浮选考试重点.docx

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浮选考试重点

1浮选即泡沫浮选，是依据各种矿物表面性质的差异，从矿浆中借助于气泡的浮力，选分矿物的过程。

2正浮选：

将有用矿物浮入泡沫产品中，将脉石矿物留在矿浆中。

最常用浮选方法。

3反浮选：

将脉石矿物浮入泡沫产品中，将有用矿物留在矿浆中。

4优先浮选：

将有用矿物依次一个一个地选出为单一的精矿。

5混合浮选：

将有用矿物共同选出为混合精矿，随后再把混合精矿中的有用矿物分离。

6现代的泡沫浮选过程一般包括以下作业：

磨矿——即先将矿石磨细，使有用矿物与其他矿物或脉石矿物解离；

调浆加药——调整矿浆浓度适合浮选要求，并加入所需的浮选药剂，以提高效率；

浮选分离——矿浆在浮选机中充气浮选，完成矿物的分选；

产品处理——浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。

7浮选的作业

矿浆准备作业：

包括磨矿、分级、调浆，目的是得到单体解离的矿粒，以及适宜矿浆浓度的矿浆。

加药调整作业：

目的是调节与控制相界面的物理化学性质，促使气泡与不同矿粒的选择性附着，达到彼此分离的目的。

充气浮选作业：

调制好的矿浆引入浮选机内，通过浮选机的充气搅拌，产生大量弥散的气泡，可浮性好的矿粒附着于气泡上，形成矿化泡沫。

可浮性差的矿粒，不能附着于气泡上而留在槽中，作为尾矿从浮选机中排出。

8浮选工艺的应用领域

⑴矿业：

可以用浮选处理硫化矿（如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等）及非硫化矿（如难溶金属氧化物、磷酸盐矿物、可溶性盐类、萤石、重晶石），及用来处理细（钨泥、锡泥、煤泥）、难矿物（赤铁矿、粘土矿物除杂等）。

⑵综合利用：

冶金工业（冶炼炉渣、阳极泥处理）、化学工业、造纸工业（从纸浆废液中回收纤维素、废纸再生中脱油墨）、农产品、食品工业、医药微生物工业中综合回收有用物质。

⑶废物及废水处理：

（离子浮选可除去重金属离子。

）

9浮选的特点

优点：

⑴处理细粒难选贫矿石时比其它选矿方法效率高，特别当浮选方法与其他方法联合使用时，可使矿产资源得到充分综合利用；

⑵适应性强。

浮选工艺适应性强。

在很多领域中使用。

缺点：

选矿成本高，且易污染环境。

（1）矿石要磨得很细，消耗大量电能；

（2）使用各类浮选药剂，这些药剂有毒，从而污染环境；

（3）操作、控制技术要求较高，因为影响浮选过程的工艺因素太多；

（4）浮选产品脱水效率较低，因此其辅助生产过程较复杂。

10接触角θ：

规定固水与水气二个界面张力所包的角。

11浮选的基本行为是矿粒向气泡附着，此过程是否是一个自发过程，要进行热力学分析

进行热力学分析时的四个假定：

①假定体系是一个等温等压体系；②假定气泡比矿粒大得多；③假定接触前后气泡的大小形状不变，无其他释放能量的效应④附着面积为单位面积。

附着前：

W1=S液气σ液气+S固液⋅σ固液

附着后：

W2=（S液气—1）σ液气+（S固液—1）σ固液+σ固气⋅1

式中W1，W2为体系附着前后自由能，S液气为气泡在液体中的表面积，S固液为矿物在液体中的表面积，σ液气为液气界面表面自由能，σ固液为固液界面表面自由能，σ固气为固气界面表面自由能。

