中南選礦網(wǎng)選礦知識培訓(xùn)rese

第一頁，共二十八頁。浮選第二頁，共二十八頁。主要內(nèi)容1.浮選,發(fā)展及基本原理2.浮選藥劑3.浮選工藝4.浮選設(shè)備5.浮選實例分析第三頁，共二十八頁。第一章.浮選,發(fā)展及基本原理第一節(jié):浮選的基本概念第二節(jié):浮選的發(fā)展第三節(jié):浮選的優(yōu)缺點第四節(jié):浮選各相的性質(zhì)第五節(jié):浮選的基本原理第四頁，共二十八頁。第一節(jié).浮選的概念

浮選：浮游選礦，主要指泡沫浮選。是按礦物間表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異來分離各種礦粒的方法，且差異越大，分離效果越好。其主要原理是利用礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異,使礦石中一種或幾種目的礦物有選擇性的附著在氣泡上,隨氣泡升浮到礦漿表面,從而將有用礦物和脈石礦物分離。浮選過程：在氣、液、固三相體系中完成的復(fù)雜的物理化學(xué)過程。其過程包括：磨礦,分級,攪拌,充氣,氣泡的礦化,刮泡。第五頁，共二十八頁。第二節(jié).浮選的發(fā)展

浮選作為一種工業(yè)規(guī)模的選礦方法出現(xiàn)，在國外大約是在19世紀(jì)末葉。其發(fā)展主要經(jīng)歷以下幾個階段。

１全油浮選法

根據(jù)各種礦物親油性及親水性的不同，加大量油類與礦漿攪拌，然后將粘附于油層中的親油礦物刮去，面親水性的礦物仍留在礦漿中，從而達到分離礦物的目的。――早期工業(yè)浮選的先驅(qū)。

２表層浮選法

在工業(yè)上的應(yīng)用出現(xiàn)于1892年，將磨礦干粉小心輕輕撒布在流動的水流表面，疏水性礦物不易被水潤濕依靠表面張力面漂浮水面上，聚集成薄層，成為精礦；易被水潤濕的親水性脈石流入水中作為廢棄尾礦排出。第六頁，共二十八頁。

３泡沫浮選法

20世紀(jì)初，出現(xiàn)原始的泡沫浮選法，使浮選法向前推進一步，并出現(xiàn)了許多形式的泡沫浮選法。

（1）氣體浮選法

（2）電解浮選法

（3）機械充氣攪拌浮選法

浮選藥劑的出現(xiàn),大大促進了浮選技術(shù)的發(fā)展,它們的發(fā)展是相互聯(lián)系的.第七頁，共二十八頁。第三節(jié).浮選的優(yōu)缺點優(yōu)點:（1）應(yīng)用范圍廣,適應(yīng)性強;

廣泛應(yīng)用于化工,環(huán)保,建材,醫(yī)藥等（2）浮選的效率高，且適于處理細物料;（3）有利于對礦產(chǎn)資源的綜合回收;缺點:

主要是成本高，易污染環(huán)境

（1）需要較細的磨礦粒度;

（2）使用各類藥劑;

（3）影響因素多，操作控制要求較高

（4）產(chǎn)品脫水率較低，過程復(fù)雜。第八頁，共二十八頁。第四節(jié).浮選各相的性質(zhì)a.固相一、礦物晶體的斷裂面

用浮選法分離固相（即各種礦物）時，首先必須進行破碎和磨細，使礦石中的目的礦物達到或接近單體解離以及獲得適于泡沫浮選所要求的適宜粒度，以便能有效的進行浮選。在破碎和磨細的過程中，礦物受到外加機械力的作用，晶體內(nèi)連結(jié)質(zhì)點間的部分鍵力受到破壞（“打斷“），隨之出現(xiàn)新的不規(guī)則“斷口“或比較平滑的“解離面“，二者合稱為礦物晶體的斷裂面。

