浮選-中南選礦網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)教材

1、 課程的內(nèi)容安排課程的內(nèi)容安排 第一章 浮選基本概述 第二章 浮選理論 第三章 浮選藥劑 第四章 浮選設(shè)備 第五章 典型浮選流程學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 方方 法法 理論聯(lián)系實(shí)際 天道酬勤 善于思考，要多問(wèn)“為什么？” 動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，不怕吃苦相關(guān)的課程相關(guān)的課程物理化學(xué) 表面化學(xué)膠體化學(xué) 流體力學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué) 有機(jī)化學(xué)礦石學(xué)基礎(chǔ) 分析化學(xué)參考資料 國(guó)外金屬礦選礦 礦冶工程 浮選過(guò)程的物理化學(xué)冶金工業(yè)出版社， 國(guó)外選礦快報(bào) 化工礦物加工與利用 選煤技術(shù) 煤炭加工與綜合利用 有色金屬（選礦部分）1983 浮選北京：冶金工業(yè)出版社 選礦藥劑概論-鄧玉珍， 北京：冶金工業(yè)出版社 浮選過(guò)程物理化學(xué)基礎(chǔ) -格列姆博茨基，北京

2、：冶金 工業(yè)出版社 晶體的結(jié)構(gòu)及晶體的性質(zhì) 浮選藥劑見(jiàn)伯熙. 浮選藥劑作用原理及應(yīng)用王淀佐，北京：冶金工業(yè)出版社 浮選溶液化學(xué) 王淀佐成績(jī)?cè)u(píng)定 1、平時(shí)作業(yè)占5% 2、平時(shí)提問(wèn)占5% 3、實(shí)驗(yàn)課（包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告）占20% 4、考試成績(jī)占70% 第一節(jié) 浮選及浮選過(guò)程 第二節(jié) 浮選發(fā)展歷史 第三節(jié) 浮選的特點(diǎn) 第四節(jié) 浮選法在選礦中的地位 第五節(jié) 浮選在貴州礦業(yè)發(fā)展中的地位浮選在貴州礦業(yè)發(fā)展中的地位 1、什么是浮選？浮選是利用礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異，使礦物顆粒選擇性地向氣泡附著的選礦方法。 對(duì)浮選有較大影響的表面性質(zhì)主要有：濕潤(rùn)性、電性、吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等等。第一節(jié) 浮選及浮選過(guò)程

3、2 老的浮選概念主要有三種： 1 全油浮選：1860年由英國(guó)人Willian Haynis首先取得專(zhuān)利權(quán)。 分選作用主要在油-水界面發(fā)生，疏水礦粒進(jìn)入油相，親水礦粒進(jìn)入水相。1898年這種工藝用于工業(yè)生產(chǎn)。 2 表層浮選：1907年由馬克魁斯通（Macquiston）首先取得專(zhuān)利權(quán)。 分選作用主要在水-氣界面發(fā)生，疏水礦粒浮在水面上，親水礦粒沉入水中。 以上兩種浮選因其是在兩相界面發(fā)生，因此又稱(chēng)為界面浮選。 3 泡沫浮選：1902年由Potter首先取得專(zhuān)利權(quán)。 分選作用主要在氣-水-固三相界面發(fā)生，疏水礦粒念附氣泡上浮，親水礦粒留于水中。泡沫浮選是一個(gè)將細(xì)粉碎后的有價(jià)礦物與其共生的脈石分離的

4、過(guò)程。該過(guò)程是建立在經(jīng)過(guò)適當(dāng)準(zhǔn)備的表面對(duì)氣泡的親和力的基礎(chǔ)上的。將空氣引入礦漿產(chǎn)生氣泡，礦漿由細(xì)分散于水中的礦石形成，礦漿的水中含有起泡劑。對(duì)氣泡有特殊親和力的礦物上升到表面進(jìn)入泡沫，于是與被水濕潤(rùn)的那些礦物分離開(kāi)。在選礦過(guò)程中，礦石必須首先被粉碎，使共生的有價(jià)礦物成份從無(wú)用的脈石物質(zhì)解離出來(lái)。顆粒粉碎，通常達(dá)到大約208m（65網(wǎng)目），將礦物粉碎到這樣的粒度，以便可以容易地被氣泡升舉。過(guò)程 碎磨攪拌槽（加藥劑，礦物顆粒與藥劑作用）浮選機(jī)（攪拌使礦漿懸浮，產(chǎn)生細(xì)小氣泡）攜帶礦粒升到礦漿表面完成浮選分離(正浮選工藝：礦化泡沫即精礦，槽底物即尾礦；反浮選工藝：礦化泡沫即尾礦，槽底物即精礦）產(chǎn)品脫水

5、（濃縮、過(guò)濾、有時(shí)也干燥）l 礦物的浮選過(guò)程是在固（礦物）、液（水）和氣（氣泡）三相界面上進(jìn)行的，進(jìn)行這一過(guò)程的關(guān)鍵在于：礦物表面性質(zhì)（潤(rùn)濕性）差異，從礦漿中析出足夠量的穩(wěn)定而細(xì)小的氣泡；有用礦物（欲浮礦物）有充分的機(jī)會(huì)與氣泡群碰撞，并牢固地粘附在氣泡上被浮到礦漿的表面，脈石礦物雖有機(jī)會(huì)與氣泡碰撞，但不粘附，遺留在礦漿中，在這里氣泡是分選的媒介，同時(shí)又是運(yùn)載工具。第二節(jié) 浮選發(fā)展歷史 自1906年發(fā)布第一個(gè)具有現(xiàn)代泡沫浮選特征的專(zhuān)利（Sulman and pickard,美國(guó)專(zhuān)利8351201/1906）至今已有近百年的歷史。 現(xiàn)在泡沫浮選已成為最重要的和應(yīng)用最廣泛的一種選礦方法?？蓱?yīng)用于以前

6、認(rèn)為沒(méi)有工業(yè)利用價(jià)值的低品位的及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的礦物。最初用于硫化礦物，逐漸發(fā)展到用于氧化礦物和某些非金屬礦物和煤炭、石墨等。以至擴(kuò)展到環(huán)保、化工、食品、材料、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域。但是常規(guī)的泡沫浮選有其局限性，它的有效分選粒度基本上在0.30.01mm（對(duì)煤炭0.50.03mm）超出此粒度范圍泡沫浮選的效果很差。 大于0.30.5mm的顆粒，其它物理分選法有較好的適應(yīng)性。近年發(fā)展起來(lái)的泡沫分離法（foam fractionation）對(duì)0.51.0mm的顆粒具有良好的應(yīng)用前景。 小于0.010.03mm的微細(xì)顆粒迄今也已有一系列成功的分選工藝，近年來(lái)利用相界面實(shí)現(xiàn)分選的工藝過(guò)程發(fā)展到可以分離膠粒、離子

7、、分子等更微小的顆粒領(lǐng)域，如電泳分離、離子浮選等。 浮選領(lǐng)域的進(jìn)展 近二三十年來(lái)，浮選領(lǐng)域的進(jìn)展是： 1. 浮選機(jī)的不斷改進(jìn)和大型化 2. 新藥劑、新工藝不斷涌現(xiàn) 3. 浮選理論的研究不斷深入追溯浮選的發(fā)展歷史，主要經(jīng)歷了四個(gè)階段：1860年1902年，全油浮選法為主要時(shí)期，效率底，耗油大。1902年1912年，除全油浮選外，出現(xiàn)了表層浮選和泡沫浮選，并在方法砂鍋內(nèi)不斷改進(jìn)、完善。1912年1925年，是泡沫浮選與其他浮選競(jìng)爭(zhēng)，并取得優(yōu)勢(shì)的時(shí)期。這一時(shí)期內(nèi)：人們通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和反復(fù)的比較發(fā)現(xiàn)，由于氣泡的引入是礦粒分選效率大為提高，尤其是1910年機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的制造成功，1912年正式投入使用