附着前后体系自由能变化为：

∆W=W1—W2=σ液气+σ固液—σ固气=σ液气（1-cosθ）

上式即为矿物的可浮性指标，或称矿物的粘附功。

讨论：

（1）∆W=W1-W2大于零，表明W1>W2，即粘着过程体系自由能是降低的，即矿物粒在气泡上的粘着是一个自发过程，且∆W越大，附着的可能性越大；

（2）上式未考虑矿粒附着于气泡的中间过程，故只能定性分析。

12矿物表面能和极化作用

矿物实际上都是晶体，是原子、分子和离子在空间以一定键联系起来，并进行排列。

矿物内部键能是平衡的，但表面原子、分子或离子朝向内部的一方与内层是平衡的，但朝向外部的一方，键能没有得到饱和。

故表面不饱和键的性质决定了矿物的润湿性，进而决定了矿物的可浮性。

矿物表面的离子能发生极化现象，离子价数越高，离子半径越小，极化越难。

因此负离子较易极化，阳离子较难极化。

不同矿物表面极性不同，导致与极性水分子的作用程度不同，使润湿性存在差异。

当表面是离子键或共价键时，由于极性强，易于极性水分子发生作用，故亲水，表面是分子键时，极性小，与极性水分子的作用弱，故表面疏水。

矿物表面的极性

与水分子的作用程度

润湿性

举例

弱极性的分子键

弱

疏水性

滑石、叶腊石、辉铜矿

强极性的共价键和离子键

极强

亲水性

云母、石英、长石

非极性的分子键

极弱

疏水性

自然硫、石蜡

部分补偿的共价键

强

弱亲水性-弱疏水性

方铅矿、黄铜矿、黄铁矿

13矿物的内部结构与自然可浮性

晶体结构特征

断裂面键的特征

表面润湿性

代表矿物

天然可浮性

晶格质点间以弱分子键相联系

分子键

小

自然硫

好

晶格由原子或离子层构成，层间原子间以强键结合，层与层间是分子键。

以分子键为主，同时存在少量强键

中

滑石

石墨

辉钼矿

中

晶格有各种不同的结构，晶格质点间以强键结合

强键（离子键、共价键和金属键）

大

方铅矿

萤石

黄铁矿

重晶石

方解石

差

14矿物在水中要受到氧化和水化作用，导致矿物晶格内部键能削弱、破坏，从而使表面一些离子溶解下来。

这些离子与水中固有的离子，如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-等，统称为“难免离子”

