表面展开速度慢等特点，但疏水性强，被表面孔隙吸收的数量少，因此，低价煤浮选时作捕收剂较为有利。因芳烃含量高，所以浮选活性较煤油高，但选择性不如煤油。FS201和FS202FS201燃料油是煤炭、石油和页岩加工所得的重质产品。国外选煤厂常用燃料油作为捕收剂。燃料油除用于选煤外，还可用于选矿。天然气冷凝油是天然气凝析油经精馏所得的煤油馏分。我国天然气资源丰富，西南地区多数选煤厂用凝析油制得煤油、轻柴油作捕收剂，国外也有采用。ZF浮选剂是山东胜利炼油厂的煤油经烃类液相催化氧化制得，ZF浮选剂

97、兼具起泡性和捕收比，其中烃氧化物含量较高时，醇、醛、酮的含量对改善浮选药剂的选择性有利。 8）提高非极性烃类油浮选活性的途径随着煤炭浮选的迅速发展，需要不断提高浮选药剂活性、降低药剂用量，国内外对提高浮选药剂的活性进行了不少研究，行之有效的方法有： 辐射化学作用煤油的捕收性能主要由大于170馏分的含量及结构所决定。含量越高组分中亚甲基与甲基的比值（CH2：CH3）也越大，煤油的浮选活性就越高。采用高能射线的辐射化学作用能够改善煤油的物理化学性质和浮选活性。辐射结果能使烃类中（包括饱和烃、不饱和烃、环烷烃和芳烃）大部分结构变得更加复杂，烃类分子中相当大的部分（可达60%）发生二聚或多聚作用，使低

98、分子烃变为长链高分子化合物，还可产生异构化作用，并使亚甲基与甲基的比值发生变化用。辐射煤油所做的半工业比试验表明，精煤灰分降低，尾煤灰分提高，在一些清况下还可以提高精煤产率。磁场处理浮选前用磁场预先处理矿浆、浮选用水和药剂，能提高回收率、改善选择性、加决浮选速度、降低药剂用量和增进产品脱水的效果。电化学处理非极性烃类油经电化学处理后可提高其活性。电化学处理的实质是：煤油吸附在阳极表面，放出电子，和水分子解离放出的羟基反应，使饱和烃氧化为羧基化合物，非极性烃类油中羧酸含量明显增加，大大提高了对矿物的捕收活性烃类催化氧化法烃类在有催化剂时通人空气进行液相氧化，使其按照自由基机理进行连锁反应，根据反

99、应的氧化深度不同，可生成许多不同的含氧化合物，诸如烷基过氧化物、醇、酸、酮、醛、醋以及复杂的含氧化物、羧基酸、内酯和酮酸等。采用此类方法可制备兼有起泡和捕收性的综合浮选药剂，使非极性烃类油的浮选活性大大提高。实验室和工业性试验结果证明，此药剂用量少，比煤油加起泡剂的总量低一半左右。9）煤泥浮选新型药荆的研究和发展近年来，对煤泥浮选的药剂进行了很多研究，除上述介绍以外，主要致力于两方面：煤泥浮选的促进剂和复合浮选药剂。煤泥浮选促进剂促进剂是一种能够改善捕收剂和起泡剂效果的药剂，通常是一种表面活性剂，具有杂极性分子结构多数促进剂本身不是捕收剂和起泡剂，但少量添加后即可大大提高捕收剂、起泡剂效果，并

100、降低药剂用量。其作用主要是在气泡和煤粒之间起联系作用因促进剂吸附在煤粒表面上以其烃基缔合非极性烃类油，加强非极性油类的捕收作用。 也可以同样的方式和气泡作用，提高起泡剂的起饱性能；乳化剂也可认为是促进剂的一种，它可节省烃类油的用量，改善药剂的作用效果。乳化剂作用机理是通过使烃类油乳化，更容易在矿浆中分散成小油珠，形成乳状液或使起泡剂分散，起到调整作用，从而改善捕收剂、起泡剂的作用效果。复合浮选药剂复合浮选药剂，即兼具捕收、起泡两种性能的药剂。煤泥浮选过程中，只需用一种药剂，可同时起到捕收剂和起泡剂的作用，简化了浮选过程的药剂制度。我国生产的MB 系列浮选剂和ZF浮选剂均属于复合浮选药剂，选煤时

101、可单独使用。第三节第三节 调整剂调整剂1 1、活化剂、活化剂 凡能增强矿物表面对捕收剂的吸附能力的药剂称为活化剂。活化剂一般通过以下几种方式使矿物得到活化：难溶的活化薄膜在矿物表面生成。当矿物本身很难被某种捕收剂捕收，在活化剂的作用下矿物表面生成了一层难溶性活化薄膜后能够成功地被捕收。例如：白铅矿很难被黄药捕收，但经硫化钠作用后，白铅矿表面生成了硫化铅的薄膜后很容易用黄药浮选。 活化离子在矿物表面的吸附。最典型的例子是石英对 Ca2、 Ba2离子的吸附。纯石英不能被脂肪酸类捕收剂浮选，但石英吸附 Ca2、 Ba2离子后借Ca2、 Ba2离子对脂肪酸捕收剂的吸附就能实现浮选。清洗矿物表面的抑制性

102、亲水薄膜。如黄铁矿，在强碱介质中矿物表面上生成了亲水的 Fe(OH)3薄膜，使之不能被黄药浮选。用硫酸使黄铁矿表面亲水薄膜消失后便能用黄药浮选。 消除矿浆中有害离子的影响。如硫化矿浮选时，矿浆中存在 S2- 或 HS-离子，硫化矿往往不能被黄药浮选，只有当这些离子消失并出现游离氧以后才能实现浮选。以下是实践上常用的活化剂：1）硫酸铜及有色重金属可溶性盐 硫酸铜（ CuSO45H2O）是实际中最常用的一种活化剂。它可以活化闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿和钻镍等硫化矿物的浮选。其他一些重金属可溶性盐，如Hg2+、Ag+、Pb2、Pd2 、Cd2等金属离子的可溶性盐也是活化剂.理论上研究最多的是硫酸铜Cu

103、 2对闪锌矿的活化作用，普遍认为是在闪锌矿表面生成硫化铜的薄膜: ZnS)ZnS + Cu2+ = ZnS)CuSZn2+ Cu2+之所以能取代闪锌矿表面Zn2+是因为Cu2+和Zn2+的离子半径相近且硫化铜的度积比硫化锌小。未被活化的闪锌矿很难被黄药浮选，生成硫化铜外表后就很容易用黄药浮选。但硫酸铜要适量，过量时将活化硫化铁，使浮选选择性降低2）碱土金属和部分重金属的阳离于 属于这一类的活化剂有：Ca2、Mg2、Ba2、Fe3等金属阳离子。当使用脂肪酸类捕收剂时，这些离子可活化石英和其他硅酸盐矿物的浮选。研究较多的是Ca2、Ba2等对石英的活化作用。纯净的石英在中性或碱性介质中表面呈负电性，

104、不能吸附脂肪酸类捕收剂，但经Ca2、Ba2等金属离子活化后，石英便可吸附脂肪酸类捕收剂而浮出。 Ca2、Ba2等金属离子活化石英的机理过去认为是Ca2、Ba2等在石英表面吸附的结果。近代的研究表明，起活化作用的主要是金属的氢氧络合离子 MeOH在矿物表面的进一步吸附。 3）可溶性硫化物 包括硫化钠（Na2S9H2O）、硫氢化钠、硫化氢及硫化钙等，最常用的是硫化钠。硫化物的主要作用有： 活化多种有色金属氧化矿的浮选，这种作用也称为硫化作用； 抑制各种硫化矿物； 解吸硫化物表面上的捕收剂，用在硫化矿浮选时混合精矿的脱药； 调整矿浆 pH 值。硫化钠溶解于水后，相当于在水中加入 Na、OH-、HS-