8、以后，人們開(kāi)始偏向使用泡沫浮選。二 浮選發(fā)展歷史 同時(shí)，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，人們開(kāi)始設(shè)想用化學(xué)試劑來(lái)改變礦物的可浮性，因而浮選藥劑業(yè)不斷地得到了發(fā)展。 比較重要的有：1913年發(fā)現(xiàn)重鉻酸鉀用于抑制方鉛礦；硫酸銅活化鉛鋅礦；1921年采用有機(jī)化合物作捕收劑；1922年用氰化物作抑制劑抑制硫化礦；1924年用脂肪酸作氧化劑的捕收劑；1925年黃藥的合成并作為硫化礦的捕收劑，使得泡沫浮選的分選效率大大優(yōu)于全油浮選和表層浮選。從而擺脫了競(jìng)相爭(zhēng)艷的局面，以至于當(dāng)我們現(xiàn)在談到浮選是一般都是指泡沫浮選二 浮選發(fā)展歷史1925年至今，是泡沫浮選在理論與實(shí)踐上蓬勃發(fā)展時(shí)期。1930年起，對(duì)各種礦物的可浮性開(kāi)始進(jìn)

9、行全面的研究；1940年前后開(kāi)始了煤泥的大規(guī)模浮選，使浮選的范圍由硫化礦推廣到氧化礦、非金屬礦、以及現(xiàn)在的稀有金屬礦。由于浮選依據(jù)的是礦物表面性質(zhì)，而表面性質(zhì)是多樣的，而且對(duì)于每一種礦物之間都必然存在某些差異，更何況采用了化學(xué)藥劑的處理，因此，原則上浮選可以分選自然界中的各種礦物，浮選的生命力及其廣闊的前程也正在于此。近幾十年來(lái)，浮選已經(jīng)不再局限于礦物加工工程，而向其他領(lǐng)域發(fā)展，在化學(xué)工業(yè)、造紙工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)、食品工藝及廢水處理等方面有著廣泛的應(yīng)用。第三節(jié)第三節(jié) 浮選的特點(diǎn)浮選的特點(diǎn)應(yīng)用廣泛；分選效率高、富集比高；有益于礦產(chǎn)資源的綜合利用；分選粒度細(xì)，前途廣闊，處理細(xì)粒浸染的礦物特別有效。 浮選是

10、資源加工技術(shù)中最重要的技術(shù)，由于浮選法所取得依據(jù)決定，它的應(yīng)用前景是極為廣闊的，幾乎所有的礦物都可以采用浮選法從礦石中分離出來(lái)，同時(shí)可加工處理二次資源及非礦物資源。涉及無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、表面化學(xué)、電化學(xué)、物理化學(xué)等幾乎整個(gè)化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域，形成了浮選電化學(xué)、浮選溶液化學(xué)、浮選劑分子設(shè)計(jì)、浮選表面化學(xué)等交叉學(xué)科領(lǐng)域。隨著浮選的不斷發(fā)展，目前，浮選已不局限于冶金礦山，在化工、造紙、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、工業(yè)廢物、廢水諸方面都有著廣闊的應(yīng)用前景。 分選效率高主要可以在以下方面可以看出來(lái)：1、可適于選別低品位礦石，且富集比高，如：輝鉬礦浮選，原礦品位僅為0.03%，經(jīng)過(guò)浮選可達(dá)到45%左右的鉬精礦，其富集比

11、達(dá)1500。這是用重、磁選法無(wú)法達(dá)到的指標(biāo)，因而，大大擴(kuò)大了礦物資源的范圍，把過(guò)去不能開(kāi)采的礦床變?yōu)橛袃r(jià)值的工業(yè)礦床。2、對(duì)呈微細(xì)粒嵌布的礦石特別有效，因而解決了許多微細(xì)礦粒中有用成份的回收問(wèn)題。 浮選方法、依據(jù)決定了浮選法有利于處理共生復(fù)雜的礦石，利用它們之間的表面性質(zhì)的差異，通過(guò)人的處理，可有效地分選多種有用成份。因而對(duì)礦產(chǎn)資源的綜合利用是極為有效的方法之一。 分選粒度的下限，浮選中目前定為10微米，有些比重大的重礦物甚至可以達(dá)到5微米。 第四節(jié)浮選法在選礦中的地位第四節(jié)浮選法在選礦中的地位 浮選法原則上可選別所有礦石。目前，每年經(jīng)浮選處理的礦石已超過(guò)十億噸?？梢钥隙ǖ恼f(shuō)，浮選法是一種最重

12、要的選礦方法，預(yù)計(jì)今后還會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。 可選別各種黑色、有色、稀有金屬、貴金屬礦物100多種有用礦物。 對(duì)貧礦、細(xì)粒礦、雜礦石有更大適應(yīng)性。目前，回收率60的項(xiàng)目都被禁止，已從礦業(yè)擴(kuò)展到其他領(lǐng)域。 除浮選礦石，目前，浮選廣泛應(yīng)用于冶金、化工、造紙工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品及食品工業(yè)、醫(yī)藥微生物、工業(yè)廢物及廢水處理等方面。 冶金工業(yè)產(chǎn)品浮選，如銅鎳混合礦、煉銅爐渣、陽(yáng)極泥等的浮選、錳礦石中伴生Ag(740g/t)的富集回收。 造紙工業(yè)：紙漿廢液中回收纖維素、廢紙?jiān)偕忻撚湍?化學(xué)工業(yè)：回收肥皂廠的油脂，浮選染料等。 農(nóng)產(chǎn)品及食品工業(yè)：從黑麥中分出角麥，牛奶中分出乳酪等。 醫(yī)藥微生物：從水中脫除寄生蟲(chóng)卵

13、，分選結(jié)核桿菌和大腸桿菌等，分離細(xì)胞。 工業(yè)廢物及廢水（二次資源）：自然礦產(chǎn)的最大特點(diǎn)是數(shù)量的有限性和開(kāi)發(fā)的一次性，因此“資源的循環(huán)使用”是最大的節(jié)約?！叭龔U治理，環(huán)境保護(hù)”是目前全世界共同關(guān)心的問(wèn)題。例如，我國(guó)全國(guó)固體廢料已堆有80多億噸，占地90多萬(wàn)畝，目前固體廢料利用節(jié)約24，每年有76左右的固體廢料堆存（引起資源和環(huán)保問(wèn)題）。如粉煤灰的綜合利用首先得用浮選法回收碳，而省內(nèi)目前是空白，省外已蓬勃開(kāi)展。以貴鋁為例，目前已堆存200萬(wàn)噸，每年排放15萬(wàn)噸，堆場(chǎng)建設(shè)費(fèi)6元/噸。 水是人類(lèi)寶貴的資源，一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)產(chǎn)值每增長(zhǎng)1，工業(yè)廢水增加0.65，我國(guó)水資源不豐富，人均占水量只相當(dāng)于世界人均占

14、水量的25，隨著工業(yè)的發(fā)展，用水量加大，排放的污水量會(huì)增加，反過(guò)來(lái)又加大了對(duì)原有水源的污染。因此水資源的合理利用與污水的治理已成為當(dāng)務(wù)之急。CF型超效浮選裝置系列便是目前污水處理的有效設(shè)備。 貴州省礦產(chǎn)資源豐富，在貴州這僅占全國(guó)總面積1.84%的地方，至今發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)達(dá)110種以上，發(fā)現(xiàn)各類(lèi)礦床、礦點(diǎn)3000余處。其中76種已程度不同地探明了儲(chǔ)量，全省探明儲(chǔ)量的產(chǎn)地達(dá)1338處，這些礦種中“煤、磷、鋁、銻、金、錳”構(gòu)成貴州主要的礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)。根據(jù)全國(guó)保有儲(chǔ)量對(duì)比排序，貴州有40種礦產(chǎn)排列全國(guó)前十位，其中29種礦產(chǎn)列第一至第五位，22種列入第一至第三位。全省已探明礦產(chǎn)價(jià)值3億萬(wàn)元以上，人均8.2萬(wàn)

15、元，居全國(guó)第八位，單位國(guó)土面積的礦產(chǎn)潛在價(jià)值和人均占有量，高于全國(guó)平均水平，在西部12省區(qū)中居前列，發(fā)展礦業(yè)在貴州具有廣闊的前景。第五節(jié)第五節(jié) 浮選在貴州礦業(yè)發(fā)展中的地位浮選在貴州礦業(yè)發(fā)展中的地位四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 貴州作為礦業(yè)大省，煤、磷、鋁、電是我省四大支柱產(chǎn)業(yè)，但是，優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源卻未能得到充分和合理的開(kāi)發(fā)利用，資源優(yōu)勢(shì)未能變成經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，大量的礦產(chǎn)資源流失。 長(zhǎng)期以來(lái)，我省礦業(yè)以采礦為主，為追求短期效益而采富棄貧、采易棄難，加之浮選技術(shù)水平低、成本高，導(dǎo)致我省礦產(chǎn)資源存在有用成分回收率低、綜合利用率低、儲(chǔ)量利用率低等問(wèn)題，且大量難選礦產(chǎn)資源成為“死寶”而未得到利用，僅資源回收