15矿物表面荷电起源

⑴矿物表面组分的选择性解离或溶解作用

⑵矿物表面对溶液中正、负离子的不等量吸附作用。

（3）晶格置换

16见课本405图4-1-18必背矿物表面双电层结构

A—内层（定位离子层）；B—紧密层（Stern层）；C—滑移面；D—扩散层（Guoy层）；ψ0—表面总电位；ψδ—斯特恩层的电位；ζ—动电位；δ—紧密层的厚度

17定位离子：

指在双电层内层吸附，决定矿物表面荷电性质和数量的离子。

18表面电位，即固体表面与溶液内部的电位差。

Ψ0=0.059（PZC—PH）

19零电点：

当固体表面电位为零时，溶液中定位离子浓度的负对数，常用PZC来表示。

20电动电位：

当固体与溶液在外力（如电场力、重力、机械力等）作用下发生相对运动时，滑移面与溶液间产生的电位差。

21等电点：

当存在特性吸附的体系中，电动电位为零时电解质浓度的负对数。

常用IEP来表示，即电荷转换点。

22动电位的测定方法

（1）电渗

（2）电泳（3）流动电位

23润湿过程

（1）沾湿

（2）铺展（3）浸没

24影响双电层的因素

影响因素：

pH值，水中离子组成，电解质的浓度等。

离子吸附对双电层的影响如下：

⑴定位离子的吸附：

定位离子主要在双电层内层发生吸附，故能改变矿物的表面电位，又可以改变电动电位。

且吸附具有高度选择性，非定位离子不能吸附。

⑵惰性电解质离子的吸附

惰性离子只起反离子的作用，主要集中在扩散层。

当其浓度增加时，扩散层的厚度减小，此时过剩的反离子挤入紧密层中，导致电动电位减小，但ζ不会变号。

这种吸附无选择性

⑶特性吸附离子（Specificadsorptionion）的吸附：

一些离子如表面活性剂离子除了能通过静电力吸附外，还能通过化学键力和分子作用力在双电层紧密层吸附，从而改变电动电位的大小和符号。

但矿物表面电位不会发生改变。

这种吸附具有严格的选择性。

25双电层中离子吸附特征及其对电位影响综合比较

离子在双电层中吸附位置

吸附作用力的类型及属性

被吸附离子的类型及名称

离子吸附对电位的影响

吸附进行的基本特点

固体表面定位离子层（Innerlayer）

与晶格质点的作用力类同

定位离子吸附

改变ψ0，可使其反号，可改变ζ

吸附过程具有高度的选择性

Stern层内的配衡离子层（Sternlayer）

静电力+化学键力+色散力+氢键

离子特性吸附（长碳链有机物的半胶束吸附）

ψ0不改变，改变ζ，可使其反号

吸附过程有较强的选择性，在一定条件下不受静电力支配。

扩散层的配衡离子层（Diffuselayer）

静电力

不反应离子（惰性离子）的吸附

不改变ψ0，仅压缩扩散层，改变ζ，但不能改变其符号

吸附过程无选择性，只要电性符号相反即可吸附

26吸附定义：

固相在水溶液中，或者某种物质在任何两相界面上发生富集（或相反）的现象。

27吸附本质：

物理吸附：

吸附本质是物理作用，分子靠范德华力，离子靠静电力吸附。

没有化学键的生成与破坏，也没有原子的重新排列。

化学吸附：

吸附本质是化学作用，吸附质与吸附剂之间发生电子转移或共享，形成新的化学键合，与化学键相似。

28按吸附产物形态分类：

分子吸附：

对分子的吸附，如对弱电解质的吸附，非极性油在矿物表面的非极性吸附。

特点：

不改变矿物表面电性。

离子吸附：

对离子的吸附.分交换吸附和定位吸附。

29半胶束吸附：

长烃链的表面活性剂在固液界面吸附时，当其浓度足够高时，吸附在矿物表面的捕收剂由于烃链间分子的相互作用产生吸引缔合，在矿物表面形成二维空间胶束的吸附产物，称半胶束吸附。

30矿物的晶体特征

类质同象置换：

一种原子或离子可以置换某些矿物晶格内的原子或离子并形成固溶体的现象

类质同象置换必须具备的条件：

原子或离子互相交换取代，其半径必须接近。

互相取代的两种原子或离子的半径比<15%。

离子的极化性质相近，即离子的外层电子结构相近。

离子的电价相近。

类质同象置换的特点：

矿物晶形外表没有发生改变，但表面性质和可浮性均发生改变。

31使用浮选药剂的目的

由于自然界的大部分矿物都是亲水的，为了使矿物之间分离，必须人为地控制矿物的浮选行为，如采用捕收剂就可以选择性提高某些矿物的疏水性，使用抑制剂可选择性提高某些矿物的亲水性，人为提高不同矿物之间的润湿性差异，从而达到分离矿物的目的。

32浮选药剂的分类和作用

（1）捕收剂：

能选择性地作用于矿物表面并使之疏水的有机物质。

（2）起泡剂：

能使空气在矿浆中弥散成小泡，防止气泡兼并，并能提高气泡在矿化和升浮过程中稳定性的一类浮选剂。

（3）调整剂：

调整捕收剂与矿物表面的相互作用，调整矿浆性质，能提高浮选选择性的一类药剂。

33调整剂可分为：

（1）活化剂

（2）抑制剂（3）介质PH调整剂（4）分散剂与絮凝剂

34捕收剂的结构是什么？

各部分起什么作用？

极性基：

决定药剂在矿物表面固着强度和选择性

非极性基：

决定药剂在矿物表面疏水性

亲固基：

疏水离子中能与矿物发生作用的基团称为亲固基。

35黄药：

烃基二硫代碳酸盐

结构式：

特点：

亲固基中键合原子为S2-，疏水基短（C2~C5）

短烃链具有捕收作用的原因：

黄药在矿物表面附着，主要通过烃基起疏水作用，但黄药三维空间结构实体要占据矿物一定的表面积，这样减少了矿物表面与水分子的作用区域；此外它还能使子与表面相隔一定距离，从而有利于削弱表面与水分子的作用力，增强表面疏水性。