解離面：嚴(yán)格沿著一定結(jié)晶方向碎裂成比較平滑的礦物表面。

斷口：不按一定結(jié)晶方向碎裂所形成的凸凹不平的礦物表面。

第九頁，共二十八頁。影響斷裂的因素：

（1）內(nèi)因，礦物的晶體結(jié)構(gòu)，決定的因素，礦物破碎時沿著晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)鍵合力最弱的面網(wǎng)之間發(fā)生斷裂。

（2）外因，即破碎磨細礦石所施加外力的性質(zhì)比及力的大小和作用方向等。外力作用具有復(fù)雜性。二、礦物晶體表面的不飽和鍵力

1、不飽和鍵力的起源及不飽和程度

組成礦物晶體的質(zhì)點不僅按一定空間幾何圖形進行有序排列，而且通過某種鍵力使各頂點彼此聯(lián)結(jié)在一起。位于晶體表面與位于晶體內(nèi)部的質(zhì)點彼此所處狀態(tài)則不盡相同。內(nèi)部的均處于平衡，斷裂面上質(zhì)點具有不飽和鍵力，且因位置不同，鍵力的不飽和程序也很不相同，顯示出不同的吸附能力和作用活性。特別是礦石經(jīng)破碎細磨后，比表面積隨之增大，所形成的棱角增加更多，形成的吸附其它物質(zhì)的“活性中心”更多，因些礦石磨細越細，吸附能力和作用活性也越強烈。第十頁，共二十八頁。2、礦物表面不飽和鍵力的類型及其與水分子的作用。

浮選工作者最關(guān)心的是礦物表面被水潤濕的性質(zhì)，此性質(zhì)與礦物表面不飽和鍵力的類型有關(guān)。

（1）強鍵合力：共價鍵、離子鍵、金屬鍵

斷裂面上的質(zhì)點以此鍵，具有較強的極性和化學(xué)活性，極性表面，對偶極水分子有較強的吸引力，易被水潤濕，親水性強天然可浮性差。此表面親水表面。天然可浮性差。

（2）弱鍵合力：

斷裂面呈現(xiàn)的不飽和鍵力主要為分子間力，極性較小，稱為非極性表面，與偶極水分子的作用較弱，不易被水潤濕，表現(xiàn)疏水易向氣泡吸附，天然可浮性較好。第十一頁，共二十八頁。b.液相

一.水分子的結(jié)構(gòu)及基本性質(zhì)

分子式：H2O.

結(jié)構(gòu)：三個原子核構(gòu)成兩個質(zhì)子為底的等腰三角形。氧原子的兩個雜化軌道與氫成鍵，形成兩個正電中心。偶極：正、負電荷中心較遠，使水分子里具有較強的偶極矩。屬強極性分子。稱水分子為水偶極子。

基本性質(zhì)：

（1）4℃時水的密度最大。4℃為略高于冰點；

（2）具有很高的介電常數(shù)；

（3）具有很高的溶解能力；對極性物質(zhì)而言。

（4）導(dǎo)電率低，但對其它化合物有較大的電離能力；

（5）締合作用，形成氫鍵的特性。第十二頁，共二十八頁。二.水對浮選過程的影響

1、水分子之間的氫鍵締合作用

由于水分子的極性結(jié)構(gòu)，每個分子都能和鄰近的水分子發(fā)生氫鍵締合。這些特征對浮選過程均有影響。

2、水分子與礦物表面的作用

水分子是強極性分子，即可以和極性表面作用，作用的結(jié)果是礦物表面水化或濕潤，嚴(yán)重影響礦物與氣泡的接觸過程。

3、水的溶解能力

水的溶解能力在浮選過程中是有相當(dāng)重要的作用，從而改變礦物表面的化學(xué)組成，界面電性，液相的化學(xué)組成而改變，近而改變礦物在浮選過程中的行為。

溶解過程是復(fù)雜過程，并伴隨著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，所以在浮選過程中應(yīng)非常注意水對礦物的作用，水質(zhì)情況及其離子對浮選的影響。