16、率就只有國(guó)家規(guī)定回收指標(biāo)的三分之一。我省現(xiàn)階段礦業(yè)發(fā)展的狀況與一個(gè)礦產(chǎn)資源大省的地位不相稱(chēng)。 目前資源的合理開(kāi)發(fā)、能源的高效利用和生態(tài)環(huán)境的改善已成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素，礦物加工工程正在發(fā)揮重要的作用。由于礦產(chǎn)資源的不可再生性，礦山普遍存在供礦危機(jī)，隨著高品位礦產(chǎn)資源不斷枯竭，大量低品位的礦物只能靠礦物加工技術(shù)才能得以利用。煤、磷、鋁是我省的支柱產(chǎn)業(yè)，也是現(xiàn)實(shí)優(yōu)勢(shì)資源，還是我省發(fā)展戰(zhàn)略的主要依托資源。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 我省煤炭資源儲(chǔ)量大、種類(lèi)全、埋藏淺、煤質(zhì)優(yōu)良，被譽(yù)為“江南煤?！?，煤炭?jī)?chǔ)量處在全國(guó)第五位，達(dá)492.48億噸，煤炭的蘊(yùn)藏量為江南9省之和，含煤地層主

17、要為二疊系上統(tǒng)，含煤面積7萬(wàn)平方公里。2005年我省生產(chǎn)原煤1.08億t，在全國(guó)排第六位，具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，目前已開(kāi)發(fā)利用儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的12%，后備儲(chǔ)量較大。當(dāng)前，要發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，為煉焦工業(yè)提供原料，必須進(jìn)行選煤，選煤具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，隨著“西電東送”作為西部大開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略措施的實(shí)施，發(fā)展選煤業(yè)可加強(qiáng)我省能源優(yōu)勢(shì)。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，特別是對(duì)大氣中二氧化硫造成的酸雨污染更為關(guān)注，對(duì)生產(chǎn)煤層硫分大于3%的礦井，逐步實(shí)行限產(chǎn)或關(guān)停，新建、改造含硫分大于1.5%的礦井，應(yīng)當(dāng)配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的煤炭洗選設(shè)施，另外,在我國(guó)各大、中城市，以及經(jīng)濟(jì)

18、發(fā)達(dá)地區(qū)，一般要求硫分介于0.51%，灰分小于20%，而從我省煤炭資源賦存情況來(lái)看，大部分原煤的硫分都大于1.5%，按要求都應(yīng)配套建設(shè)選煤廠，而目前我省除在建的金佳選煤廠為動(dòng)力煤選煤廠外，其余均為煉焦煤選煤廠，在今后一段時(shí)間內(nèi)將會(huì)建設(shè)一批選煤廠。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 貴州磷礦分布廣泛，全省46個(gè)縣市均有產(chǎn)出，以甕福、開(kāi)陽(yáng)、織金最為豐富，現(xiàn)有儲(chǔ)量26億噸，占全國(guó)總儲(chǔ)量的1/6，排名全國(guó)第三位，全省磷（P2O5）含量平均達(dá)22%，甕福磷礦是國(guó)內(nèi)少有的特大型中低品位磷礦石礦山，是我國(guó)目前最大的磷礦石采選聯(lián)合企業(yè)，磷（P2O5）平均含量26%，現(xiàn)有儲(chǔ)量占全省總儲(chǔ)量的1/3。這些礦石都必須經(jīng)

19、過(guò)選礦才能得到含P2O5大于30%的富礦；織金磷稀土礦13億噸的儲(chǔ)量（平均品位僅18%左右），也因礦物加工技術(shù)問(wèn)題未解決而無(wú)法進(jìn)行伴生稀土的綜合回收；開(kāi)陽(yáng)的磷礦石原礦品位一般都在30%以上，暫時(shí)不需要選礦。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 截止1999年底，我省鋁土礦保有儲(chǔ)量尚存4億噸，能經(jīng)濟(jì)地開(kāi)發(fā)利用的露采儲(chǔ)量只有1億噸。按國(guó)家規(guī)定的回收率，以2005年達(dá)到年產(chǎn)400萬(wàn)噸礦石的規(guī)模計(jì)算，這1億噸露采儲(chǔ)量尚可滿(mǎn)足25年的需求，我省非國(guó)有礦山資源回收率不足20%，如果繼續(xù)用這種方式，按每年400萬(wàn)噸礦石的需求量開(kāi)采，則保有的1億噸露采儲(chǔ)量只能維持5年，5年以后我省的鋁業(yè)就成無(wú)米之炊了，年產(chǎn)45萬(wàn)

20、噸的規(guī)模的貴州鋁廠存在很大的供礦危機(jī)，并且在現(xiàn)有的鋁土礦露采儲(chǔ)量中,大部分為A/S在56、Al2O358%的普鋁礦石，貓場(chǎng)的地下礦床，A/S大部分在8以上，但含硫大于0.7%，這類(lèi)礦石資源難于滿(mǎn)足氧化鋁拜爾法生產(chǎn)，必須通過(guò)選礦方法脫出礦石中硫化礦和含硅礦物，才能提高鋁土礦的質(zhì)量，使A/S達(dá)810，含硫小于0.5%。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 黃金：貴州是國(guó)內(nèi)首先發(fā)現(xiàn)的有工業(yè)價(jià)值的微細(xì)粒金礦省區(qū)，屬產(chǎn)金大省，主要有紅土型和卡林型兩類(lèi)金礦，卡林型金礦進(jìn)一步分為以沉積巖和火山碎屑巖為容礦巖石兩種類(lèi)型。 現(xiàn)已探明儲(chǔ)量150噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量500噸，全省黃金資源主要以微細(xì)粒浸染型原生金礦為主，除少部分

21、為砂金礦(如天柱金礦等)及氧化礦(如老萬(wàn)場(chǎng)金礦、紫木凼金礦上部氧化礦)外，90%以上屬微細(xì)粒浸染型原生金礦，它主要分布在黔西南地區(qū)(136噸)，目前已發(fā)現(xiàn)紫木凼、爛泥溝、板其、丫它、泥堡、戈塘、苗龍等7個(gè)較大礦床。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 作為全國(guó)黃金十大重要生產(chǎn)基地之一，國(guó)家已把我省列為黃金工業(yè)拓展的新基地，制定了“北礦南下、東礦西移”黃金工業(yè)布局的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。我省黃金工業(yè)在“十五”規(guī)劃目標(biāo)中指出，計(jì)劃五年內(nèi)規(guī)劃投資109020元，新增生產(chǎn)能力6645公斤，確保2005年產(chǎn)金21.2萬(wàn)兩，省委、省政府把黃金工業(yè)作為可持續(xù)發(fā)展的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)予以重視和培育,目的就是要通過(guò)發(fā)展黃金,振興地

22、方經(jīng)濟(jì),富民興黔,投向方興未艾的貴州黔西南微細(xì)粒金和黔東南巖金的開(kāi)發(fā),促使貴州黃金工業(yè)實(shí)現(xiàn)從資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換為工業(yè)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略升級(jí)。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 銻礦：30多萬(wàn)噸的儲(chǔ)量，主要分布于晴隆、獨(dú)山、三都 ，但是，晴隆的銻礦資源已枯竭，入選的礦石品位越來(lái)越低，氧化率越來(lái)越高，對(duì)現(xiàn)有浮選技術(shù)提出了更高的要求。 硫鐵礦：畢節(jié)的硫鐵礦資源最為豐富?？梢灶A(yù)計(jì)，作為生產(chǎn)硫酸原料的硫鐵礦資源的開(kāi)采利用將得到較快的發(fā)展。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 非金屬礦：我省非金屬礦豐富且用途廣泛，作為冶金輔助原料礦產(chǎn)的有石灰石、菱鎂礦、水鎂石、粘土、葉臘石、石墨、鐵礬石、藍(lán)晶石類(lèi)礦物、白云石、黃石