36硫代化合物类捕收剂的作用机理

近代见解：

化学吸附机理：

轻微氧化→CO32-交换→交换吸附→多层吸附

电化学氧化（双黄药见解）机理：

当矿物在溶液中的静电位大于黄药氧化成双黄药的可逆电位时，黄药能氧化成双黄药在矿物表面吸附，反之，则生成金属黄原酸盐。

37有机酸类捕收剂的作用机理是什么？

①物理吸附：

通过静电作用在矿物表面吸附。

②化学吸附：

通过化学键合作用吸附。

③半胶束吸附：

在双电层紧密层吸附。

④离子分子络合物吸附

38胺类捕收剂的结构和性质？

主要是NH3的衍生物（derivant）。

第一胺RNH2用的较多。

⑴性质

①难溶于水，常用C8~C18胺，溶于酸中使用。

②属长烃链捕收剂，能形成半胶束吸附

③对pH值较敏感，酸性条件下以氨离子形式存在，碱性条件下主要以分子形式存在。

39非极性油类捕收剂的作用机理？

烃类油无极性基，故为物理吸附，不能发生化学吸附或化学反应。

烃类油的固着过程如下：

①油滴展开（oildropoutspread）

θ>90℃时，矿物疏水性强时，σ固水>σ固油。

②油滴合并（oildropunite）

θ<90℃时，物理吸附。

40捕收剂小结

类别

硫代化合物

sulphydryl

有机酸类

organicacids

胺类

amine

非极性油类

non-polaroil

键合原子

S-

O-

:

N

亲固基

-OCSS-,O2PSS-

磺酸基、硫酸基、羟肟酸基、胂酸基

—NH2

烃链长度

C2~C5

C12~C18

C12~C18

长

主要应用

硫化矿物

氧化矿物

硅酸盐

非极性矿物

选择性

强

差

较差

无

用量

少（0.02~0.1kg/t）

较大（0.2~0.5kg/t）

较大（0.1~0.5kg/t）

大（0.2~1.0kg/t）

41指出浮选下列矿物所需的捕收剂

黄铁矿（三硫代碳酸盐）、绿柱石（胺类）、滑石（非极性烃类油）、岩盐（NaCl）（有机酸及其皂）、钾盐（胺类）、煤（非极性烃类油）、菱锌矿（胺类）、

赤铁矿（有机酸及其皂）、方铅矿（黄药或黑药）、萤石（有机酸及其皂）、辉钼矿（非极性烃类油）、方解石（有机酸及其皂）、自然铜（黄药）、白钨矿（有机酸及其皂）、氧化锰（有机酸及其皂）、石墨（非极性烃类油）、菱铁矿（有机酸及其皂）、金（丁胺黑药）

42锡石的ｐ。

计算ｐH=4和ｐH＝8时锡石表面电位的大小，并说明其表面电性质。

分别在此两种不同条件下浮选锡石时，如何选择捕收剂？

PH=4时，表面电位为Ψ0=0.059（PZC—PH）—4）=0.1534（V）表面荷正电，故选择阴离子捕收剂

PH=8时，表面电位为Ψ0=0.059（PZC——8）=-0.0826（V）表面荷负电，故选择阳离子捕收剂。

43有机浮选药剂（指捕收剂）能否改变矿物（包括氧化矿和硫化矿）的表面电性质？

为什么？

能改变表面电位还是电动电位？

为什么？

有机浮选药剂会改变矿物表面的电性质，因为捕收剂离子能通过静电力、化学键力或分子间作用力吸附于矿物表面双电层外层的紧密层。

有机浮选药剂不会改变矿物的表面电位，因为药剂分子没有进入双电层的内层，但会改变动电电位的大小和符号，因为有机药剂的吸附是一种特性吸附。

44颗粒表面电性与浮选药剂的吸附、颗粒可浮性的关系是什么？

PZC和IEP是矿物表面电性质的重要特征参数，当用某些以静电力吸附作用为主的阴离子或阳离子捕收剂浮选矿物时，PZC和IEP可作为吸附及浮选与否的判据。

当pH>PZC时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂能吸附并导致浮选，pH

以浮选针铁矿为例，如图2-11所示。

针铁矿的零电点PZC为pH=6.7，当pH<6.7时，其表面电位为正，此时用阴离子捕收剂，如烷基硫酸盐RSO4－，或烷基磺酸盐RSO3－，以静电力吸附在矿物表面，使表面疏水良好上浮。

