矿物加工学的复习资料docxWord下载.docx

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空气中有大量的非极性分子，它是一种典型的非极性物质，易和非极性矿物表面结合，分选时可以优先与矿物的非极性疏水表面附着。

空气中尤以氧气对矿物的浮选影响最大，轻度氧化有利于提高矿物的表面疏水性；

但重度氧化会恶化浮选效果，因为重度氧化会提高矿物表面的亲水性。

空气中的氧是硫化矿的浮选促进剂。

硫化矿表面具有亲水性，不能直接浮选；

当其表面吸附氧后可使其表面水化作用减弱，从而使黄药类阴离子捕收剂容易在矿物表面吸附和固着。

但应注意：

分选过程中溶解于矿浆中的氧与矿物在运输、存放过程中的氧，其作用是不同的。

前者可活化某些矿物的浮选；

后者只对矿物起氧化作用，如使煤变成氧化煤，增加矿物表面的亲水性使浮选难以进行.

煤的氧化及可浮性变化

（1）煤容易氧化，从而使表面的可浮性下降而影响浮出。

（2）煤表面有、无官能团是决定其能否氧化的主要因素。

（3）煤泥在水中浸泡氧化要比在空气屮氧化剧烈。

因此，煤泥的浮选以及煤泥水处理要避免煤泥在水屮浸泡吋间过长，以免影响其可浮性。

2、液相的浮选性质

1）水分子的结构特征：

（1）水分子是很强的极性分子；

浮选中的液相是水，水通常作为分离介质。

水是由两个氢原子和…个氧原子结合成水分子（也0）。

水分子的两个O—H极性共价键分布不对称，之间成105°

3'

的夹角；

氧原子核和氢原子核之间的距离为0.99X10'

10nno

因此，水分子是很强的极性分子。

水分子之间存在：

取向力、色散力、诱导力，合称为范德华力，数值为47.28kJ/moL且以取向力为主.

（2）水分子之间的氢键使水分子发生缔合

在水分子中氢和氧以共价键结合，由于氧的电负性比氢大得多，共用电子对就强烈地偏向氧原子，而使氢原子的核儿乎“裸露”出来，这个带正电荷的核，由于没有内层电子，不被其他原子的电子云排斥，能和另一水分子中氧原子上的独对电子相吸引，形成氢键，使水分子发生缔合作用。

由于这种缔合作用，当水分子在矿物表面形成水化层吋，就可以增加其水化层厚度。

2）水分子对矿物表面的作用

矿物碎裂后，断裂面上具有不饱和键。

若将断裂面置于水中，矿物表面的不饱和键与水偶极子发生作用，即水分子会根据矿物表面的极性不同在其表面形成水化层或水化膜。

水分子与矿物表面的这种作用会严重影响矿物与气泡的接触及其稳定性。

3）水的溶解能力

水会对矿物表面的一些离子溶解，从而改变矿物表面的化学组成、界面电性及液相的化学组成，结果也改变矿物在浮选过程中行为。

工业上的水不纯是由2个氢1个氧的分子组成，它还含有大量的其它离子，如Na+、Mg++、K+、Ca卄、C「、HC03—……等，以及其他有机质。

这些离子叫做难免离子，这些离子也影响浮选过程。

3、固相的浮选性质

1）矿物表面的极性及可浮性

矿物的表面性质是决定矿物向气泡附着难易程度的主要因素。

而影响矿物表面性质的主要因素又是矿物的化学组成和结构。

物质是由质点组成。

这些质点可以是分子、原子或原子团。

分子、原子或原子团以一定的键（作用力）互相结合。

这些质点在矿物内部可呈规则排列，称晶体；

也可呈不规则排列，则为非晶体。

正是由于矿物的这种不同的内部结构，才使其具有不同的表面性质和可浮性。

若按上述键能将物质分类，可以分为：

（1）离子晶体

（2）原子晶体（共价键型晶体）

（3）金属晶体（4）分子晶体

矿物表面键能的差异对矿物的可浮性有极大的影响。

当矿物表面具有较强的离子键和共价键时，其不饱和程度高，表面有较强的极性和化学活性，对极性水分子有较大的吸引力，那么，矿物表面就显示出亲水性，称之为亲水性表面，此时的矿物可浮性差。