23、、水晶石等，其中石灰石、粘土、石墨、白云石等具有較大的生產(chǎn)潛力，我省每年有3萬(wàn)噸的非金屬礦開(kāi)采量，但缺少礦物加工工程技術(shù)人才，非金屬礦深加工技術(shù)急待提高和發(fā)展，常有“低價(jià)賣(mài)出原礦而高價(jià)買(mǎi)入加工產(chǎn)品”的現(xiàn)象，也有“一流的資源、二流的價(jià)格、三流的技術(shù)”之說(shuō)。 今后十年，我國(guó)非金屬礦將優(yōu)先發(fā)展國(guó)內(nèi)急需、國(guó)際市場(chǎng)暢銷(xiāo)、創(chuàng)匯率高的產(chǎn)品，包括：飾面石材、高嶺土、石墨、膨潤(rùn)土、重晶石、石棉、石膏、硅灰石。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 工業(yè)廢渣：目前資源的合理開(kāi)發(fā)、能源的高效利用和生態(tài)環(huán)境的改善已成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素，我省每年排放工業(yè)廢棄物3000萬(wàn)噸，(其中化工渣占500600萬(wàn)噸)，累

24、計(jì)占地近900萬(wàn)平方米。以粉煤灰為例，我省粉煤灰的年排量將近400萬(wàn)噸,粉煤灰綜合利用率僅30%左右，而在上海等地區(qū)已超過(guò)100%，粉煤灰原灰供不應(yīng)求(8090元/噸)，而貴陽(yáng)電廠的粉煤灰僅10元/噸，貴州鋁廠的粉煤灰則為0元/噸。由于鍋爐的燃燒方式不同，濕排粉煤灰中未燃盡碳含量很高，常達(dá)20%以上，不能綜合利用，這就需要浮選技術(shù)來(lái)進(jìn)行分選，才能資源化和建材化。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 城市垃圾：城市垃圾每年以10%的速度增長(zhǎng)，其處理在很大程度上也取決于礦物加工技術(shù)。 四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 西部大開(kāi)發(fā)提出要利用自然資源優(yōu)勢(shì)，發(fā)展特色經(jīng)濟(jì)和優(yōu)勢(shì)經(jīng)濟(jì)，特別是科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)利用和

25、有效保護(hù)礦產(chǎn)資源和能源，變礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，這預(yù)示著我省的礦業(yè)生產(chǎn)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)將有長(zhǎng)足的發(fā)展，這同時(shí)要求我省的礦業(yè)技術(shù)必須緊緊跟上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐。礦業(yè)的發(fā)展，依賴(lài)于礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量和高效的開(kāi)采技術(shù)及深加工技術(shù)。在中國(guó)西部地區(qū)外商投資優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)目錄中，貴州省的11個(gè)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)中就有5個(gè)產(chǎn) 業(yè)涉及到煤炭、鈦、低品位難選冶金礦、鋇鹽以及磷礦的加工應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)及產(chǎn)品生產(chǎn)。四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位 針對(duì)我省礦產(chǎn)資源特點(diǎn)，發(fā)展具有貴州特色的浮選技術(shù)，實(shí)施將生物技術(shù)用于傳統(tǒng)礦業(yè)，可大大解決環(huán)境污染問(wèn)題。加強(qiáng)浮選技術(shù)，在貴州西部大開(kāi)發(fā)中依靠礦產(chǎn)品產(chǎn)值作為新的增長(zhǎng)點(diǎn)發(fā)揮作用，提高社會(huì)效益和經(jīng)

26、濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,浮選已從一門(mén)純工程技術(shù)向工程科學(xué)轉(zhuǎn)化,目前,浮選的三大理論(潤(rùn)濕理論、吸附理論及雙電層理論)已經(jīng)初步形成。 隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)金屬的需求量也越來(lái)越大，而礦產(chǎn)資源屬不再生資源，礦業(yè)開(kāi)采的礦床趨勢(shì)朝著貧、細(xì)、雜方向發(fā)展，礦石的分選難度也必將越來(lái)越大，因此，可以預(yù)見(jiàn)浮選法的應(yīng)用前景也將在一定時(shí)期內(nèi)更加廣闊。 四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中的地位小 結(jié) 近二三十年來(lái)，浮選領(lǐng)域的進(jìn)展是： 1. 浮選機(jī)的不斷改進(jìn)和大型化 2. 新藥劑、新工藝不斷涌現(xiàn) 3. 浮選理論的研究不斷深入第一節(jié) 浮選理論之一 -潤(rùn)濕理論 潤(rùn)濕是自然界常見(jiàn)的現(xiàn)象。任意兩種流體與固體接觸，所發(fā)生的附著、

27、展開(kāi)或浸沒(méi)現(xiàn)象（廣義的說(shuō)）稱(chēng)為潤(rùn)濕過(guò)程。其結(jié)果是一種流體被另一種流體從固體表面部分或全部被排擠或取代，這是一種物理過(guò)程，且是可逆的。如浮選過(guò)程就是調(diào)節(jié)礦物表面上一種流體(如水)被另一種流體取代(如空氣或油)的過(guò)程(即潤(rùn)濕過(guò)程) 。 判斷礦物表面潤(rùn)濕性的大小,常用接觸角表示，接觸角的大小隨著疏水程度的增大而增加，顆粒疏水性越高，越容易被穩(wěn)定氣泡吸附。接觸角是反映礦物表面親水性與疏水性強(qiáng)弱程度的一個(gè)物理量。成為衡量潤(rùn)濕程度的尺度，它既能反映礦物的表面性質(zhì),又可作為評(píng)定礦物可浮性的一種指標(biāo)。SASWW ACOSl接觸角的大小與 固-氣 (SA), 固-液(SW) 以及 液-氣( WA) 界面的表面張

28、力有關(guān)，平衡狀態(tài)時(shí)如右圖所示。l當(dāng)氣泡在礦物表面附著（或水滴附著于礦物表面）時(shí)，一般認(rèn)為其接觸角處為三相接觸，并將這條接觸線稱(chēng)為“潤(rùn)濕周邊”，在接觸過(guò)程中，潤(rùn)濕周邊可以是移動(dòng)的，或者變大，或者縮小，當(dāng)變化停止時(shí)，表明該周邊上的三相界面的自由能（以界面張力表示）已達(dá)到平衡，此時(shí)在潤(rùn)濕周邊上任一點(diǎn)處，自液氣界面經(jīng)過(guò)液體內(nèi)部到固液界面的夾角叫“平衡接觸角”（簡(jiǎn)稱(chēng)接觸角），用表示。SASWWACOSSAAirSolidWASW 在一定條件下，wA值與礦物表面性質(zhì)無(wú)關(guān)，可看成恒定值，故的大小取決于SA-sw的差值大小，若礦物表面與水分子作用活性較高（親和力強(qiáng)），致使sw很低，同時(shí)若空氣與礦物表面親和力較

29、弱，SA就高，這樣SA-sw差值就大，cos值大，而值小，反映出礦物表面有較強(qiáng)潤(rùn)濕性（親水性）。反之，若SA-sw差值小，cos值也小，而值大。反映出礦物表面親水性較弱（疏水性強(qiáng)）。極個(gè)別的SAsw表示空氣對(duì)礦物的親和力比水大，這時(shí)900。 是反映礦物表面親水性與疏水性強(qiáng)弱程度的一個(gè)物理量。成為衡量潤(rùn)濕程度的尺度，它既能反映礦物的表面性質(zhì)又可作為評(píng)定礦物可浮性的一種指標(biāo)。 理想潤(rùn)濕狀態(tài)：0 完全不潤(rùn)濕：1800 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得部分礦物的接觸角如表1。 表1 部分礦物的接觸角 由表可以看出,大部分礦物是親水的。 表1所列值與實(shí)際浮選的可浮性次序大致相當(dāng)，故通過(guò)對(duì)礦物值的測(cè)定與研究，即可掌握各個(gè)礦物

30、的可浮性，由表1也可知，大部分礦物是親水的，只有少部分為天然疏水的。 一般地， 700 礦物天然可浮性好 60700 礦物天然可浮性中等600 礦物天然可浮性差親水性礦物：小，比較難浮疏水性礦物：大，比較易浮 實(shí)際生活中表明“水油不相容”的現(xiàn)象，在礦物的表面性質(zhì)中也同樣存在，即親水性礦物不親油，而疏水性礦物則親油，這是氣泡與油具有的共同性質(zhì)。由于多數(shù)礦物不是自然疏水的, 因此必須在礦漿中添加各種浮選藥劑來(lái)選擇性地控制各種礦物表面的親水性，獲得所需要的礦化能力。在浮選過(guò)程中加入捕收劑后，擴(kuò)大了有用礦物與脈石礦物之間的這種差異是進(jìn)行礦物浮選的基礎(chǔ)措施。 在礦物浮選中，為了改變礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)