105、、S2-离子和 H2S分子。一般认为硫化钠对矿物的活化作用主要是由于 HS-和 S2-作用的结果。 有色金属氧化矿，如孔雀石、铅矶、白铅矿等直接用黄药不能浮选，但与硫化钠作用后却能很好地用黄药浮选。因此，对有色金属氧化矿来说，硫化钠是不可缺少的活化剂，亦称之为硫化剂。硫化钠对有色金属氧化矿的活化作用是由于在硫化钠的作用下在矿物表面生成了硫化物薄膜。4）无机酸、碱 有时使用硫酸、苛性钠、苏打等作为活化剂。它们的主要作用是清洗掉矿物表面的氧化膜或粘附的矿泥。如黄铁矿表面存在氢氧化铁亲水薄膜时失去可浮性，用硫酸清洗掉薄膜后黄铁矿恢复可浮性被石灰抑制的黄铁矿或磁黄铁矿，用苏打可以活化它们的浮选，原因是

106、使矿物表面吸附钙生成的 CaCO3沉淀自矿物表面剥落，露出新鲜的表面以吸附黄药离子实现浮选 2 2、抑制剂、抑制剂 凡能够破坏或削弱矿物对捕收剂的吸附，增强矿物表面亲水性的药剂称之为抑制剂。它通过以下三种方式抑制矿物：它通过以下三种方式抑制矿物： 从溶液中消除活化离子作用。如某些矿物在活化离子的作用下可以实现浮选，若将这些活化离子消除就使矿物达到抑制。例如石英在 Ca2、Mg2离子的活化下才能被脂肪酸类捕收剂浮选，若在浮选前加人苏打，使Ca2、Mg2离子生成不溶性盐的沉淀，消除了Ca2、Mg2离子的活化作用，可使石英失去可浮性 消除矿物表面的活化薄膜。如前所述，闪锌矿表面生成硫化铜薄膜后可用黄

107、药浮选，当硫化铜薄膜被氰化物溶解后闪锌矿就失去可浮性，从而达到抑制的目的。在矿物表面形成亲水的薄膜，提高矿物表面的水化性，削弱对捕收剂的吸附活性。 形成抑制性亲水薄膜有几种情况： 第一，形成亲水的离子吸附膜，例如：矿浆中存在过量的 HS-、S2-离子时，硫化矿物表面可吸附它们形成亲水的离子吸附膜； 第二，形成亲水的胶体薄膜例，如水玻璃在水中生成硅酸胶粒，吸附于硅酸盐矿物表面，形成亲水的胶体抑制薄膜； 第三，形成亲水的化合物薄膜，例如：方铅矿被重铬酸盐抑制，在矿物表面生成亲水的 PbCrO4抑制薄膜。 上述这些作用有时并不孤立存在。某些药剂往往同时通过几方面作用的配合才能有效地实现对矿物的抑制。

108、以下是几类常用的抑制剂：以下是几类常用的抑制剂：1）硫化钠及其他可溶性硫化物硫化钠和其他可溶性硫化物是有色金属氧化矿的活化剂，但用量过多时被活化的矿物又被抑制。硫化矿物浮选时加人硫化钠，很多矿物受到抑制。瓦克和他的同事们研究了硫化钠时不同硫化矿物的抑制作用。研究表明，硫化矿物的抑制作用决定干硫化钠本身的浓度和介质的pH值，即主要和溶液中HS-浓度有关。瓦克认为，硫化钠的抑制作用在于HS-离子在硫化矿和黄药阴离子间进行竞争，HS-浓度达到临界值时，矿物被抑制硫化钠在矿浆中易氧化，浓度不易控制，对矿物的抑制往往带有时间性，故实践上很少采用单一的硫化钠作为硫化矿物的选择性抑制剂。目前硫化钠主要用于下

109、述三种情况：多金属硫化矿混合精矿的脱药；铜一翎分离时用于抑制黄铜矿及其他硫化物，用煤油浮选辉钥矿， 铜一铅混合精矿的分离 2）氰化物氰化物是闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿的有效抑制剂。过去广泛应用于铜锌、铅锌及铜铅锌多金属硫化矿石的浮选。近年由于环保，很多已放弃使用，仅少数分离工艺复杂的尚在使用。常用的有氰化钾（KCN）和低化钠（NaCN) 氰化物毒性很强，易溶于水，其水解产物 HCN 易挥发，剧毒。在浮选过程中起抑制作用的是CN-离子。所以氰化物只能在碱性矿浆中使用，这样不仅能降低其耗量和毒性，并能增强抑制作用。氰化物对矿物的抑制作用，可以归纳为如下几个方面 消除矿浆中的活化离子，防止矿物被活化。

110、除去矿物表面活化离子，降低捕收剂的作用能力。 CN-吸附在矿物表面，增强矿物的亲水性，并阻止矿物表面与捕收剂作用。 溶解矿物表面的磺酸盐捕收剂薄膜。因氰化物有剧毒，保存、使用必须有严格的制度尾矿水排放必须符合国家标准 3）硫酸锌（ZnSO47H2O ) 硫酸锌是白色晶体，易溶于水，是闪锌矿的抑制剂，只有在碱性矿浆中才有抑制作用，矿浆 PH 值越高其抑制作用也就越强。硫酸锌在碱性矿浆中生成氢氧化锌 Zn(OH)2胶体，一般认为硫酸锌的抑制作用主要是由于生成的氢氧化锌的亲水胶粒吸附在闪锌矿表面，阻碍了矿物表面与捕收剂的作用。单独使用硫酸锌对闪锌矿的抑制作用较弱，通常与其他抑制剂配合使用。实践上硫酸

111、锌常与氰化物联用，这样不仅加强了抑制作用，而且节省了氰化物用量。一般常用的氰化物与硫酸锌的用量比为 1：2-1：10。 近代无氰（不用氰化物）工业的发展，使硫酸锌与氰化物联合应用制度已很少采用目前的应用主要有： 在碱性介质中单独应用硫酸锌； 硫酸锌与碳酸钠合用； 硫酸锌与亚硫酸合用作为闪锌矿与黄铁矿的抑制剂。4）二氧化硫、亚硫酸及其盐类这类药剂包括二氧化硫气体（SO2）、亚硫酸（H2SO3）、亚硫酸钠（ Na2SO3）和硫代硫酸钠 ( NaS2O3），主要作为闪锌矿和硫化铁的抑制剂。用这类药剂代替氰化物也是目前研究的重要课题。由于这类药剂无毒，不溶解金等贵金属，所以应用日益广泛。目前主要应用于

112、以下几种情况铅-锌分离：二氧化硫或亚硫酸和石灰、硫酸锌配合，抑制闪锌矿浮选方铅矿；锌-硫分离：用亚硫酸盐抑制硫化铁，活化闪锌矿，进行锌-硫分离；铜-铅分离：但铜-铅混合精矿的分离通常是一个困难的间题；铜-锌分离：用亚硫酸或其盐抑制闪锌矿、浮选铜矿物应用广泛。为提高对闪锌矿的抑制，常配合少量氰化物或硫酸锌使用时注意用量：量少抑制作用不充分，量多又会抑制方铅矿与黄铜矿。因SO32-或 S2O32-会氧化生成SO42-而失效，一般采用分段加药。亚硫酸法对于一般不含或少含次生铜矿物的多金属铜-锌或铅-锌矿石的分离是一种有前途的方法。5）重铬酸盐重铬酸钾 K2CrO7或重铬酸钠 Na2CrO7是方铅矿的

113、有效抑制剂，对黄铁矿也有抑制作用。在多金属硫化矿浮选中，重铬酸盐主要用于铜-铅混合精矿分离时抑铅浮铜。例如重铭酸盐在弱碱性矿浆中生成铬酸离子，铬酸离子化学吸附在方铅矿表面生成难溶而亲水的铭酸铅薄膜，使方铅矿受到抑制。重铬酸盐或铬酸盐都是强氧化剂，为促使方铅矿表面的氧化，要进行较长时间搅拌（ 30min-1h ）由于铬盐对环境的污染，目前已限制使用。6）水玻璃（Na2OmSiO2）水玻璃是非硫化矿浮选时最常用的一种调整剂，它既是硅酸盐脉石矿物的抑制剂又是矿泥的分散剂。水玻璃又称硅酸钠，化学组成 Na2OmSiO2，m为模数，一般为 2 -4.5。模数过高不易溶解，模数过低则抑制、分散作用不强。选