当矿物表面是弱的分子键时，其不饱和程度较低，矿物表面的极性和化学活性均较低，对极性水分子的吸引力小，这种矿物表面具有疏水性，称之为疏水性表面，此时的矿物可浮性好。

煤是高分子聚合物，它的结构：

①是由若干个C组成的碳网结构，靠非极性共价键结合；

②在碳网四周是脂肪链、环烷炷类等；

③官能团：

主要是以氧为主的官能团。

结论：

①煤的结构单元内部是由非极性共价键（C-C）和弱极性共价键（C-H）结合的；

②煤的结构单元之间是出氢键、脂肪链、脂肪环等连接的，这些主耍是极性键。

2）煤的可浮性

①煤的主体是多苯芳香核，其化学性质不活泼，具有疏水性。

所以，煤的主要表面是疏水的。

②煤含有一定数量的极性矿物质，煤的芳香核碳网侧链上易生成含氧官能团，使煤的部分表面具有亲水性。

③煤表面的部分极性表面可通过杂极性分子捕收剂吸附，以提高疏水性。

④煤的变质程度影响煤的可浮性。

中等变质程度的煤具有最好的可浮性。

⑤煤表面氧化可浮性变差,煤在水中比空气中更易氧化。

二、浮选原理：

浮选一在水的悬浮液中，以矿物表面的物理化学性质差异为依据来精选固体矿物的过程。

浮选的发展简史：

从分选原理看分三个阶段：

表层浮选〜多油浮选〜泡沫浮选。

（1）表层浮选：

根据矿物的湿润性不同，把磨细的矿粉撒于水面。

疏水性的矿物漂在水面上作为精矿；

亲水性的浸没在水中即为尾矿。

（2）多油浮选：

利用矿物和脉石的亲水性和亲油性不同，加大油量与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的矿物刮出。

（3）泡沫浮选：

利用气泡携带矿物上浮。

吸附是浮选过程中相界面间相互作用的主要形式。

如起泡剂主要吸附在气一液界面；

捕收剂主要吸附在固一液界面；

乳化剂主要吸附在液一液界面；

矿浆中离子可吸附在不同界面。

吸附的结果导致相界面性质改变，使浮选过程得以调节和进行。

第二章浮选药剂

矿物能否浮选取决于其表面的润湿性。

而自然界的矿物绝大多数可浮性较羌，这就需耍添加药剂来改善矿物的表面性质，以达到能用浮选法分离的目的。

一、浮选药剂的类型：

1、按浮选药剂的作用分为三大类

1）、捕收剂一凡是能提高矿物表面的疏水性，增强矿粒与气泡的附着强度的一类物质叫捕收剂。

其主要作用发生在固-液界面上。

女口：

①捕收非极性矿物用的桂类油——煤油、轻柴油等；

②捕收硫化矿物用黄药、黑药等；

③捕收氧化矿物用的胺类、脂肪酸阳离子化合物等。

2）、起泡剂一凡是能促使空气在矿浆屮分散，产生有足够数量的、大小合适的、有…定稳定性气泡的一类物质叫起泡剂。

主要作用发生在气-液界面上。

如各种醇类、松油等。

3）、调整剂一能调整矿物的表面性质、调整矿物与其它物质的作用、调整矿浆性能的一类物质叫调整剂。

如活化或抑制气泡与矿物的粘附，调整矿浆的pH值等，它乂可以分为：

（1）抑制剂（depressants）-提高矿物表面的亲水性，消除捕收剂的作用。

如选多金属矿物时，第一段流程把所有的有用矿物都收集起来；

进一步分选各类矿物吋，需要把某些暂吋不选出的金属抑制，这就需要抑制剂。

（2）活化剂（activators）—能促使捕收剂和矿物作用，从而提高矿物可浮性的药剂。

一般为无机盐。

如ZnS直接浮选不容易浮起，利用CuS04作为活化剂，让其屮的Cu"