当pH>6.7时，针铁矿的表面电位为负，此时用阳离子捕收剂如脂肪胺RNH3+，以静电力吸附在矿物表面，使表面疏水良好上浮。

45 某铜矿，其原矿品位α、精矿品位β和尾矿品位

分别为1.05%、25.20%、和0.13%。

分别计算求其精矿产率γ、分选回收率ε、富集比和选别比。

46活化剂作用机理：

（1）难溶的活化薄膜在矿物表面生成。

（2）活化离子在矿物表面的吸附。

（3）清洗矿物表面的抑制性亲水薄膜。

（4）消除矿浆中有害离子的影响。

47抑制剂的作用机理：

（1）从溶液中消除活化离子作用。

（2）消除矿物表面的活化薄膜。

（3）在矿物表面形成亲水的薄膜。

48凝聚：

在无机电解质作用下矿粒电动电位下降，从而引起矿粒相互粘附的现象。

49絮凝：

在高分子絮凝剂的作用下，可产生松散的、多孔的具有三度空间的絮状体。

50常用的pH值调整剂

1）石灰（CaO）

作用：

①调整溶液pH值，可调到12~14，主要用于硫化矿浮选中。

②抑制黄铁矿。

③凝聚剂。

用于废水处理和精矿浓密。

2）Na2CO3

作用：

①调整溶液pH值，可调到8~10，有一定的缓冲作用，调整的pH值较稳定。

②消除Ca2+、Mg2+对浮选的影响。

③分散矿泥。

HCO3-、CO32-的作用。

④活化被石灰抑制的黄铁矿。

51介质调整剂作用

1）调整重金属阳离子的浓度

2）调整溶液的pH值；

3）调整捕收剂的浓度

4）调整抑制剂的浓度

5）调整矿泥的分散与团聚。

6）调整捕收剂与矿物表面的作用。

52重铬酸盐是方铅矿的典型抑制剂，对黄铁矿具有一定的抑制作用，对黄铜矿的抑制作用不大。

故常用于铜铅分离

53硫酸锌是闪锌矿的典型抑制剂，常与氰化物、碳酸钠、亚硫酸钠组合使用来抑制闪锌矿。

54淀粉、单宁、糊精、羧甲基纤维素、木质素等可抑制一些硅酸盐脉石矿物。

55铜锌分离。

H2SO3（或SO2）与ZnSO4共用抑制ZnS，浮PbS、CuFeS2

56铜铅分离。

H2SO3+淀粉或H2SO3+Na2S抑方铅矿。

57锌硫分离。

H2SO3抑制FeS2，活化ZnS（H2SO3能选择性分解矿物表面黄原酸锌。

）

58水玻璃是非硫化矿特别是硅酸盐矿物的典型抑制剂，也可作分散剂使用。

59起泡剂的作用

1）防止气泡兼并。

2）增大气泡机械强度。

3）降低气泡运动速度，增加气泡在矿浆中停留时间。

60氰化物是闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿的有效抑制剂。

61浮选柱优点：

不仅具有处理量大，占地面积小1/3，能耗减少20%，投资少，回收率高的的特点，对于铁矿反浮选，具有铁精矿品位与含SiO2低，对微细粒物粒，在反浮选泡沫中损失铁少，铁回收率高的优点。

62逆流矿化原理：

气体分散器产生的气泡，在浮力作用下自由上升，而矿浆中的矿物颗粒在重力作用下自由下降，上升的气泡与下降的矿粒在捕收区接触碰撞，在浮选药剂的作用下，矿粒被捕获，附着在气泡上，从而使气泡矿化。