114、矿上常用的水玻璃模数为 2-3 左右。水玻璃是由强碱和弱酸构成的盐，在水中可水解，矿浆呈碱性，形成大量 SiO32-、HSiO3-、H +和OH-离子，各种离子的含量视溶液的浓度、pH 值及水玻璃的模数而定。对 Na2O3SiO2的水玻璃溶液，当浓度为 1 mg/L，pH13 时SiO32-。水玻璃的抑制作用主要是由水化性很强的HSiO3-离子和硅酸分子及胶粒吸附在矿物表面，使矿物表面呈强亲水性。硅酸胶粒在矿物表面的吸附一般认为是物理吸附。别外，硅酸离子（SiO32-、HSiO3-）和H+、OH-为石英及硅酸盐矿物的定位离子，因而水玻璃可以强烈地增强石英及硅酸盐矿物的负电位，使带有相同电荷的粒

115、子互相排斥，处于稳定的分散状态。水玻璃对矿泥的分散作用也可用同样的机理加以解释。水玻璃的抑制作用与用量密切相关：用量小时有选择性，用量大时失去选择性。为提高其选择比，常采用的措施有：与苏打配合使用； 与多价金属阳离子配合使用； 加温处理。7）有机抑制许多有机化合物可以用作抑制剂，如醋类（淀粉和糊精）、丹宁类、木质素及纤维素、动植物胶等。淀粉是高分子化合物，分子式为（ C6H1005）n，亲水基主要是-OH。淀粉的水解产物称糊精。淀粉的组成与作用因来源不同略有差异。通常有两种结构：一种为含直链的链淀粉，另一种为含支链的胶淀粉，前者占 25 左右，溶于热水，后者占 75 左右，不溶于水，但能在水中

116、膨润。淀粉制成糊精后易于溶解。实践上使用较多的是千米淀粉或木薯淀粉。使用时一般先制成苛性淀粉。淀粉主要用于抑制辉钼矿和赤铁矿。糊精主要用作如滑石、石英等脉石矿物的抑制剂。丹宁在萤石、白钨矿、磷灰石浮选时抑制白云石和方解石，对石英也有一定抑制作用。竣基甲基纤维素可作为含镁脉石矿物（如蛇纹石）的抑制剂。木质素主要用途是抑制硅酸盐矿物、稀土矿物。也可以作为铁矿物的抑制剂。浮选钾盐时，可作为脱泥剂，脱除部溶解的矿泥。 腐殖酸腐殖酸钠可作亮煤、暗煤、褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿等的抑制剂，还可作煤泥的絮凝剂。 3 3 介质介质 pH pH 调整剂调整剂介质的 pH 值是浮选的重要工艺参数。矿物通常要在一定的

117、pH 值范围，浮选过程才有最佳的选择性。调整介质 pH 值，一般有以下作用： 调整重金属阳离子的浓度。矿浆中许多“难免离子”（多为重金属阳离子），通常可生成氢氧化物沉淀 Me ( OH ）。它的溶度积 Ksp= Mem+OH m为常数。提高介质 pH 值，可明显降低金属阳离子浓度，如果 Me是有害离子，则可减少它的有害影响； 调整捕收剂的离子浓度。捕收剂在水中呈分子或离子状态存在与介质值有密切关系，调整 pH 值可调整呈分子或离子状态存在的比例； 调整抑制剂的浓度。一些抑制剂由强碱和弱酸构成，在水中可以水解，故介质 pH 值直接影响它的水解程度； 调整矿泥的分散与凝聚。实际应用的 pH 调整剂

118、也是矿泥的分散剂或凝聚剂，起到分散矿泥或使矿桨产生凝聚的作用； 调整捕收剂与矿物之间的作用。捕收剂离子与矿物的作用与矿浆的 pH 值有密切关系，调整介质 pH 值可改变矿物表面电性及药剂的性能。当介质 PH 值大于矿物的零电点时，矿物表面荷负电，反之荷正电。如果矿物与药剂之间作用属物理吸附，矿物表面电性就能决定药剂能否吸附到矿物的表面，即 pH 值决定了药剂能否与矿物起作用。各种矿物浮选时都有最佳的 pH 值范围，如煤泥应在中性或弱碱性矿浆中才能有最佳可浮性。另外，捕收剂阴离子与 OH-之间可在矿物表面产生竞争，pH值愈高，OH-离子浓度愈大，愈能排斥捕收剂阴离子的作用。在一定的捕收剂浓度下矿

119、物开始被OH-抑制时的pH值称为矿物的临界pH值。不同矿物的临界 pH 值是不同的。实际浮选时，因同一种矿石中同一种矿物的可浮性常有一些差异，临界pH值是一个范围。矿物的临界 pH 值与捕收剂浓度有关。常用的 PH 调整剂有石灰、苏打、硫酸和苛性钠石灰，又称白灰，有效组成为CaO，是一种最廉价、最广泛的 pH 调整剂，特别是在硫化矿浮选上石灰除调节矿浆困值外还可作为黄铁矿与磁黄铁矿的抑制剂。石灰是一种强碱，可使矿浆 PH 值提高到 11-12以上。石灰的作用一方面是OH-的作用，另一方面是 Ca2的作用。黄铁矿与磁黄铁矿在碱性介质中表面可生成氢氧化铁亲水薄膜。当有黄药存在时黄药阴离子和OH-发

120、生竞争，降低了黄药的捕收性能，提高了矿浆pH值，从而加强了对硫化铁矿物的抑制。 Ca2可在黄铁矿表面生成 CaSO4难溶化合物，也可起到抑制作用。石灰对泡沫的性质也有明显的影响。因石灰还是一种凝聚剂，能引起矿浆中微细矿粒的凝聚，所以当石灰用量适当时，泡沫有一定粘度，较稳定。但用量过大时、由于微细矿粒的凝聚，会使泡沫发粘，甚至“跑槽”。使用时应将石灰配成石灰乳后再加人矿浆中。苏打，即碳酸钠（Na2CO3），是一种强碱弱酸盐。在矿浆中水解后得到OH-、H CO3-和CO32-等离子。它是比石灰弱得多的一种碱性调整剂，调整范围在8-10左右。苏打有一定的缓冲作用，调整的pH值较稳定。石灰和苏打都可调

121、整矿浆 pH 值。由于石灰便宜并且对黄铁矿有抑制作用，因而在硫化矿的浮选中得到广泛的应用。非硫化矿浮选中苏打是极为重要的 pH 调整剂。在采用脂肪酸类捕收剂时，苏打能消除矿桨中Ca2、Mg2等有害离子的影响，并且对矿泥有分散作用，能减弱或消除矿泥的不良影响。苛性钠是强碱，因价格贵而较少使用，只有在不能用石灰但又必须在强碱矿浆中浮选时才使用。 硫酸在欲降低矿浆 pH 值时常使用，它可活化硫化铁矿物的浮选，因为硫酸可以消除硫化铁表面的氢氧化铁亲水薄膜在浮选绿往石、锆英石、金红石等时常用硫酸作预处理，以调整矿物的可浮性。经酸洗后，这些矿物的表面得到净化，从而有利于浮选分离。第四节第四节起泡剂起泡剂浮

122、选矿浆经捕收剂和调整剂处理，使矿物的表面性质达到了浮选要求，此时如果矿浆中在性质良好的起泡就能实现浮选。普通的水或矿物悬浮液中通人气体只能形成少量大而碎的气泡，不能形成泡沫，但往水中加人少量异极性表面活性物质，例如醇、有机酸等，便以得到小而不易兼并的气饱，气泡浮到水面，生成具有一定稳定性的饱沫。这些具有起泡作用的表面活性物质称为起泡剂。AirPolarNon-polarActionofFrotherWater1 1 起泡剂的结构与性质起泡剂的结构与性质目前广泛采用的起泡剂通常是一种异极性表面活性物质（有机物），由两部分组成一端为极性基，亲水；另一端为非极性基，亲气。因此，起泡剂能在气-液界面上