31、，提高或降低礦物的可浮性，以擴(kuò)大礦漿中各種礦物可浮性的差異，進(jìn)行有效地分選，所使用的各種無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物，稱(chēng)為浮選藥劑。浮選藥劑或用于調(diào)節(jié)礦漿的浮選性質(zhì)，或用來(lái)改善氣泡的浮選性質(zhì)，為礦物的分選創(chuàng)造有利條件。原礦（方鉛礦、閃鋅礦、螢石、石英） 碎磨碳酸鈉：調(diào)PH 7-7.5 硫酸鋅+氰化鈉（抑制閃鋅礦） 黃藥+黑藥（捕收方鉛礦） 松醇油 碳酸鈉：調(diào)PH 8左右方鉛礦 硫酸銅（活化閃鋅礦） 黃藥+松醇油 閃鋅礦 碳酸鈉：調(diào)PH 8-9 水玻璃（抑制石英） 油酸 螢石、 尾礦（石英等）礦物表面鍵性與潤(rùn)濕性關(guān)系礦物表面鍵性與潤(rùn)濕性關(guān)系 經(jīng)破碎解離出來(lái)的礦物表面，由于晶格受到破壞，表面有剩余的不飽和鍵能

32、，因此，具有一定的“表面能”。這種表面能對(duì)礦物與水、溶液中的離子和分子、浮選藥劑及氣體等的作用起決定性影響。礦物表面未飽和鍵決定于：第一 晶體內(nèi)部的鍵性；第二、斷裂規(guī)律。晶體內(nèi)部的鍵性 1、晶體內(nèi)部的鍵性： 礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)按鍵能可分為四大類(lèi)： （）離子鍵或離子晶格：如、 、 u(OH)、nS、. （）共價(jià)鍵或共價(jià)晶格：如金剛石、i、in （）分子鍵或分子晶格：菱形硫中硫分子間是分子鍵（硫分子中硫原子之間是共價(jià)鍵）、石墨、輝鉬礦的層狀結(jié)構(gòu)中層與層之間也是分子鍵。 （）金屬鍵或金屬晶格：自然金屬如自然銅。至于自然界及浮選常見(jiàn)的硫化礦如方鉛礦、黃鐵礦等具有半導(dǎo)體性，是介于離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵之間的過(guò)

33、渡的包含多種鍵能的晶體。 斷裂規(guī)律 a與內(nèi)部一致 b沿弱鍵斷裂（鍵長(zhǎng)愈長(zhǎng)，鍵性愈弱）如：石墨的層與層之間距離為3.390，而層內(nèi)碳原子間距離僅為1.420，所以易于沿層片斷裂。 對(duì)具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，層間有些情況（取代離子）下，暴露出離子鍵。 因?yàn)樵诠杷猁}四面體中，易被所取代，這是因?yàn)榇笮∨c相近，性質(zhì)也相似，因而浮選時(shí)經(jīng)常遇到鋁硅酸鹽礦物，四面體取代比例影響解理面的性質(zhì)。因?yàn)楸壬僖粋€(gè)正價(jià)，因此一個(gè)如被取代，就必須同時(shí)引進(jìn)一個(gè)一價(jià)的陽(yáng)離子，才能保持電中性，就成為自然界中常見(jiàn)的鉀長(zhǎng)石或鈉長(zhǎng)石或），這時(shí)礦物的斷裂面就較復(fù)雜。作業(yè)思考題 如何評(píng)價(jià)和確定礦物表面的潤(rùn)濕性差異？試畫(huà)出水滴附著于礦物表

34、面時(shí)，礦粒與氣泡的接觸角平衡示意圖。并指出若水在空氣中的表面張力越小，固體的潤(rùn)濕性怎么樣？ 簡(jiǎn)述礦物表面鍵性與潤(rùn)濕性的關(guān)系 第二節(jié) 浮選理論之二 -雙電層理論一、雙電層結(jié)構(gòu)及電位在浮選中，礦物-水溶液界面雙電層可用斯特恩（Stern）雙電層模型表示。1、結(jié)構(gòu)定位離子：在兩相間可以自由移動(dòng)，并決定礦物表面電荷（或電位）的離子。定位離子在礦物表面的荷電層，稱(chēng)為“定位離子層”或“雙電層內(nèi)層”。一般認(rèn)為，對(duì)于氧化礦、硅酸鹽礦物定位離子是H+和OH-，對(duì)于離子型礦物、硫化礦礦物定位離子就是組成礦物晶格的同名離子。圖中緊密層（或稱(chēng)Stern層）：礦表到緊密層離子的中心線，因此緊密面離礦物表面的距離等于水化

35、配衡離子的有效半徑（）。圖中擴(kuò)散層（或稱(chēng)Gouy層），兩層的分界面為緊密面。當(dāng)?shù)V物-溶液在外力下作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，緊密層中的配衡離子因牢固吸附會(huì)隨礦物一起移動(dòng)，而擴(kuò)散層將沿位于緊密面稍外一點(diǎn)的“滑移面”移動(dòng)。2、電位表面電位（0）：即礦物表面與溶液之間的電位差。其大小取決于吸附在礦表上的定位離子濃度及荷電數(shù)。對(duì)于導(dǎo)體和半導(dǎo)體，可將礦物做成電極測(cè)出0對(duì)于非導(dǎo)體可用能斯特公式求出：00MXMXaaRTRTInInnFanFa 0=其中：、 -為溶液中正、負(fù)離子的活度，濃度稀時(shí)可用濃度代替。 -為0=0時(shí)正、負(fù)離子的活度，濃度稀時(shí)可用濃度代替。斯特恩電位（）：緊密面與溶液之間的電位差。動(dòng)電位（）：是指當(dāng)

36、礦物-溶液在外力下作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑移面上的電位。也稱(chēng)“電動(dòng)電位”、“-電位”。MaMaMaMaXa0Ma0Xa3、零電點(diǎn)與等電點(diǎn)（1）零電點(diǎn)（PZC）：是指當(dāng)0為零（或表面凈電荷為零）時(shí)，溶液中定位離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)。（2）等電點(diǎn)(IEP)：是指當(dāng)沒(méi)有特性吸附時(shí)，電位等于零時(shí)，溶液中定位離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)。 零電點(diǎn)與等電點(diǎn)的聯(lián)系：動(dòng)電位的正負(fù)由0來(lái)決定；0=0，必為零，反之則不然；無(wú)特性吸附時(shí)，純水中測(cè)得=0，即可作為0=0（以作定位離子的礦物），即PZC= IEP。 二、礦物表面電性與可浮性 可浮性:通過(guò)浮選藥劑，使礦物疏水或親水的程度。研究礦物表面電性，對(duì)浮選研究通常有兩個(gè) 目的：一是為浮選藥

37、劑作用機(jī)理提供依據(jù)；二是判斷礦物可浮性。1、礦表電性與可浮性關(guān)系。 pHPZC 礦物表面帶負(fù)電 有利于陽(yáng)離子捕收劑吸附 pHPZC 礦物表面帶正電 有利于陰離子捕收劑吸附 pH=PZC 礦物表面不帶電 原則上有利于中性捕收劑吸附，但難控制，選擇性差。2、利用礦物表面電性（PZC）的不同分選礦物例： 以鋁土礦浮選為例:一水硬鋁石的PZC=6.3,高嶺石的PZC=4.5,在pH為4.5至6.3的范圍內(nèi),采用陽(yáng)離子捕收劑可以捕收高嶺石.但是,要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一水硬鋁石與高嶺石的浮選分離,選擇合適的一水硬鋁石抑制劑至關(guān)重要. 以浮選針鐵礦為例,針鐵礦的動(dòng)電位與可浮性的關(guān)系如圖6-13所示.針鐵礦的零電點(diǎn)P