影響溶解的因素較多，液體中的離子組成，溫度及粒度。第十三頁，共二十八頁。c.氣相

浮選中所用的氣相主要是空氣，起到載體作用。空氣是混合物，典型的非極性物質(zhì)，是有對稱的結(jié)構(gòu)。易合非極性表面結(jié)合?？諝庠诘V漿中的溶解度與壓力、溫度和水中溶解的其他物質(zhì)的濃度有關(guān)。對浮選有意義的是壓力與溶解度的關(guān)系。享利定律:溫度一定，混合氣體中的每一組分的溶解度，隨著其分壓的增加而增加。

氣泡在浮選中的作用：

（1）載體作用：主要組分能活躍地被吸附在礦物表面產(chǎn)生特殊作用，并直接影響礦粒的可浮性。

（2）活化劑作用：其中最活躍的是氧。

第十四頁，共二十八頁。第五節(jié).浮選的基本原理A.礦物的潤濕性a.潤濕現(xiàn)象：

潤濕是自然界中常見的現(xiàn)象，是由于液體固體表面排擠在固體表面所產(chǎn)生的一種界面作用。易被潤濕的表面稱為親液（水）表面，其礦物稱為親液（水）礦物；反之稱為疏液（水）表面，疏液（水）礦物。

潤濕性是表征礦物表面重要的物理化學(xué)特征之一，是礦物好壞可浮性的直觀標(biāo)志，取決于礦物表面不飽和鍵力與偶極水分子相互作用的強弱。

b.潤濕現(xiàn)象在浮選中意義：

礦物表面潤濕性及其調(diào)節(jié)是實現(xiàn)各種礦物浮選可分離的關(guān)鍵，所以了解和掌握礦物表面潤濕性的差異，變化規(guī)律以及調(diào)節(jié)方法對浮選原理及實踐均有重要意義。

目前，人為改變調(diào)節(jié)潤濕性（可浮性）的方法有兩大類：物理方法和化學(xué)方法。

第十五頁，共二十八頁。c.潤濕的接觸角

潤濕性的度量用接觸角判定。

接觸角：達到潤濕平衡時，過三相潤濕周邊上任一點P作氣液界面的切線δAW，與固液界面δSW之間所形成的包括液相的夾角θ。

潤濕阻滯:

潤濕過程中，潤濕周邊展開或移動受到阻礙，使平衡接觸角發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為潤濕阻滯。

浮選過程中，礦粒向氣泡附著時，屬于排水，即在礦物本身可浮性不變的情況下，附著過程難，對浮選不利。而礦粒從氣泡上脫落時，屬于水排氣，使水難于從礦物表面將氣泡排開，防止礦粒從氣泡上脫落，對浮選有利。第十六頁，共二十八頁。接觸角θ的大小與接觸的三相界面所具有的各界面張力有關(guān)，當(dāng)各界面張力相互作用達到平衡時，有:當(dāng)θ>90時，δSW>δAS，礦物表面不易被水潤濕，具有疏水表面，其礦物具有疏水性,可浮性好。

當(dāng)θ<90時，δSW<δAS，礦物表面易被水潤濕，具有新水表面，其礦物具有親水性，可浮性差。對礦物的潤濕性與可浮性的度量可定義為：

潤濕性=cosθ。

可浮性=1-cosθ。

第十七頁，共二十八頁。B.界面現(xiàn)象

a.礦物表面的水化作用礦物表面的水化作用：水分子在礦物表面的定向排列。水化作用的原理：

（1）礦物表面不飽和鍵的性質(zhì)：離子、共價、分子鍵。

（2）礦物表面不飽和鍵的鍵能：礦物表面的極性。

（3）極性礦物表面水化作用強，水化層厚，排列緊密；非極性礦物表面水化作用弱，水化層薄，水分子排列稀疏。水化層的結(jié)構(gòu)：

擴散結(jié)構(gòu)：水化層內(nèi)水分子的定向排列程度實隨著礦物表面的距離增大而逐漸減弱。

水化層是介于礦物表面和普通水之間的過渡區(qū)域，類似固體表面的延續(xù)。第十八頁，共二十八頁。水化層的性質(zhì)：

（1）粘度比普通水大；

（2）穩(wěn)定性高；

（3）具有一定的能量；

（4）溶解能力降低。

水化作用對可浮性的影響：

（1）水化作用與礦物表面的潤濕性一致，與可浮性相反。

（2）礦物表面的水化性不僅取決于礦物表面晶格本身的特點，而且也取決于礦物表面所吸附的分子或離子的性質(zhì)。第十九頁，共二十八頁。b.界面電現(xiàn)象(主要固液界面)電性起因:（1）離子的優(yōu)先吸附