123、定向吸附和排列，起泡剂起饱能力与这两个基的性质密切相关。Hydroxyl-OHCarboxyl-COOHCarbonyl=C=OAminogroup-NH2SulpHogroup-OSO2OH,-SO2OH按其在水中的解离情况，起泡剂可分为离子型和非离子型两大类。离子型有羧酸及其皂类，极性基为-COOH(Na）；烷基磺酸及皂类，极性基为-SO3H(Na)；吡啶类，极性基为三价的N；酚类，极性基为-OH。非离子型有：醇类，极性基为-OH ；聚醇醚类，极性基为-O-和-OH。氧烷类，极性基为-O-。非离子型起泡剂性质比较单一，一般不具有捕收性能，而离子型多数还具有捕收性能。Pineoil(C10H

124、17OH)松油Cresol(CH3C6H4OH)杂酚油Methylisobutylcarbonol(MIBC)甲基异丁基甲醇CH3-CH-CH2-CH-OHCH3CH3Polyglycols聚乙二醇1）非极性基对起泡性能的影响不同系列的表面活性物质，烃基每增加一个碳原子，表面活性可以增大3.14倍。表面活性越大，起泡能力越强。所以起泡剂非极性基越长，起泡能力就应越强。但非极性基过长，溶解度会显著降低，反而会使起泡能力下降。常用起泡剂非极性基长度有一定范围：烃基中无双键的醇，一般 6-8个碳，有双键的醇由于溶解度较大，烃基可以更长一些。不同极性基的起泡剂适宜的烃基长度范围也不一样。如十六烷醇（C

125、16H33OH）由于溶解度很小，基本上没有起泡作用；而十六烷基硫酸（C16H33SO4H）却具有很强的起泡能力。所以非极性基的长短要与极性基配合。2）极性基对起泡性能的影响 实际使用的起泡剂极性基有以下几种：-0-、-OH 、-COOH 、C=O、-NH2、-SO4H、- SO3H。极性基的结构和数量影响起泡剂的物理性质（如溶解度、解离度、粘度等）和化学性质（如对矿物表面活性、与矿浆中离子的化学反应等），因此，对起泡剂性能有很大影响。 极性基对起泡剂溶解度的影响主要取决于其性质和数量，极性基与水分子作用越强，其溶解度越大。几种常见极性基对水作用力的顺序为：-0-COOH -OH - SO3H-

126、SO4H。因此，当非极性基相近时各类起泡剂溶解度按上面顺序逐渐增大。此外，极性基数目越多，溶解度越大。解度高的起泡剂溶于水中之后，溶质分子大部分处于溶液内部在气-液表面吸附量较少，因而表面活性也较低。这类起泡剂可以迅速产生大量气泡，但气泡较脆寿命短，不能持久。为了保持适当的泡沫层，必须多次不断添加起泡剂，即分段加药。溶解度低的起饱剂，多数不容易分散在矿浆中，除少量溶于水中外，大部分集中在矿浆表面，容易随泡沫层及水层排出因此，不能产生有效作用。这种起泡剂起泡速度慢，但泡沫延续时间长，泡沫层较翻定。但过于稳定时，将给后续作业带来困难。极性基对起泡剂解离度的影响各种醇类、酸类等非离子型起泡剂，在水中

127、不能解离。梭酸类由于-COOH基中- C=O对-OH基有诱导效应和共轭效应，氢有一定程度的解离，使之具有酸性。酚虽然和醇一样有极性基-OH，酚的羟基连在苯环上，由于苯环的共扼作用，羟基中的氢易解离，使酚呈酸性。磺酸盐和硫酸盐类起泡剂则是较强的电解质。离子型起泡剂在水中的解离度受溶液 pH 值的影响，故起泡能力也受pH值的影响。解离后使溶液呈酸性的起泡剂称酸性起泡剂。酸性起泡剂在碱性介质中解离度较高，使其表面活性降低，对起泡剂的使用不利。所以，酸性起泡剂一般应在酸性介质中使用为好；同理，碱性起泡剂应在碱性介质中使用较理想。非离子型起泡剂，如松油和醇类，虽然不解离，但分子中有羟基，可视作碱性物，一

128、般在碱性介质中使用较好。 极性基水化能力对起饱性能的影响起泡剂分子成离子，在水中与水偶极作用，发生水化在气泡表面形成一层水膜，使气泡不容易破裂，提高其稳定性极性基水化能力较强的，气泡稳定性也较强。根据极性基在气-水界面吸附自由能的大小，大致可以判断各种极性基水化能力的强弱，-COOH吸附能最大，最容易吸附到气-液界面，因此，其泡沫发粘，选择性较差；-SO4H、-NH2吸附能小，形成的泡沫性脆，选择性好-OH居中。我们希望起泡剂只有起泡性而无捕收性，这样才便于浮选过程的调节。3）起泡剂的溶解度对起泡性能的影响起泡剂的溶解度对起泡性能及形成气泡的特点有很大的影响。溶解度过高，则药剂耗量大，或迅速产

129、生大量泡沫，但不能耐久。溶解度过低，部分起泡剂来不及溶解，随泡沫流失，或起泡速度缓慢，延续时间较长，难于控制。4）对起泡刑的要求具有起泡性质的物质很多，如醇类、酚类、酮类、醛类、醚类及醋类等但作为浮选用的起泡剂，对其还有特殊要求： 用量低，能形成量多、分布匀、大小合适、韧性适当和粘度不大的气泡。 有良好的流动性、适当的水溶性，无毒，无臭，无腐蚀，易使用。 无捕收性，对矿浆 pH 值及各组分有较好的适应性。由以上要求可见，醇类是比较合适的起饱剂之一：醇在水中不解离，属于非离子型起泡剂起泡性能强，不具有捕收性能；在水中的溶解度较大，分散好，药剂用量小；对矿浆 pH 值改变影响较小。所以，醇类是现在

130、应用最广泛的起泡剂。 2 2 起泡剂的作用起泡剂的作用1）使空气在矿浆中分散成小起泡，并防止起泡兼并浮选过程，希望生成的气泡直径较小，而且具有一定的寿命但气泡直径也不能太小，太过于稳定，否则会对分选不利。在矿浆中，气泡直径大小与起泡剂浓度有关。试验表明，矿浆中没加起泡剂时，气泡平均直径约 3-5 mm，加入起泡剂后，可降到 0.5-1mm。浮选过程希望气泡不兼并，升浮到矿浆表面后，也不立即破裂，能形成一定稳定性的泡沫，保证浮选过程的顺利进行。这些都是靠起泡剂来实现的2）增大起泡机械强度，提高起泡的稳定性 气泡为了保持最小面积，通常呈球形。起泡剂在气一液界面吸附后，定向排列在气泡的周围，气泡在外

131、力作用下发生变形时，使气泡表面的起泡剂分子吸附密度发生变化。变形地区表面积增加，起泡剂密度降低，表面张力增大。但降低表面张力，是体系的自发趋势。因此，气液界面存在有起泡剂，增强了抗变形的能力。如果变形力不大时，气泡将不致破裂，并能恢复原来的球形，增加了气泡的机械强度3）降低气泡的运动速度，增加起泡在矿浆中停留时间首先，起泡剂极性端有一层水化膜，气泡运动时必须带着这层水化膜一起运动，由于水化膜中水分子与其他水分子之间的引力，将减缓气泡运动速度；其次，为了保持气-液界面张力为最小，气泡要保持其球形，不容易变形，增大了运动过程的阻力，使气泡运动速度降低；最后，由于起泡剂作用的结果产生的气泡直径小，数

132、目多，小气泡的运动速度通常较慢。因此，增加了气泡在矿浆中的停留时间，使矿粒与气泡的碰撞机会增多，提高了分选效果。实践表明，起泡剂用量不宜过大，否则会降低起泡能力。起泡剂浓度、溶液的表面张力和起泡能力之间的关系。3 3 起泡剂作用机理起泡剂作用机理 1）单纯起泡剂的作用机理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 2）起泡剂与捕收剂的共吸附作用一

133、些捕收剂本身虽没有起泡作用，但能够在气泡表面吸附，对起泡剂的起泡作用产生影响。例如，黄药本身是捕收剂，无起泡能力，但若与醇一起使用，就会提高醇类的起泡能力，且高级黄药的影响比低级黄药要大，如图 4-2-8（课本452页）。该现象说明捕收剂与起泡剂在气液界面有联合作用，这种现象称为共吸附。捕收剂与起泡剂不仅在气泡表面产生共吸附现象，而且也在矿物表面产生共吸附当矿粒与气泡碰撞时，起泡剂与捕收剂由于在界面上共吸附而产生互相穿插，使气饱与矿物固着稳定 非表面活性物质有两个极性基，易溶于水，在气一液界面没有吸附活性，因而不会产生两相泡沫，一般不作起泡剂；非表面活性物质虽能吸附于矿物表面，但在浮选用量范围