38、ZC=6.7。當(dāng)pH6.7時(shí)，針鐵礦的表面電位為負(fù)，此時(shí)用陽(yáng)離子捕收劑如脂肪酸RNH3，以靜電力吸附在礦物表面，使表面疏水性良好上浮。 復(fù)習(xí)思考題 試述礦物表面電性與可浮性的關(guān)系？第三節(jié) 浮選理論之三 -吸附理論 浮選中的吸附現(xiàn)象浮選中的吸附現(xiàn)象 吸附是指在吸附劑表面力作用下，在體系表面自由能降低的同時(shí)，吸附質(zhì)從各體相向表面濃集的現(xiàn)象。吸附過(guò)程總是發(fā)生在各相的界面上。浮選研究中主要研究的是固-液、氣-液界面。 浮選是發(fā)生在固-液-氣各相界面上的復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程，其中最為重要的是固-液界面上浮選藥劑的吸附，這些吸附就其本質(zhì)可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩大類(lèi)，但由于浮選藥劑種類(lèi)繁多，不同種的藥劑可以

39、吸附在界面的不同位置并產(chǎn)生不同性質(zhì)的吸附及結(jié)果。為了便于研究，將浮選藥劑在礦物-水溶液界面的吸附作用歸納和分類(lèi)如下：一、浮選藥劑在礦物一、浮選藥劑在礦物- -水溶液界面的吸附類(lèi)型水溶液界面的吸附類(lèi)型1、按吸附物的形態(tài) 分子吸附；被分散或被溶解于礦漿溶液中的藥劑分子在表面上的吸附。（吸附對(duì)象是分子，可以是弱電解質(zhì)（極性分子）、中性分子等。） A非極性分子的物理吸附，主要是各類(lèi)烴類(lèi)油的吸附。如：中性油在天然可浮性礦物（石墨、輝鉬礦等）表面的吸附而浮選，在煤表面的吸附而使煤粒團(tuán)聚。 B極性分子的物理吸附，如：起泡劑分子在液-氣節(jié)面的吸附，弱電解質(zhì)捕收劑（如黃原酸類(lèi)、羧酸類(lèi)、胺類(lèi)）在水溶液中的溶解，其

40、未溶解的分子在固-液界面的吸附，起泡劑分子在液-氣節(jié)面的吸附。臨界膠束濃度：表面活性離子及分子的烴鏈在特定濃度下發(fā)生締合而膠束化，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度，CMC。半膠束濃度通常遠(yuǎn)比臨界膠束濃度?。ǖ陀?-2個(gè)數(shù)量級(jí)）。半膠束吸附的結(jié)果可以改變礦表的“電位”的符號(hào)。 浮選中，利用半膠束吸附原理，加入長(zhǎng)烴鍵中性分子，常可促進(jìn)半膠束的發(fā)生從而達(dá)到：1）減少捕收劑用量；2）增強(qiáng)疏水性（消除極性端之間斥力。半膠束吸附通常在“Stern”層發(fā)生。 捕收劑及其與礦漿中反應(yīng)產(chǎn)物在礦物表面的吸附。2、按吸附方式交換吸附；溶液中離子與礦表上另一種離子發(fā)生交換吸附，（這是指溶液中某種離子與礦物上另一種相

41、同電荷符號(hào)的離子發(fā)生等當(dāng)量交換而吸附在礦表上，這種交換吸附在浮選中是較常見(jiàn)的。）如Cu2+活化ZnS：ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+競(jìng)爭(zhēng)吸附：礦漿溶液中存在多種離子時(shí)，它們?cè)诘V表的吸附?jīng)Q定于它們對(duì)礦表的活性化及在溶液中的濃度，即決定于相互競(jìng)爭(zhēng)。特征吸附：礦表對(duì)溶液中某種組分具特殊的親和力，而發(fā)生的吸附稱(chēng)之為特征吸附。特征吸附通常是由靜電力和化學(xué)鍵共同作用引起的，與靜電吸附相比，它具有較高的選擇性，吸附不完全依賴(lài)表面電荷。對(duì)礦表有特別親和力而又非化學(xué)吸附的某些離子稱(chēng)為特征吸附離子（如：SO42-、RSO4-、PbOH+）。特征吸附發(fā)生在“Stern”層，吸附的結(jié)果使“Stern”層發(fā)生過(guò)電現(xiàn)

42、象，從而可以改變“電位”的符號(hào)和大小。半膠束吸附可以認(rèn)為是特征吸附的一種特例。3、按雙電層中吸附位置 雙電層內(nèi)吸附（定位吸附）；所謂“內(nèi)層”，浮選中是指礦表帶電的凈電荷層，“外層”為物化中的“Stern”層，可作為“定位離子”的那些離子都可以發(fā)生這種吸附，吸附的結(jié)果是改變礦表的o(數(shù)值和符合）。如：同名離子，H+、OH-，及可類(lèi)質(zhì)同象離子等。雙電層內(nèi)外吸附（“Stern”吸附）； 靠靜電引力作用在“Stern”層發(fā)生吸附，與表面電荷反號(hào)的配合離子均可發(fā)生這種吸附，吸附的結(jié)果，只改變“電位”的大小4、吸附本質(zhì)物理吸附：由分子鍵力（包括電性力）引起的吸附，其特征是：吸附熱?。〝?shù)千卡/克-十幾千卡/

43、克），具可逆性，常為多層吸附，無(wú)選擇性，吸附速度快；化學(xué)吸附：由化學(xué)鍵力引起的吸附，特征是：吸附熱大（幾十千卡/克-幾百千卡/克），具不可逆性，單層吸附，強(qiáng)選擇性，吸附速度慢；（溶度積規(guī)則）浮選化學(xué)吸附圖解法 根據(jù)化學(xué)吸附理論，影響浮選劑作用的主要因素是決定藥劑解離程度的PH值和金屬離子濃度。 有兩種圖解法（PH-PMn+和溶解度圖）可用來(lái)研究化學(xué)吸附的浮選劑與礦物的作用，進(jìn)而認(rèn)識(shí)和解決礦物的分選問(wèn)題。PH-PMn+圖（Bjerrum圖） 雙對(duì)數(shù)圖 根據(jù)各種浮選劑與礦物金屬離子作用產(chǎn)物的溶解度積，可換算出它們起作用的PH和PMn+范圍，從而得出在各種離子競(jìng)爭(zhēng)情況下優(yōu)先發(fā)生哪種反應(yīng)。PH-PMn

44、+圖在化學(xué)吸附的浮選劑與礦物作用研究中的重要作用 由圖可得出以下結(jié)論： （1）指出了礦物與浮選劑（特別是捕收劑）溶液體系中各種離子的競(jìng)爭(zhēng)情況。 （2）各種離子作用的分界線與A線的交點(diǎn)，表示該離子起浮選作用的PH上限，超過(guò)此交點(diǎn)的PH，就會(huì)形成氫氧化鉛沉淀。 （3）對(duì)同一藥劑離子來(lái)說(shuō)，由于與鉛離子作用產(chǎn)物的溶解度積是常數(shù)，所以當(dāng)藥劑用量增加時(shí)，則該藥劑起作用的分界線將向下移動(dòng)，浮選PH上限也增大，說(shuō)明藥劑用量將影響各種藥劑與礦物的作用效果。溶解度圖（化學(xué)吸附理論的另一種表示方法） 表示溶液中各種化學(xué)吸附反應(yīng)產(chǎn)物的品種及其穩(wěn)定性，然后與捕收劑及浮選回收率對(duì)照，來(lái)闡明浮選機(jī)理。復(fù)習(xí)思考題 1、H M

45、n圖在化學(xué)吸附的浮選劑與礦物作用研究中有重要作用，具體是如何表現(xiàn)的？ 2、溶解度圖是化學(xué)吸附理論的另一種表示方法嗎？ 、吸附物質(zhì)于表面的作用類(lèi)型總共有幾種？吸附性質(zhì)主要取決于什么？第四節(jié)礦物表面的不均勻性與可浮性第四節(jié)礦物表面的不均勻性與可浮性 浮選研究常常發(fā)現(xiàn)同一種礦物可浮性差別相當(dāng)大，這是因?yàn)閷?shí)際礦物很少是理想典型的純礦物。他們存在著許多物理不均勻性、化學(xué)不均勻性和物理化學(xué)不均勻性（半導(dǎo)體），從而使其可浮性發(fā)生各種各樣的變化。 1.礦物的物理不均勻性：礦物在生成及經(jīng)歷地質(zhì)礦床變化過(guò)程中，礦物表面呈現(xiàn)宏觀不均勻性和晶體產(chǎn)生各種缺陷、空位、夾雜、位錯(cuò)、以及鑲嵌等現(xiàn)象，通稱(chēng)為物理不均勻性。 （1

