矿物加工工艺学浮选部分PPT资料.ppt

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1907年硫化铜矿（3）泡沫浮选法：

利用气泡粘附有用矿物，上浮形成矿化泡沫，实现与脉石分离，所以叫做泡沫浮选。

澳洲处理含铅20%的重选尾矿，稀硫酸+碳酸盐发生气泡，浮含铅矿物。

（4）浮选药剂的作用。

由于浮选药剂的发现和应用，许多过去认为难浮的矿物经过浮选药剂调节，可以变成可浮或易浮矿物。

浮选的突破性进展，1909-1930年是浮选药剂逐渐被认识的阶段，,矿物加工工艺学张凌燕主讲,二、浮选发展方向,1.冶金工业产品浮选Cu、Ni、S、炼铜炉渣、阳极泥。

2化学工业应用回收肥皂油脂、染料。

3造纸工业应用回收纤维素、脱油墨。

4农产品、食品工业应用从黑麦分离出角麦、牛奶分出乳脂。

5.医药微生物应用水中脱除寄生虫卵、结核杆菌等。

6.工业废物、废水处理核燃料废水沉淀等方法。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,浮选法的作用和特点,1.适应性强可人为控制和调整可浮性，几乎可应用于所有的矿物分离；

2.分离效率高，适于处理细粒物料，表现在精矿质量高，回收率、富集比高；

3.有利于矿产资源的总和回收，对复杂多金属矿分离有重大意义；

存在问题：

使用各类药剂，成本较高，环境影响大；

工艺影响因素多；

固液分离难度较大。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,三、泡沫浮选法的基本过程及其意义,1基本过程：

几个步骤：

磨矿调整矿浆浓度：

粗选C=2530%加药处理：

使欲浮目的矿物表面形成一层疏水性膜,扩大可浮性差异。

充气浮选：

使欲浮目的矿物有选择地粘附于气泡上形成矿化气泡。

上升泡沫层。

矿化泡沫的刮出：

精矿泡沫层（疏水性矿物）；

尾矿矿浆中（亲水性矿物）。

正浮选：

目的矿物成为泡沫产物，非目的矿物仍然留在矿浆中的浮选。

反浮选：

与正浮选相反的过程。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,2浮选在矿物加工中的作用与意义优点：

可人为改变矿物表面物化特点及性质，扩大矿物间性质差异，主要表现在如下几个方面：

（1）适应性强：

有色金属、黑色金属、稀有金属、非金属、可溶性盐及其它（如上述领域）。

（2）分离效率高，适于处理细物料，、高。

富矿比高原矿大大减小，精矿增大。

（3）有利于对矿产资源的综合回收。

缺陷：

（1）选矿成本高、易污染环境：

磨矿细；

药剂使用；

影响因素多；

产品脱水效率低、过程复杂。

（2）难选矿石，效果不理想。

途径：

除单用浮选外，采用联合方法。

如：

重选、磁选、焙烧或化学处理等。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,第一章浮选基本原理,1.1矿物表面的润湿性与可浮性1.2矿物晶体结构与可浮性1.3矿物的氧化与溶解1.4矿物表面的电性1.5浮选药剂在矿物水溶液界面的吸附分类,矿物加工工艺学张凌燕主讲,1.1矿物表面的润湿性与可浮性,一、润湿现象二、润湿形式三、颗粒与气流附着前后自由能的变化与接触角之间的关系,矿物加工工艺学张凌燕主讲,一、润湿现象,是由于液体从固体表面排挤空气并吸附在固体表面所产生的一种界面作用，其相反的作用是空气从固体表面排挤液体。

液滴在矿物表面展布与聚团的现象亲液性表面，疏液性表面。

浮选是利用各种矿物表面湿润性的差异来实现的。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,SA,Air,Solid,WA,SW,液体表面张力的形成,矿物加工工艺学张凌燕主讲,P的方向指向液体内部，并与液面垂直。

此合力P企图把分子拉向液体深处，于是在液体表面就形成一层向下挤压的表面膜，表面层的分子都企图向内部挤压的结果，在表面层的切线方向上就有一种企图缩小表面的力在起作用，这种力就是表面张力。

液体表面张力的形成,矿物加工工艺学张凌燕主讲,二、润湿形式,润湿周边：

气泡与矿物表面接触处三相接触线。

其周边不动时，三相界面自由能达平衡。

平衡接触角：

当润湿周边不变化时，三相界面自由能达平衡，此时液相与固相间的夹角。

Young平衡方程：

sg=sl+lgcosij：

两相界面自由能（也即表面张力）：

与矿物表面、l、g界面性质有关结论：

（1）凡能引起任何三相界面ij改变的因素均可影响矿物表面的润湿性。

定义：

润湿性=cos可浮性=1-cos,矿物加工工艺学张凌燕主讲,

（2）测定：

可评价矿物的润湿性与可浮性。

润湿性标志表示法：

（1）

（2）cos（3）lg（cos-1）（4）lg（1+cos）捕收系数：

表征在有表面活性剂存在情况下对润湿性的影响。

用KC表示：

0纯水表面张力；

0矿物在纯水中接触角；

有表面活性时的表面张力；

有表面活性时的接触角。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,三、颗粒与气流附着前后自由能的变化与接触角的关系,l-g，s-g，s-l界面；

ij，Sij,接触前：

系统,接触后：

系统,（附着面积为单位面积）图：

因为：

又由Young方程：

所以：

浮选基本行为颗粒向气流附着前后的热力学方程，表征颗粒与气泡粘着的牢固程度。

由1-COS来判断可浮性。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,讨论：

（1）完全亲水，=0，润湿性COS=1，可浮性1-COS=0，颗粒不附着气泡上浮。

（2）疏水性增加，增大，COS减小，1-COS变大，G0，即自发进行趋势。

故疏水矿物，自发附着于气流上浮趋势变大。

浮游力：

即润湿周边上表面张力的向上垂直分力。

是浮力的重要条件。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,基本润湿形式,矿物加工工艺学张凌燕主讲,部分矿物的接触角,矿物加工工艺学张凌燕主讲,1.2矿物晶体结构与可浮性,关系：