134、内，并不能使矿物表面疏水化，所以也不是捕收剂。新的些研究表明，部分非表面活性物质如与捕收剂一起使用，可以产生很好的泡沫，并可提高精矿品位及回收率。例如，双丙酮本身不起泡，虽能吸附到固-液界面，却并不能使矿物表面疏水。但如与捕收剂一起使用，由于它与捕收剂在矿物颗粒和气泡表面发生共吸附的结果，可形成良好的泡沫层。4 4 起泡剂起泡性能的测定起泡剂起泡性能的测定起泡剂性能的好坏，取决于起泡能力、泡沫的稳定性此外，泡沫的大小，泡沫的比表面积（可用显微镜或透射光进行测量）以及泡沫的粘度、弹性，抗张强度也很重要，但一般很少侧量。测定起泡剂水溶液的起泡性能，主要有四种基本方法： 用手或机械法搅动起泡剂水溶液

135、数分钟，然后测量泡沫层体积。 用旋转的搅拌器或者上下移动的多孔盘，在起泡剂水溶液中搅拌，然后测量泡沫体积。 在带有砂芯细孔的玻璃管内，将空气、其他气体的小气泡鼓入被测试的水溶液中，然后测量泡沫体积。 从一定高度将起泡剂水溶液滴下，对所产生的泡沫进行测量。上述方法的共同特点是在没有固体颗粒存在的条件下，在两相体系内测量泡沫的体积，一般来说，只适用于测试表面活性剂。5 5 常用起泡荆常用起泡荆起泡剂可分为三大类，天然类、工业副产品和人工合成品 天然起泡剂该类起泡剂是由林木直接燕馏和加工后的产品。 松油是最早的天然起泡剂； 2号油亦称松醇油是我国选矿厂应用最广泛的一种起泡剂。占起泡剂总用量的 95

136、以上。起泡性能较松油稍弱，泡沫稍脆，无捕收能力，组成和性质较稳定。 樟脑油分红、白、蓝三种，白色油可代替松油作起泡剂，选择性较松油好，并可用于优先浮选；红色油生成的泡沫发粘；蓝色油则兼具起泡性和捕收性，可用于浮选煤泥或与其他起泡剂配合使用； 桉叶油起泡性比松油弱，但选择性好，用量较大。2）工业副产品起泡剂该类起泡剂主要用于选煤厂。 杂醇来源较广，是选煤厂应用较多的起泡剂。 仲辛醇以蓖麻子生产葵二酸时的副产品，仲辛醇是我国选煤厂广泛应用的起泡剂，起泡性能较杂醇强。 杂醇油为生产丁醇的高沸点残留液，主要成分为伯醇。混合醇该类起泡剂泡沫多，脆而不粘，并对过滤膝水有利。 酯油作煤泥浮选的起泡剂其效果与

137、仲辛醇类似，优点是价格低、气味小、毒性低。3）人工合成起泡剂该类起泡剂是人工合成专门生产用作起泡剂的化工产品。 醚醇类起泡剂是由石化产品合成的新型起泡剂，有甲基醚醇、乙基醚醇、丁基醚醇等。我国生产的乙基醚醇是由还氧丙烷和乙醇在苛性钠催化下聚合而成的。 醚类起泡剂是一种新型起饱剂，国内的 4 号油属此类，成分为三乙氧基丁烷，又称丁醚油，主要原料是合成聚乙烯醇过程中的副产品，来源广泛。纯 4 号油是无色油状液体，工业品含少量树脂杂质，呈橙黄色，带水果香味。 4 号油的价格低，纯度高，起泡能力较 2 号油强用量仅为 2 号油的一半，生成的泡沫脆。 4 号油能在尾矿水中很快分解、氧化，失去有害作用，是

138、一种毒性较小的起泡剂。 甲基异丁基甲醇亦称甲基戊醇，美国大量使用。由于人工合成起泡剂有很多优点，现已开始逐步取代天然起泡剂，同时一些化工副产品起泡剂仍在选煤厂广泛应用第五节第五节 絮凝剂及其他类浮选药剂絮凝剂及其他类浮选药剂1 1颗粒的分散与聚集状态颗粒的分散与聚集状态细粒物料，特别是粒度小于5-10um 的矿泥，由于具有很大的比表面积，是一个热力学不稳定体系，故细粒物料之间的粘附常可自发产生，也由于范德华力作用而互相吸引，常呈无选择的粘附状态。加上矿浆中一些“难免离子”的作用，使粒子表面电位降低，从而更使细泥产生粘附矿浆中细粒物料之间的粘附，根据作用本质的差异可分为三种： 细粒受无机电解质的

139、作用，粒子表面电动电位下降，从而引起互相聚集生成聚合体，称为凝聚。 颗粒在捕收剂作用下，表面形成疏水膜，各颗粒疏水膜之间粘附缔合成团，称为团聚 细粒通过高分子絮凝剂的桥联作用构成松散的、多孔的、具有三度空间结构的絮状体，称为絮凝。2 2 常用分散剂常用分散剂为使矿浆中矿粒处于分散状态必须加人分散剂。常用的分散剂有苏打、水玻璃、三聚磷酸盐、丹宁、木素磺酸盐等分散作用的共同特征是使矿粒表面的负电性增强，增大矿粒之间的排斥力，并使矿粒表面呈现强的亲水性，防止矿粒聚结。需强烈分散矿泥时要在加人分散剂前先加苛性钠使矿浆 pH 值升高，在强碱介质中矿泥才具有高分散性。水玻璃 最广泛使用的分散剂。价廉，分散

140、效果好水玻璃在水中生成 H2SiO3分子、SiO32-和 HSiO3-离子及水玻璃胶粒，它们能吸附在矿粒表面，大大地增强了矿粒表面的亲水性，故水玻璃是良好的分散剂；苏打既可调节矿浆 pH 值，又具有分散作用。当要求矿浆 PH 值不太高，又希望矿粒分散时，苏打是一种有效的药剂。有时为增强苏打的分散作用可配合使用少量水玻璃；各种聚磷酸盐常用的有三聚磷酸盐和六偏磷酸盐；木素磺酸盐、丹宁等一这类药剂专作为分散剂用比较少。CH2-CHCH2-CHC=OC=ONH2xO-Na+y3 3 常用絮凝剂常用絮凝剂能使矿浆中细粒物料产生聚结的有三类物质：无机电解质，如石灰和明矾（硫酸铝）等；有机捕收剂，如非极性烃

141、类油；有机高分子絮凝剂。有机高分子絮凝剂就其来源又分为天然和人工合成两类。天然类有淀粉、糊精、珍甲基纤维素等：人工合成类主要是聚丙烯酞胺及其他类型的水溶性高分子聚合物。高分子絮凝剂的絮凝机理可用“架桥理论”来解释。这一理论可以描述为多个矿粒吸附高分子絮凝剂分子；通过絮凝剂的联接使矿粒产生不规则的絮团。但使用时要注意：小用量时絮凝具有选择性，超过一定量时成为无选择性的全絮凝，用量再大时则出现保护溶胶作用而不起絮凝作用。高分子絮凝剂的絮凝机理可用“架桥理论”来解释。这一理论可以描述为多个矿粒吸附高分子絮凝剂分子；通过絮凝剂的联接使矿粒产生不规则的絮团。但使用时要注意：小用量时絮凝具有选择性，超过一

142、定量时成为无选择性的全絮凝，用量再大时则出现保护溶胶作用而不起絮凝作用。第四章第四章 浮选设备浮选设备 浮选机是实现浮选的过程的重要设备，浮选时，矿浆与浮选药剂调和后送入浮选机，在其中经搅拌和充气，使欲浮目的矿物附着于气泡上形成矿化气泡，浮到矿浆表面形成矿化泡沫层，泡沫用刮板刮出，或以自溢的方式溢出，即得泡沫产品，而非泡沫产品则自槽底排出。浮选技术经济指标的好坏，与所采用的浮选机的性能密切相关。第一节第一节 浮选机的基本作用浮选机的基本作用 1）使矿浆处于湍流状态，以保证矿粒的悬浮和药剂的分散，并以一定动能运动、碰撞，实现矿粒和药剂的附着。 2）引入空气，产生大小合适、数量足够、稳定性适宜的气