46、）礦物表面宏觀不均勻性：指的是與礦物表面形狀（有無(wú)凸部、凹部、邊角等）有關(guān)，也與是否存在孔隙、裂縫有關(guān)。當(dāng)晶體沿不同方向分裂時(shí)，顯示出能量性質(zhì)的各向異性。顯然，在邊上、角上和凸部能量狀態(tài)都顯著不同，這些位置上的原子與晶體中其他原子相比，其吸附活性也不同。 在礦物破碎磨礦時(shí)，磨碎體打擊的方向都是紊亂的，所以經(jīng)磨礦后礦物表面的不均勻性加劇。 (2)缺陷排列和構(gòu)造殘缺缺陷排列：晶體中的有些原子（或離子）不按同期規(guī)律性排列，主要有空位或者擠到晶格的孔隙中去，（間隙離子缺陷）此外還有異類(lèi)離子取代晶格中本類(lèi)離子，此時(shí)晶格中離子在正常位置但其電荷異常。 構(gòu)造缺陷：有位錯(cuò)和鑲嵌結(jié)構(gòu)兩種類(lèi)型 位錯(cuò)相對(duì)正常結(jié)點(diǎn)位

47、置，晶體的一部分原子（或離子）發(fā)生位移，分為邊緣位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)。 鑲嵌結(jié)構(gòu)小塊晶體以一定角度互相鑲嵌，有微晶的平行鑲嵌和微晶的無(wú)定向鑲嵌。 礦物物理不均勻性與可浮性的關(guān)系 上述各種礦物的物理不均勻性，均對(duì)浮選性質(zhì)發(fā)生影響。不僅已證明晶格缺陷、雜質(zhì)、半導(dǎo)體、位錯(cuò)等直接影響可浮性，并可用這些性質(zhì)來(lái)解釋浮選劑與礦物表面的作用原理。此外，還研究過(guò)加入雜質(zhì)或浸除表面雜質(zhì)、用放射能照射、加熱或加壓等方式來(lái)改變晶格缺陷及位錯(cuò)，從而人為的改變礦物可浮性。 目前，通過(guò)輻射預(yù)處理法調(diào)節(jié)礦物性質(zhì)（如金礦、錳礦）已作為礦物選別的新理論研究在國(guó)際上得到重視，這也是第20屆國(guó)際選礦會(huì)議論文的主題之一，激光照射對(duì)菱鋅礦浮選

48、的影響入選了，說(shuō)明具有代表性，并且也是國(guó)際上得到重視的一個(gè)研究領(lǐng)域。同樣微波能預(yù)處理礦物（包括有色金屬和黑色金屬）已正在成為世界性的研究熱點(diǎn)。 我省將微波技術(shù)用于貴州難選金（拓寬了研究開(kāi)采利用難選金礦的視野），通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，以熟石灰作固化劑，采用0.68KVA和5KVA的礦冶專(zhuān)用微波爐，獲得了金總回收率為92，固硫率95，固砷率95的技術(shù)指標(biāo)。充分論證了QWD工藝，提高金回收率、減小砷硫污染的作用效果。 在電磁波范圍的各種射線無(wú)線電波、超聲波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、射線、射線、射線、中子流、以及激光技術(shù)，都可用來(lái)作為礦石預(yù)處理。 “微波”是指頻率300兆赫到300千兆赫之間的電磁波

49、。凡低于300兆赫的為無(wú)線電波，包括長(zhǎng)波、中波和短波，凡高于300千兆赫的則屬于紅外線或可見(jiàn)光等。微波所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為1mm至1m。 微波加熱是利用直流電使磁控管產(chǎn)生微波功率通過(guò)波導(dǎo)輸送到微波加熱器，被加熱物料在微波場(chǎng)中得到加熱。 當(dāng)微波作用于被加熱物料時(shí)，就把一部分能量消耗在物料內(nèi)，物料吸收微波功率后，極性分子在外加電場(chǎng)的變更作用下，不斷變化擺動(dòng)，產(chǎn)生類(lèi)似于摩擦的作用，加劇熱能的產(chǎn)生而致使物料溫度升高，無(wú)論是物料所吸收微波功率的大小，還是物料溫升的高低，在外加電場(chǎng)一定時(shí)，只取決于物料的自身性質(zhì)（特別是介質(zhì)損耗系數(shù)和物料介電常數(shù)均不一樣），就勢(shì)必出現(xiàn)選擇性吸波和選擇性溫升現(xiàn)象。 同時(shí)，微波長(zhǎng)極短

50、，它可以滲透到分子內(nèi)部，使發(fā)熱從分子內(nèi)部開(kāi)始發(fā)生。這樣，一方面不需要熱傳導(dǎo)，熱效率高，能耗低；另一方面，即使是共生在同一礦石中的不同組分，也會(huì)出現(xiàn)不同的溫升變化，從而加劇了結(jié)合面的軟化。強(qiáng)化礦石的選擇性磨細(xì)，改善礦石碎磨性能，降低后續(xù)的磨礦能耗。 經(jīng)微波照射后，不同礦物吸收微波的能力不同，產(chǎn)生局部應(yīng)力，導(dǎo)致礦石破裂、結(jié)構(gòu)疏松、并因此而改善礦物的滲透性能。 微波預(yù)處理是當(dāng)代乃至21世紀(jì)最佳處理工藝，堪稱(chēng)礦業(yè)技術(shù)的一場(chǎng)革命。提 問(wèn) 一、不同礦床的閃鋅礦具有不同的顏色，與什么有關(guān)？ 二、各種顏色的閃鋅礦的可浮性有差異嗎？小專(zhuān)題粉煤灰的分選 基于粉煤灰中含有碳、鐵、鋁以及粉煤灰空心微珠等有用組分，因此

51、綜合回收和利用是消除粉煤灰危害，使之資源化的有效途徑。而粉煤灰的分選，則是使之資源化的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)粉煤灰分選及產(chǎn)品應(yīng)用作了大量研究工作，并已取得一定進(jìn)展。在此對(duì)一些產(chǎn)品的分選方法作一簡(jiǎn)要介紹 。一、從粉煤灰中選炭 電廠鍋爐在燃用無(wú)煙煤和劣質(zhì)煙煤的情況下，由于經(jīng)濟(jì)燃燒還存在一些技術(shù)上的困難，因此煤粉不能完全燃燒，造成粉煤灰中含碳量增高，一般波動(dòng)于8一20。全國(guó)每年從電站粉煤灰中流失數(shù)百萬(wàn)噸的純炭，不但使煤炭資源白白流失，造成極大的浪費(fèi)，而且，還由于粉煤灰中含有大量的炭，致使粉煤灰排放數(shù)量增加，更主要的是由于粉煤灰中含有未燃盡炭，會(huì)造成粉煤灰綜合利用困難，影響了粉煤灰資源的開(kāi)發(fā)，不利于環(huán)境保

52、護(hù)。 為了降低粉煤灰中的含炭量和充分利用資源，我國(guó)不少部門(mén)進(jìn)行了粉煤灰脫炭處理研究工作。脫炭可以用浮選法，也可以用電選法。浮選法適用于濕法排放的粉煤灰，此方法是利用粉煤灰和煤粒表面親水性能的差異而將其區(qū)分的一種方法。在灰漿中加人捕收劑(如柴油等)，疏水的煤粒被其浸潤(rùn)而吸附在由于攪拌所產(chǎn)生的空氣泡上，上升至液面形成礦化泡沫層即為精煤。親水的粉煤灰粒則被作為尾渣排除。為了使空氣泡穩(wěn)定，還需要往灰漿水中加入一種藥劑二起泡劑(如雜醇油、松尾油、x油等)以減少水的表面張力。 電選法從粉煤灰中選炭 電選適用于于法排放的粉媒灰。其原理是利用粉煤灰在高壓電場(chǎng)作用下，因灰與炭導(dǎo)電性能不同，而進(jìn)行分離的方法。粉煤