63影响浮选的因素

包括不可调因素（矿石性质）和可调因素（磨矿细度、浮选药剂制度、矿浆浓度、矿物酸碱度pH、浮选时间、浮选温度、水质、浮选流程等）。

64确定选别流程的几项原则

①先易后难。

即先浮选或活化易浮的、抑制难浮的，后浮选难浮的矿物。

②浮少抑多。

浮选量少的矿物，抑制量多的矿物，从而使混杂量降低。

③浮高抑低。

先浮选价值高的矿物，后浮选价值低的矿物。

65确定药剂制度的原则

①轻拉轻压（饥饿给药）。

即捕收剂用量大时，抑制剂用量也要大，反之亦然。

②合理搭配。

组合捕收剂、起泡剂的使用，分散剂与絮凝剂的配合使用。

③配药方式。

溶解药剂，难溶药剂加温溶解或皂化、乳化处理，或配成盐使用。

④加药顺序。

pH调整剂—活化剂、抑制剂—捕收剂—起泡剂。

⑤加药地点。

视药剂性质和作用时间而定。

⑥加药方式。

一次加药和分批加药。

66浮选流程：

浮选时矿流经过各作业的路线。

一般要通过矿石可选性研究来确定。

67流程问题包括：

①流程段数；②有用矿物的选别顺序；③流程内部结构。

68浮选原则流程：

浮选原则流程以称骨干流程，即只指出了处理各种矿石的原则方案，如段数、循环、和矿物的分选顺序。

69段数：

指磨矿与浮选结合的数目。

70循环：

又称回路，凡经一次浮选，得到一种产品称一个循环。

71矿物的分选顺序：

（1）优先浮选流程：

即每次只浮选一种矿物，抑制其他矿物，然后再活化并浮选第二种矿物，抑制其余矿物，逐次回收有用矿物。

（2）混合浮选流程：

即先将矿石中几种有用矿物一同浮出，得到精矿后再对混合精矿进行分离，得到各种合格精矿。

（3）部分混全优先浮选流程：

即先浮矿石中某几种有用矿物，抑制其余矿物，然后活化并浮选被抑制的矿物，先浮出的混合精矿再浮选，得到合格的精矿。

（4）等可浮选流程：

同一种矿物当有不同可浮性时，可采用等可浮流程。

分选时不按矿物进行，而按其可浮性进行，可免除强抑制、强活化带来的分离困难、分离次数多的问题。

72粗选是对原矿浆进行浮选；精选是对粗选精矿再次浮选；扫选是对粗选尾矿再次浮选。

73铁矿正浮选流程如下：

现有两组浮选机如下，要进行浮选试验研究工作，请将这些浮选机按照上述流程进行配置，并标出作业名称、原料、产品进出口位置和泡沫流向。

给矿

精矿

尾矿

74浮选机内各作用区分布

（1）混合区：

气泡群和矿粒进行大量碰撞，有跟随叶轮搅拌作紊流运动的，其气泡速度可达100cm／s，但气泡的升浮运动较慢。

（2）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。

（3）泡沫区（或刮泡区）：

大量矿化气泡聚集，气泡升浮速度降低，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。

75微泡发生器工作原理

a微泡发生器利用循环矿浆加压喷射，同时吸入空气与起泡剂进行混合和粉碎气泡，并通过压力释放、析出大量微泡，然后沿切线方向进入旋流段。

b.气泡发生器在产生合适气泡的同时，也为旋流段提供旋流力场。

c.含气、固、液三相的循环矿浆沿切线高速进入旋流段后，在离心力作用下旋流运动，气泡和已矿化的气固絮团向旋流中心运动，并迅速进入浮选段。

d.气泡与从上部给入料的矿浆反向动动、碰撞并矿化实现分选。

76影响充气量大小的因素

浮选机类型、充气器结构、分散其流的方法、搅拌强度、浮选槽尺寸及形状、矿浆浓度、起泡剂种类、及用量等有关。

77叶轮旋转时产生的真空度h0（Pa）、叶轮旋转圆周线速度v（m/s）、和叶轮出口处矿浆静压头H（m）之间有关系式：

h0=（3v2）/（2g）—H