143、泡，使之分散在矿浆中，以一定的动能运动，并和药剂、矿粒碰撞，产生选择性粘附、实现矿化。 3）矿化气泡能升至液面，形成三相泡沫层，并产生二次富集作用，泡沫精矿和尾矿能及时排出。1.1 浮选机应具有以下作用1.2 浮选机各作用区的分布混合区中，气泡群和矿粒进行大量碰撞，有些跟随叶轮搅拌作紊流运动，其气泡速度可达100cm/s,但气泡的升浮运动较慢。在浮选区，矿化的气泡在上浮过程中随静水压力的减小，升浮速度逐渐加大。到了泡沫区（或刮泡区），大量矿化气泡聚集，气饱升浮速度降低，甚至停止，气泡兼并增加，兼并过程中水化膜破裂时泄下的部分水带走夹在泡沫层中的疏水性差、吸附较弱的杂质颗粒，起到二次富集作用1.

144、3 对浮选机的基本要求对浮选机的基本要求浮选生产中，性能优良的浮选机应满足下列要求：充气量大且易调节。气泡数量直接影响浮选速度。选煤时由于精煤产率大，决定浮选机生产能力的主要因素是充气量。此外，不同矿物或浮选的不同作业（粗选、扫选、精选）各有其合适的充气量，这就要求充气量要易于调节。搅拌强度要足够，以保证矿浆浓度、颗粒和气泡在浮选机内的分布均匀及药剂的分散，满负荷停车后易于直接重新启动。矿浆通过能力大，以适应较高的处理量；槽内矿浆循环量大，以保证矿粒与气泡接触机会多。1.3 1.3 对浮选机的基本要求和评价对浮选机的基本要求和评价对浮选机的基本要求和评价对浮选机的基本要求和评价形成稳定的矿浆液

145、面和泡沫层，及时稳定地排出泡沫精矿。结构简单，维修方便，能耗低，寿命长，能长期安全运转。适应自动化需要，调节方便、灵活，减少检侧仪表和执行机构数量。1.4 对浮选机的基本评价对浮选机的基本评价目前各行业尚无统一的标准评价浮选机性能，下列指标采用较多，可作为评价的参考依据：充气性能与浮选指标（精矿、尾矿质量和数量）。处理能力（各种形式）。动力消耗（吨原矿计）。价格、安装、操作、维修费用及占地面积等。 浮选矿浆充气气主要包括两个过程气泡的生成及气泡的兼并和溶解。1.5 1.5 浮选机中矿浆的充气浮选机中矿浆的充气1.5.1 气泡的生成气泡生成原则上有三种方法：(1）机械搅拌作用将空气流粉碎形成气泡

146、机械搅拌式浮选机气泡生成主要通过此法，形状不同的转子或叶轮对矿浆进行激烈搅拌，使矿浆产生强烈的旋涡运动。由于旋涡的剪切作用吸人浮选机的空气被分散成直径不等的气泡。1.5.1 气泡的生成(2）空气通过多孔介质的细小眼孔形成气泡 压入式浮选机（如浮选柱等）的气泡生成用此法。压人的空气通过带有细小孔眼的多孔介质，如微孔陶瓷、帆布等。特别的充气器后便会产生细小气泡。但空气的压力要适当：太小时不利于空气透过，气泡数量少；过大时又易形成喷射气流而不成泡，并造成液面不稳。压力大小由充气器决定。 (3）气体从矿浆中析出形成微泡 在标准状态下，空气在水中的溶解度约为2%，当压力降低，溶解的气体便会以微小气泡的形

147、式从溶液中析出。析出的微泡具有直径小、分散度高、气-液界面大、有选择地优先在疏水性较高的表面析出等特点，因而称为活性微泡。近代浮选机设计时很注意确保大量微泡并以此强化浮选过程。微泡在矿粒表面的析出有利于突破矿粒与气泡之间的水化层，当粗粒表面有微泡时，其他气泡可通过微泡附着到矿粒上，形成无残余水化膜的附着，或许多微泡附着到粗粒矿物上构成气泡絮凝体而上浮，加强了粗粒的浮选。1.5.2 气泡在机械搅拌式浮选机内的运动大体可以分为三区：充气搅拌区：主要作用是：对矿浆空气混合物进行激烈搅拌，粉碎气流，使气泡弥散；避免矿粒沉淀；增加矿粒和气泡的接触机会等。在搅拌区气泡由于跟随叶轮甩出的矿浆流作紊流运动，所

148、以，气泡升浮速度较慢。分离区：在此区间内气泡随矿浆流一起上升，且矿粒向气泡附着，成为矿化气泡上浮。随作漩涡运动变弱，静水压力减少，气泡变大，矿化气泡升浮速度也逐渐加大。泡沫区：带有矿粒的矿化气泡上升至此区形成有一定厚度的矿化泡沫层。在泡沫层中，由于大量气泡的聚集，气泡升浮速度减慢。泡沫层上的气泡会不断自发兼并，产生“二次富集”作用。1.5.3 气泡的兼并和溶解 气泡的兼并和溶解不仅取决于充气和分散过程，还取决于已生成的气泡的兼并和溶解过程。气泡兼并使其直径变大、不稳定和易于破灭、气泡减少、气泡总面积减少、对矿化不利。气泡的溶解使气泡消失，但影响不像兼并那样明显。一般气泡越小，液相中气体饱和程度

149、越低，则溶解度越大。但溶解后在降压时还会以微泡析出，故主要应控制气泡的兼并。加入起泡剂可提高气泡稳定性，减缓气泡的兼并。浮选机中气泡的生成和消失是两个相反的过程，并很快达到动态平衡。提高搅拌强度、加人起泡剂等均可使平衡朝生成方向发展。第二节第二节 浮选机的的分类浮选机的的分类 浮选机的种类繁多，差别主要表现在充气方式、充气搅拌装置结构等方面，所以目前应用最多的分类法是按充气和搅拌方式的不同将浮选机分为两大类，即机械搅拌式和无机械搅拌式。利用叶轮定子系统作为机械搅拌器实现充气和搅拌的统称为机械搅拌式浮选机，根据供气方式的不同又细分为机械搅拌自吸式和机械搅拌压气式两种。 1、机械搅拌式浮选机 2、

150、充气搅拌式浮选机 3、充气（压气）式浮选机 4、气体析出式浮选机第三节第三节 机械搅拌浮选机机械搅拌浮选机3.1 3.1 机械搅拌式浮选机的特点：机械搅拌式浮选机的特点： 搅拌力强，可保证密度、粒度较大的矿粒悬浮，并可促进难溶药剂的分散与乳化。 对分选多金属矿的复杂流程，自吸实可以靠叶轮的吸浆作用实现中矿返回，省去大量砂泵。 对难选和复杂矿石或希望得到高品位精矿时，可保证得到较好的稳定指标 运动部件转速高、能耗大、磨损严重、维修量大。3.2 3.2 机械搅拌式浮选机机械搅拌式浮选机结构及工作原理结构及工作原理某选矿厂机械搅拌式浮选机设备图及其示意图机械搅拌式浮选机结构及工作原理机械搅拌式浮选机

151、结构及工作原理示意图第四节第四节 充气搅拌式浮选机充气搅拌式浮选机4.1 压气式是压人空气来完成充气，故具有以下特点： 充气量大，便于调节，对提高产量和调整工艺有利。 搅拌不起充气作用，故转速低、磨损小、能耗低、维修量小。 液面稳定、矿物泥化少、分选指标好，但需压气系统和管路。4.2 4.2 充气搅拌式浮选机结构及工作原理充气搅拌式浮选机结构及工作原理某选矿厂充气机械搅拌式浮选机设备图4.2 4.2 充气搅拌式浮选机结构及工作原理充气搅拌式浮选机结构及工作原理充气搅拌式浮选机结构及工作原理示意图第五节第五节 充气（压气）浮选机充气（压气）浮选机 - -浮选柱浮选柱5.1 5.1 浮选柱的特点：