礦物表面和水對不同離子的親合力不同，導(dǎo)致礦物表面對電解質(zhì)溶液中正負離子的不等量吸附,促使礦物表面帶電。

（2）礦物表面組分的優(yōu)先溶解(解離)（3）電離后吸引H+或OH-離子

（4）礦物晶格缺陷第二十頁，共二十八頁。如石英帶負電

晶格破裂：

水解生成類硅酸產(chǎn)物：

部分解離帶負電：

第二十一頁，共二十八頁。c.雙電層結(jié)構(gòu)礦物表面在溶液中荷電以后，由于靜電力的作用，吸引水溶液中符合相反的離子與之配衡,于是在礦物面形成雙電層。

第二十二頁，共二十八頁。零電點和等電點

（1）零電點PZC或ZPC:

礦物表面靜電荷為零時，溶液中定位離子濃度的負對數(shù)值。如定位離子為H+或OH-，則ψ0=0時的pH值即為零電點。如果已知礦物的零電點，則可以求出在其他定位離子活度條件下的ψ0ψ0=0.059（pHPZC-pH）當(dāng)pH>pHPZC，ψ0<0，礦物表面荷負電；當(dāng)pH<pHPZC，ψ0>0，礦物表面荷正電。（2）等電點PZr或IEP:

電動電位為零時，溶液中電解質(zhì)濃度的負對數(shù)值,或溶液的pH值。PZr與溶液pH值有關(guān),也和產(chǎn)生特性吸附的離子濃度有關(guān)。在體系中不在特性吸附時，ξ=0，電荷密度也為零，PZC＝PZr.第二十三頁，共二十八頁。界面電性與礦物的可浮性

（1）礦物表面性與潤濕性的關(guān)系

在零電點PZC時，接觸角最大；礦物表面帶電，θ變小，潤濕性變好，可浮性變差。

（2）雙電層及電動電位對浮選的影響

A、雙電層對藥劑在礦物表面物理吸附的影響：

物理吸附是靜電吸附。

B、礦物表面雙電層對礦物懸浮液絮凝和分散的影響：降低、壓縮電位，使礦物懸浮物絮凝。

升高、擴大雙電層，使礦物懸浮物分散。

C、雙電層對細泥在礦粒上面覆蓋的影響：

細泥通常帶負電，礦粒帶正電，即可以被覆蓋。

D、電動電位與浮選活性之間的關(guān)系：

隨礦物電動電位降低，礦物的可浮性提高，浮選效果變好。作用前后電動電位差來評價礦物浮選活性的改變。ξ差越大，藥劑作用越好，浮選活性提高越大。第二十四頁，共二十八頁。C.吸附現(xiàn)象

1.概念：

吸附：是液體（或氣體）中某種物質(zhì)在相界面上產(chǎn)生濃度增高或降低的現(xiàn)象。

正吸附：當(dāng)加入某種物質(zhì)后，使溶液表面能降低，表面層溶質(zhì)的濃度大于溶液內(nèi)部的濃度，濃度增高現(xiàn)象。這種物質(zhì)稱為表面活性劑。

負吸附：當(dāng)加入某種物質(zhì)后，使溶液表面能增高，表面層溶質(zhì)的濃度小于溶液內(nèi)部的濃度，濃度降低現(xiàn)象。這種物質(zhì)稱為非表面活性劑。

吸附量：一定溫度下，當(dāng)吸附達到平衡時，單位面積上所吸附的吸附質(zhì)的摩爾數(shù)，常用“?！北硎尽?/p>

吸附是礦物,藥劑,氣泡相互作用的主要形式,伴隨著整個浮選過程,對浮選的研究有重要的意義。第二十五頁，共二十八頁。2.吸附類型：

吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。判斷依據(jù):吸附基面上的化學(xué)質(zhì)點與