去吸附ZnS,再用黄药屮的ROCSS"

阴离子与Cu"

发生作用，起到捕收基的作用。

（3）介质pH值调整剂（pHregulators）—改变浮选介质的pH值，形成对某些矿物浮选有利，而对另•些矿物浮选不利的介质性质。

如利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。

一般用无机酸、碱类作为介质pH值调整剂。

（4）凝聚剂（Flocculants）和分散剂（dispersants）—调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。

如加入水玻璃等分散剂使高岭土分散。

浮选药剂的作用和分类不是绝对的，某些药剂在这种条件下属于此类；

而在另一条件下可能属于另一类。

2、按药剂的结构特点也可分三大类

1）、非极性药剂一如各种怪类。

作为非极性矿物的捕收剂。

2）、高分子化合物一如淀粉等。

3）、极性药剂一又可分为阳离子、阳离子、两性型、非离子型四类。

注意：

一般，煤泥浮选时不加抑制剂和调整剂，而只使用捕收剂和起泡剂。

二、捕收剂的分类：

捕收剂按其在水中的解离程度可分为两大类：

非离子型和离子型，如下图所示：

1、非离子型捕收剂分非极性捕收剂和酯类捕收剂

（一）非极性捕收剂

天然可浮性矿物的浮选一般用非极性桂类油作捕收剂。

作为非极性捕收剂的药剂主要是石油及焦油产品。

煤的浮选主要用这类捕收剂。

1）炷类油的作用原理

桂类油的碳链一般有11-18个C,其整个结构是对称的。

C-C以非极性键结合，C-H以弱极性键结合；

所有键饱和，靠色散力结合，很不活泼。

由于分子大，彼此间的色散力较大，因此不溶于水。

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2）坯类油捕收剂的作用：

（1）提高煤表面的疏水性。

煤的分子结构中，饱和姪类最疏水，碳网疏水第二，其表面只有少量的含氧官能团（极性基）不疏水。

而桂类油比煤更疏水。

所以煤粒吸附了桂类油分子后就更疏水。

（2）提高煤与气泡的附着强度。

姪类油亲气疏水。

煤水界面张力大，而煤油界面张力小，所以油会在煤粒表面自动散开，即在煤-气-水三相接触周边上形成油环，由此提高矿物与气泡的固着强度，从而提高煤的浮游能力。

（3）气絮团。

油分子之间靠自身的色散力有兼并的趋势，这使矿化了的气泡更易黏附在一起形成气絮团，而提高煤的升浮能力。

（二）酯类捕收剂

一般不溶或微溶于水，大多为油状液体。

与非极性桂油类捕收剂不同，它们是重金属硫化矿的捕收剂。

酯类捕收剂比较稳定，不易分解，浮选选择性好，且用量小，能适应酸性强的矿浆使用。

1）黄原酸酯类

从结构式看,它实际上是黄原酸中的一个H被另一个桂基R，所取代;

或者说是黄药中的金属离子被桂基R'

所取代。

黄原酸酯类捕收剂对辉钳矿有良好的捕收作用，对金属铜以及硫化后的孔雀石、赤铜矿浮选，效果要比黄药好，而且用量小，一般只有2-15g/t原矿。

而对黄铁矿的捕收能力很弱，所以对多金属矿物的浮选有良好的选择性。

2）、桂基硫代氨基甲酸酯

这类捕收剂对铜、锌、钳的硫化矿有较强的捕收能力，但对黄铁矿的捕收能力弱，选择性强。

在酸性介质中稳定，不易分解，还有较强的起泡性能。

用量小，仅为15-30g/t原矿，并常与黄药或黑药混合使用。

因不溶于水，使用时应加在球磨机中或乳化后直接加到矿浆中。

2、离子型捕收剂

（一）阳离子型（胺类）捕收剂

这种捕收剂的活性基团是阳离子，所以称之为阳离子捕收剂。

它们是由氨中氢原子被炷基取代的数日不同，可得到不同的胺。

选矿上常用的是第一胺，它与母体氨的性质相似，其水溶液呈碱性。

r-nh2在酸性介质中：

r-nh2+h-r-nh