152、浮选柱的特点： 有利于细粒矿物的处理 投资低，生产成本底。 占地面积小 易于调节控制5.2 5.2 浮选柱结构及工作原理浮选柱结构及工作原理某选矿厂浮选柱5.2 5.2 浮选柱结构及工作原理浮选柱结构及工作原理某选矿厂浮选柱5.2 5.2 浮选柱结构及工作原理浮选柱结构及工作原理浮选柱结构及工作原理示意图一5.2 5.2 浮选柱结构及工作原理浮选柱结构及工作原理浮选柱结构及工作原理示意图二第六节第六节 空气析出式浮选机空气析出式浮选机6.1 6.1 空气析出式浮选机的特点：空气析出式浮选机的特点：这时一类能从矿浆中析出大量微泡为特征的浮选机，故称之为空气析出式浮选机，或降压式浮选机。属于这类浮

153、选机的有喷射式、旋流式和真空式浮选机。它们都无机械搅拌器无传动部件。这类浮选机进一步又可分为吸气式和真空减压式，而矿浆加压式可再细分为吸气式和压气式两类。由于真空减压式结构复杂，使用很少，在此仪介绍矿浆加压式 6.2 6.2 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XPM-8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6.2 6.2 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Davcra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6.2 6.2 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Jameson空气析

154、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第七节第七节 浮选机的发展趋势和研究动态浮选机的发展趋势和研究动态 浮选机的发展一直处于竞争状态，20世纪60 年代后，浮选机发展侧重于两方面一是适于粗粒浮选的浮选机二是浮选机的大型化。此外，适于细泥浮选的浮选机也逐渐引起重视。由此而产生了当代浮选机的发展趋势和研究动态纵观浮选机的发展史，20世纪60年代前，选矿厂（包括选煤厂）主要采用两种自吸式机械搅拌浮选机 法连瓦尔德型和法格古伦型，至今，这两种浮涉机仍在世界各地使用。20世纪60年代后，为适应选矿厂和选煤厂的大型化、自动化和节能的需要，进行了大量的研究，生产出了许多新型、高效浮选机，并

155、用于生产。第七节第七节 浮选机的发展趋势和研究动态浮选机的发展趋势和研究动态现代浮选机的发展趋势和研究动态：现代浮选机的发展趋势和研究动态：1、浮选机大型化2、矿浆直流化给料3、改进转子一定子系统结构4、广泛采用压气式5、增大槽内矿桨通过叶轮的循环6、普遍来用浅7、无机械搅拌式较迅速发展第八节第八节浮选机的选择、计算、调节浮选机的选择、计算、调节8.1 浮选机的选择浮选机类型、规格的选择与给矿性质（密度、粒度、可浮性、含泥量等）、产品要求、生产规模、流程结构等因素有关，选择时应考虑： 矿石性质及分选作业对粒度和密度大的给料应优先考虑浮选机的悬浮能力，应优先选用浅槽、搅拌力强的浮选机。煤泥浮选时

156、应选择煤用浮选机。 矿浆流量大型浮选机由于具有一系列优点，应优先选用，但每一作业的浮选机槽数应合理确定。精选选通常不少于2槽，粗选和扫选不少于46槽，由此计算出必需的单槽容积，确定浮选机规格。 磨损件的寿命及磨损后搅拌能力和充气量变化目前机械搅拌式浮选机占统治地位，浮选柱及新型浮选机也应考虑选用。8.2 8.2 浮选机的计算浮选机的计算 在新厂设计时，通过对实验所得的有关数据或相似（邻）厂的指标可求得与浮选机有关的指标和参数。1）浮选时间的确定 某个物料所需的浮选时间取决于许多因素，如可浮性、对精矿的要求、药剂制度、浮选机的结构特点，等等，一般是根据浮选试验（一次给料的小型单槽浮选机上进行）结

157、果并参照类似原料的浮选厂或车间实例确定。可根据小浮选试验的浮选时间t0(min)和充气量q0m3/(m2min)及工业上选用浮选机的充气量或q m3/(m2min)按下式设计所需的浮选时间t: 式中：t是根据经验增加的浮选时间 t=kt0(min)，k=0.51.8.2 8.2 浮选机的计算浮选机的计算2)浮选机干矿处理量和矿浆处理量的确定指工业浮选机单位容积(或单台)在单位时间所处理的物料量，包括干矿处理量和矿浆处理量。干矿处理量Q (t/台h)可根据浮选机的单槽有效容积V(m3)和槽数n，矿浆液固比R、矿物真密度及所需的浮选时间t(min）按下式计算： 式中：Q是浮选机的矿浆体积与有效容积

158、之比（选煤时取：0.90.95，选矿时取0.650.85）。 矿浆处理量W(m3/min)则根据浮选机处理的干矿量和矿浆液固比计算： 式中：K为不均衡系数，K1=11.38.2 8.2 浮选机的计算浮选机的计算4）浮选机操作的调节 矿浆液面高低通常由尾矿堰闸口高低控制，有中矿箱时其闸口大小控制各槽液位。在保证精、尾矿质量前提下应适当加大闸门，使处理量提高。但闸口过大时液面低，泡沫层厚，刮泡深度控制不好时已矿化的气泡不能及时刮出会造成精矿损失。 充气量充气量太大时液面翻花，没有平稳的泡沫层，恶化浮选效果，但充气量不足时，部分有用矿物不能及时附着于气泡浮出，影响处理量，造成精矿损失。 循环孔面积循

159、环孔面积会影响矿浆循环量和吸气量。增大循环孔面积可增加矿浆再次矿化机会，但也增加电耗、磨损及矿粒的粉碎，应根据产品质量和浮选机处理量。 搅拌机构间隙叶轮长时间工作会使搅拌机构磨损，使叶轮和定子间间隙加大，会同时减少吸气量和吸浆量。一般通过轴承座和套筒间的调节垫片来调整叶轮和定子之间的轴向间隙。第五章 浮选工艺第一节 影响浮选工艺过程的因素q粒度（磨矿细度）q矿浆浓度：注意液固比与固体含量的百分数的区别。q药剂添加及调节：药剂制度q气泡和泡沫的调节q矿浆温度q浮选流程q水质q实践证明，必须根据矿石性质的特点，并通过试验研究来确地选择上述工艺因素，才能获得最优的技术经济指标。第二节 粒度对浮选的影

160、响2.1 粗粒浮选的工艺措施在矿粒单体解离的前提下，粗磨浮选可以节省磨矿费用，降低选矿成本。在处理不均匀嵌布矿石和大型斑岩铜矿浮选厂普遍在保证粗选回收率前提下，有放粗磨矿细度的趋势。但由于较粗的矿粒比较重，在浮选机中不易悬浮，与气泡碰撞的几率减少；附着气泡后因脱落力大，易于脱落。因此，粗粒矿粒在一般工艺条件下浮选效果较差，为了改善浮选效果，可采用特殊工艺条件：2.1 细粒浮选的工艺措施q细较通常是指-18um或-10um的矿泥，矿泥的来源有二：一是“原生矿泥，主要是矿中的各种泥质矿物，如高岭土、绢云母、褐铁护、绿泥石、炭质页岩等。二是“次生矿泥”，它们是在破碎、磨矿、运输、搅拌等过程中形成的。

161、q根据世界资源状况，不论是黑色、有色或稀有金属矿，富矿资源日趋枯竭，贫、杂、细粒浸染价石逐年增多。且都日渐趋向于难选，故细磨矿必然成为改善选矿指标，必须采取的共有共同性的措施。而细磨矿必然导致矿泥量增加，从经济观点看，这些矿泥必须进行回收处理。细粒浮选困难的原因由于细粒级（矿泥）具有质量小，比表面积大等特点。由此引起微粒在介质中（浮选过怪中）的一系列特殊行为：(1）从微粒与微粒的作用看，由于微粒表面能显著增加，在一定条件下不同矿物微粒之间容易发生互凝而形成非选择性凝结。细微粒易于粘着在粗粒表面形成矿泥覆盖；(2）从微粒与介质的作用看，微粒具有大的比表面积和表面能，因此，具有较高的药剂吸附能力，