53、灰是非導(dǎo)體物料(比電阻101010120咖)，炭粒是良導(dǎo)體物料(比電阻為10一1050on)。在圓形電暈電場(chǎng)中，當(dāng)粉煤灰獲得電荷后，炭粒因?qū)щ娦阅芰己?。很快地將所獲電荷通過(guò)圓筒帶走，便在重力慣性離心力作用下，脫離圓筒表面，被拋入導(dǎo)體產(chǎn)品槽中，而非導(dǎo)體的粉煤灰所獲電荷在表面釋放速度較慢，故在電場(chǎng)力作用下，吸收在圓筒表面上，被旋轉(zhuǎn)圓筒帶到后部，由卸料毛刷排入非導(dǎo)體產(chǎn)品槽中，從而達(dá)到灰炭分離。 選炭后各產(chǎn)品的應(yīng)用選炭后各產(chǎn)品的應(yīng)用 經(jīng)過(guò)選炭以后的尾灰是建筑材料工業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料，而浮選煤可以作為燃料用于鍋爐燃燒或制活性炭等 二、從粉煤灰中選鐵 煤炭中除了可燃物炭外，還共生有許多含鐵礦物，如黃鐵礦(FeS

54、2)、赤鐵礦(Fe203)、褐鐵礦(2Fe2033H20)、菱鐵礦(FeCO3)等。煤炭經(jīng)過(guò)電廠鍋爐高溫下燃燒，鐵礦物質(zhì)即轉(zhuǎn)變?yōu)榇判匝趸F(Fe304)，此種磁性氧化鐵可以直接經(jīng)磁選機(jī)選出。 粉煤灰中含鐵量(一般以Fe2O3表示)的范圍在8一29。 粉煤灰選鐵可以濕選，也可以干選，目前各電廠采用的是濕式磁選工藝。主要設(shè)施是半逆流永磁式磁選機(jī)、沖洗泵和沉淀池。粉煤灰從濕式水膜除塵器下排出后，直接進(jìn)入磁選機(jī)的給礦箱，鐵粉選出后流入沉淀池沉淀，尾礦灰仍通過(guò)排灰溝排出。一般電廠采用兩級(jí)磁選，在一、二級(jí)磁選機(jī)間加一臺(tái)沖洗水泵，這樣可以提高磁選效率。兩級(jí)磁選曲情礦的品位可達(dá)到50一56。 干燥的粉煤灰磁選

55、效果比濕灰磁選效果好，根據(jù)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一般磁選，鐵精礦品位即可達(dá)到55。 從粉煤灰中選鐵具有工藝簡(jiǎn)單、投資省、成本低的優(yōu)點(diǎn)，所選出的鐵精礦可冶煉生鐵，并能達(dá)到國(guó)家一類(lèi)生鐵標(biāo)準(zhǔn)。因此，它不僅是粉煤灰綜合利用的有效途徑，而且也是重要的資源開(kāi)發(fā)形式。 在我國(guó)，從粉煤灰中選鐵用于冶煉，早在1977年山東的青島、濟(jì)寧、煙臺(tái)等多家電廠開(kāi)展了此項(xiàng)工作，并獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。三、從粉煤灰中提取氧化鋁 用石灰石燒結(jié)工藝從粉煤灰中提取氧化鋁，在國(guó)外已有較深入的研究，并已投入工業(yè)生產(chǎn)。我國(guó)也進(jìn)行了這方面的試驗(yàn)研究。其主要工藝過(guò)程為熟料燒成、自粉化溶出、脫硅、碳分和燃燒。各個(gè)工藝過(guò)程的基本原理如下：(1)熟料燒成。主

56、要是使粉煤灰中的三氧化二鋁與石灰石中的Cao化合生成易溶于碳酸鈉溶液的5Ca03Al2O3，另一方面又使粉煤灰中的Si02與石灰石中的CaO生成不溶性的2Ca0Si02。這便為溶出Al2O3創(chuàng)造了必要的條件。(2)熟料自粉化。當(dāng)熟料冷卻時(shí)，在650溫度下，C2S由相轉(zhuǎn)變?yōu)閅相，因體積膨脹發(fā)生熟料的自粉碎現(xiàn)象，自粉化后幾乎全部能通過(guò)200號(hào)篩孔； (3)溶出。用碳酸鈉溶液溶出粉化料，其中的鋁酸鈣與堿反應(yīng)生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液，而生成的碳酸鈣和硅酸二鈣留在渣中，便達(dá)到鋁和硅、鈣分離的目的。其反應(yīng)式可以下式表示： 5Ca03Al2O3十5Na2CO3十2H205CaCO3十6NaAlO2十4NaOH (

57、4)脫硅。為保證產(chǎn)品氧化鋁純度，需進(jìn)一步除去溶出粗液中的二氧化硅。 (5)碳分。以CO2與鋁酸鈉溶液反應(yīng)，得到氫氧化鋁，并使生成的Na2CO3循環(huán)使用。 (6)煅燒。把氫氧化鋁燃燒成氧化鋁。氧化鋁可作電解鋁的原料、人造寶石原料、陶瓷釉原料、高級(jí)耐火材料等。 提取氧化鋁后的殘?jiān)桠}渣作為水泥原料具有反應(yīng)活性高，燒成溫度低，利于節(jié)能，水泥標(biāo)號(hào)高且性能穩(wěn)定、配料簡(jiǎn)單、吃灰量大等特點(diǎn)，是生產(chǎn)水泥的一種優(yōu)質(zhì)原料。 從粉煤灰中提取氧化鋁和硅鈣渣制水泥將會(huì)成為綜合利用粉煤灰資源，消除環(huán)境污染的有效手段之一。 在我國(guó)，從粉煤灰中提取氧化鋁（氫氧化鋁）及鋁鹽的工作也在多個(gè)省、區(qū)取得多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)成果，并進(jìn)行了大規(guī)

58、模的中試試驗(yàn)和工業(yè)化生產(chǎn)，取得了較好的綜合效益。 四、從粉煤灰中提取空心玻璃微珠 (一)空心玻璃微珠的性質(zhì) 粉煤灰中一般含有50一80的空心玻璃微珠，其細(xì)度為0.3200微米，其中小于5微米的占粉煤灰總量的20。從粉煤灰中經(jīng)分選出的空心玻璃微珠，按其密度大小一般可分為兩類(lèi)：即空心漂珠(簡(jiǎn)稱(chēng)漂珠)和厚壁型空心微珠(簡(jiǎn)稱(chēng)沉珠)。沉珠與漂珠相比具有壁厚、密度大、強(qiáng)度高、耐磨性好的特點(diǎn)。漂珠的壁厚為其直徑的5一8，壁上有細(xì)小針孔，珠壁密度為480kgm3。沉珠壁厚為其直徑的30，珠壁密度為800kgm3。沉珠一般可承受714MPa的壓力，最高能承受70MPa的壓力。 粉煤灰空心玻璃微珠的主要化學(xué)成分是

59、硅、鋁和鐵的氧化物以及少量的鈣、鎂、鉀、鈉等氧化物。從成分上分析，漂珠的二氧化硅及三氧化二鋁的含量均比沉珠高；而漂珠的三氧化二鐵、氧化鈣(Ca0)及二氧化鈦均比沉珠的含量低。 空心玻璃微珠具有顆粒細(xì)小、質(zhì)輕、空心、隔熱、隔音、耐高溫和低溫、耐磨、強(qiáng)度高及電絕緣等優(yōu)異的多功能特性?？招奈⒅楦黜?xiàng)物理性能 密度 /gm-3 ：043072 堆密度 gm-3 ：250400 熔 點(diǎn) /C :1430 室溫下比 電阻/ cm : 9，91011 抗壓強(qiáng)度 Pa :137106 686106 硬度(維氏) kgm-2 :87-1269 空心玻璃微珠的應(yīng)用 (1)可作為輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐火、防火、隔熱保溫等建筑

60、材料的原材料； (2)可作塑料中較理想的填料，并能提高塑料的耐高溫性能； (3)可作為石油精煉過(guò)程中的一種裂化催化劑； (4)可與一些樹(shù)脂配制成耐高壓的海底儀器和潛艇外殼； (5)可作電瓷及其他電氣絕緣材料的原材料； (6)用于航天飛行器的復(fù)合表面材料； 空心玻璃微珠的應(yīng)用 (7)作為高級(jí)噴涂材料和防火涂料的填充材料 (8)用于制汽車(chē)剎車(chē)片、軍用摩擦片及石油鉆機(jī)剎車(chē)塊等制品； (9)用作聚氯乙烯人造革的填充劑。 (10)用作人造大理石的填充料。(二)分選空心玻璃微珠的方法 目前，國(guó)內(nèi)外從粉煤灰中提選空心玻璃微珠，大致可以分為兩種方法。一是干法機(jī)械分選法；二是濕法分選法。這兩種選取方法，在實(shí)際中