晶格结晶化学键性质（内部、表面）一、矿物晶体结构与键能二、矿物的表面键能与天然可浮性三、矿物表面的不均匀性与可浮性,矿物加工工艺学张凌燕主讲,一、矿物晶体结构与键能,矿物内部结构按键能分类：

1.离子键或离子晶格：

CaF2、CaCO3、白铅矿（PbCO3）。

2共价键、共价晶格：

金刚石、石英、金红石、锡石。

3分子键或分子晶格：

石墨、辉钼矿。

是层层间键。

4金属键或分子晶格：

自然金属、自然铜。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,二、矿物的表面键能与天然可浮性,1化学键分类：

原子键、离子键：

强键，表面强极性，强化学活性，亲水性强。

较弱分子键：

表面极性弱，不易润湿，疏水性表面。

2矿物表面与内部的区别：

内部：

离子、原子、分子相互结合，键能得到平衡。

表面：

粒子朝向内部部分与内部平衡，朝向外面为空间键能未得到饱和。

矿物具有的未饱和键能大小，从而决定其可浮性。

自然矿物中：

（1）分子键晶体：

石蜡、硫、辉钼矿等可浮性好。

（2）片状、层状：

石墨、滑石中等可浮性。

（3）多数矿物：

硫化矿、氧化矿、硅酸盐亲水性增加，则天然可浮性下降，由药剂调节。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,极性矿物具有离子键、极性共价键、金属键的矿物非极性表面非极性矿物弱分子键非极性表面浮选的常见矿物介于上两者之间,矿物加工工艺学张凌燕主讲,三、矿物表面的不均匀性与可浮性,天然可浮性天然矿物与水的键合性质。

以亲水，疏水性表示，未加浮选药剂处理的矿物可浮性。

人为可浮性由药剂处理，一端具极性，朝矿物表面另一端具有（如烃类等）疏水性，朝外排水。

矿物表面不均匀物理、化学因素导致。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物晶格缺陷,理想晶体应满足的条件：

1、由每一点阵所抽象的结构单元，其化学成分和结构完全相同；

2、其空间取向相同；

3、其所有点阵分布，须满足点阵基本性质规定的要求。

缺陷点（热缺陷、电子与空穴、色心）、线（位错）、面（晶面、晶界与镶嵌）、体缺陷（固溶体）,矿物加工工艺学张凌燕主讲,1物理不均匀完美晶体少见，在部分矿物都存在结构上的缺点。

缺陷存有间隙离子、空位。

表面宏观不均匀表面形状、孔隙、裂缝、凹凸不平。

半导性与晶格缺陷有关：

阴空位；

间隙阳离子。

阳空位；

间隙阴离子。

位错：

晶体中的不整合现象，分边缘位错和螺旋位错。

见书上图。

各种物质的物理性质不均匀，对浮选性质发生影响，影响可浮性，可因此而解释药剂与矿物表面的作用机理。

N型金属过量：

P型非金属过量：

矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,面缺陷,矿物加工工艺学张凌燕主讲,体缺陷,矿物加工工艺学张凌燕主讲,体缺陷,矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,2矿物的化学不均匀基础：

实际矿物存在非化学分子式的非计量组成。

以类质同象。

如FeS2混入Se、Te等。

共生可成独立矿物固溶体不成独立矿物矿物的化学不均匀性，使同一种矿物的可浮性变化大。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,3矿物表面不均匀性与可浮性之间的差别矿物表面不均匀性直接影响水和水中各组分的作用，引起矿物可浮性变化。

PbS缺陷（阳离子空位）荷电平衡晶格为P型形成对黄原酸（阴离子）较强的吸附中心。

缺陷的类型、浓度等对可浮性产生影响。

对硫化矿而言，缺陷除影响捕收剂吸附外，还影响氧化还原状态及界面电化学反应。

FeS2，实际成分是FeS1.9FeS2.04。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,矿物加工工艺学张凌燕主讲,1.3矿物的氧化与溶解,一、矿物的氧化二、矿物溶解,矿物加工工艺学张凌燕主讲,一、矿物的氧化,浮选条件下，氧对矿物与水和药剂的作用，矿浆液相中氧的含量能调整和控制浮选行为，使硫化矿浮选改善或恶化。

氧化：

空气中的O2和CO2、水及其中的O对硫化矿作用。

以黄铁矿为例：

2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO44FeS2+15O2+2H2O=2Fe2（SO4）3+2H2SO4,矿物加工工艺学张凌燕主讲,研究结论：

FeS2可浮性受氧化影响。

在一定限度内，其可浮性随氧化变好，但过分氧化又会使可浮性受到抑制。

方铅矿（PbS）：

PbS在纯水中，与黄药作用不强，可浮性下降；

但在微量氧的作用，会提高黄药的吸附，从而提高可浮性。

矿物加工工艺学张凌燕主讲,解释：

个别O与矿物表面S2-作用，形成半氧化状态，形成部分易解离的SO42-进入溶液，其表面附近的Pb2-存在不饱和键能，与溶液中的黄原酸离子X-作用，使表面疏水上浮。

但过分氧化会使其表面大部分氧化成PbSO4，PbSO4不稳定，分解，X-离子不能牢固吸附，可浮性下降。

结论解释：

氧与硫化物作用分阶段如下：

（1）氧适量物理