162、吸附选择性差；表面溶解度增大，使矿浆“难免离子”增加；质量小而被水流机械夹带和泡沫机械夹带；细粒浮选工艺措施(1）消除和防止矿泥对浮选影响的主要措施有：脱泥。添加矿泥分散剂。分段、分批加药。采用较稀的矿浆。 (2）选用对微粒矿物具有化学吸附或螯合作以利于提高浮选过程的选择性(3）应用物理的或化学的方法，增大微粒矿径，提高待分选矿物的浮选速率和选择性。目前根据这一原则发展起来的新工艺主要有：选择絮凝浮选。载体浮选。团聚浮选，又称乳化浮选。第三节 矿浆浓度及调整浮选前矿浆的调节，是浮选过程中的一个重要作业。包括矿浆浓度的确定和调浆方式选择等工艺因素。第四节第四节药剂的添加和调节药剂的添加和调节药剂

163、的添加和调节是浮选过程中重要的工艺因素，对提高药效、改善浮选指标有重大影响。主要包括：药剂的正确配制、合理添加；联合用药以及浮选回路中药剂最佳化的控制和调节。4.1 4.1 药剂的配制药剂的配制同一种药剂，配制方法不同，用最和效果都不同。配制方法的选择主要根据药剂的性质、添加方法和功能。常见的有下列方法：4.1 药剂的配制q（1）配制成5-10%的水溶液：可溶于水的药剂如黄药、水玻璃、硫酸铜等。q（2）加溶剂配制：不溶于水的药剂，将其溶于特殊的溶剂中，如白药溶于10-20%的苯胺溶液。q（3）配制成悬浮液或乳浊液：如石灰磨细用水调成石灰乳。4.2 联合用药实践中得到广泛应用q（1）同系药剂混合

164、或联合使用q（2）与溶剂、乳化剂、润湿剂混合q（3）同类药剂的混用q（4）氧化矿与硫化矿捕收剂共用q（5）阳离子与阴离子捕收剂共用q（6）大分子与小分子药剂共用或混合4.3 矿浆中药剂最佳用量的控制与调节q浮选回路药剂制度最佳化和控制，对浮选过程的稳定和最大限度降低药耗是重要的因素。主要通过实验室实验和工业实验，了解矿浆中各种药剂与矿物之间，各种药剂浓度的互相关系，建立在不同条件下的函数式（或称数学模型），求出各种矿物在不同条件下的特征数据（参数）。4.4 三相泡沫稳定性及调节q泡沫浮选是在液-气界面进行分选的过程，因此，泡沫起着重要的作用。浮选泡沫的气泡大小，泡沫的稳定性，泡沫的结构及泡沫层

165、的厚度等物理和物理化学因素，均能影响浮选指标。q“二次富集作用”第五节第五节矿浆温度q调节矿浆温度条件主要来自两个方面的要求：一是药剂的性质，有些药剂要在一定温度下，才能发挥其有效作用；二是有些特殊的工艺，要求提高矿浆温度，以达到矿物分离的目的。第六节第六节 水质q水的组成成分，对浮选影响很大。浮选用水的种类分为：q（1）软水：大多数江河、湖泊的水，含盐较低（一般少于0.1%），含多价金属离子较。硬度小于4的水，称为软水。q水的总硬度=Ca2+/40.08+Mg2+/24.305，mmol/l，即以水中Ca2+、Mg2+离子含量的多少来衡量。q（2）硬水：硬度大于4的水，统称硬水。含有较多的多

166、价金属阳离子，相应阴离子也多。硬水的软化，有化学法和物理法。q（3）咸水：海水和一部分湖水。含盐量较高（一般0。15%）天然疏水性的矿物如煤，在咸水中浮选，甚至可以不加药剂。q（4）易溶盐的饱和溶液q（5）回水：回水的利用越来越受重视。无论从环境保护，还是从节省药剂和工业用水观点来看，回水的利用都十分必要。第七节第七节 浮选流程q浮选流程，一般定义为矿石浮选时，矿浆流经各个作业的总称。不同类型的矿石，应用不同的流程处理，因此，流程也反映了被处理矿石的工艺特性，故常称为浮选工艺流程。7.1 浮选原则流程q浮选原则流程（又称骨干流程），只指出了处理各种矿石的原则方案，其中包括段数、循环（又称回路）

167、和矿物的浮选顺序。q段数：是制磨矿与浮选相结合的数目。一般磨一次浮选一次叫一段。q循环（回路）：通常以所选矿物中的金属（或矿物）来命名。q矿物的浮选顺序：优先浮选、混合浮选、部分混合浮选和等可浮等几种。7.2 流程内部结构q流程内部结构，除包含了原则流程的内容以外，还详细表达了各段的磨矿分级次数，每个循环的粗选、精选、扫选次数，中矿处理方式等内容。q粗选一般是一次，精选和扫选次数变化较多。q中矿处理：常见的有（1）返回浮选过程中的适当地点；（2）中矿再磨；（3）中矿单独浮选；（4）中矿用水冶等其他方法处理。 7.3 流程表示法q常用的有三类：q（1）机械联系图：将设备绘成简单的形象图，然后用带

168、箭头的线条来表示矿浆的流向，并将各形象图联结起来。q（2）线式流程图。容易把浮选的全过程表示出来，并便于在流程上标注药剂用量和选别指标。q（3）流程的速记法：用一些简单的符号、数字或元素，矿物名称等来表示浮选工艺工程的一类方法。书写方便，易于速记。第五章典型浮选流程 第一节 铅锌矿石的浮选(1) 矿物组成 有用矿物方铅矿,PbS闪锌矿,ZnS脉石石英,SiO2方解石,CaCO3副产品银,Ag硫铁矿,FeS2 铅锌矿石的线性流程铅锌矿石的线性流程药剂药剂加药点加药点药剂添加药剂添加量量,kg/t药剂作用药剂作用碳酸钠球磨和铅浮选0.156抑制黄铁矿和闪锌矿氰化钠球磨和铅浮选0.058抑制黄铁矿和

169、闪锌矿硫酸锌球磨和铅浮选0.122抑制闪锌矿异丙基黄药球磨0.020捕收方铅矿黄药含锌矿浆搅拌桶0.037捕收闪锌矿MIBC铅浮选0.032起泡剂含锌矿浆搅拌桶0.040起泡剂生石灰含锌矿浆搅拌桶和锌浮选0.708抑制黄铁矿硫酸铜含锌矿浆搅拌桶0.172活化闪锌矿polyacrlamide含锌矿浆搅拌浓密机0.0005絮凝剂产品名称产率%品位分布率Pb,%Zn,%Ab,g/tPb,%Zn,%Ab,%磨矿给矿100.006.194.90136100.00100.00100.00铅精矿8.8366.594.98139795.168.9790.62锌精矿7.851.1854.2197.81.5086

170、.785.65尾矿83.320.250.256.23.344.253.73可溶铅0.086.2 硫化铜矿石的浮选(1) 常见矿物有：黄铜矿 CuFeS2辉铜矿 Cu2S斑铜矿 Cu5FeS4铜兰 CuS硫砷铜矿 Cu3AsS4黝铜矿 Cu3SbS2前两种矿物是最重要的共生矿物通常是黄铁矿和金矿v如果黄铁矿用来制备硫酸或其它用途，也可以作为独立的精矿来分选。6.3 磷矿石的浮选q磷矿石浮选主要是从碳酸钙 (即方解石, 白云石）和石英中分离磷酸盐矿物，使用脂肪酸及其皂类的可浮性是类似的，磷矿石浮选通常有二种：使用脂肪酸捕收剂浮选磷灰石，使用硅酸钠和淀粉抑制碳酸盐脉石。使用脂肪酸捕收剂浮选磷灰石，使用六偏磷酸钠抑制碳酸盐脉石6.4 煤的浮选q由于煤是典型的自然可浮性矿物， 通常只添加起泡剂, ( 0.15kg/t) 或是少量的燃油(0.10.5kg/L) 。高阶煤（烟煤）几乎不需要添加油作为捕收剂，而较低阶煤（黑色褐煤，副烟煤）以及 褐煤则需要相当大量的油（通常超过2kg/t）。 试样：a层磷矿石b层磷矿石