[學習]浮選-選礦專業(yè)教材講座

1、,浮選 網(wǎng)絡(luò)培訓教材 www.mining120.com,,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 習 方 法,理論聯(lián)系實際天道酬勤善于思考，要多問“為什么？”動手做實驗，不怕吃苦,相關(guān)的課程,《物理化學》 《表面化學》《膠體化學》 《流體力學》《無機化學》 《有機化學》《礦石學基礎(chǔ)》 《分析化學》,成績評定

2、,1、平時作業(yè)占5%2、平時提問占5%3、實驗課（包括實驗報告）占20%4、考試成績占70%,第一章 浮選基本概述,第一節(jié) 浮選及浮選過程第二節(jié) 浮選發(fā)展歷史第三節(jié) 浮選的特點第四節(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,1、什么是浮選？浮選是利用礦物表面物理化學性質(zhì)的差異，使礦物顆粒選擇性地向氣泡附著的選礦方法。 對浮選有較大影響的表面性質(zhì)主要有：濕潤性、電性、吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等

3、等。,第一節(jié) 浮選及浮選過程,2 老的浮選概念,主要有三種： 1 全油浮選：1860年由英國人Willian Haynis首先取得專利權(quán)。 分選作用主要在油-水界面發(fā)生，疏水礦粒進入油相，親水礦粒進入水相。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

4、因其是在兩相界面發(fā)生，因此又稱為界面浮選。 3 泡沫浮選：1902年由Potter首先取得專利權(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。,3 礦物的浮選過程 （礦物是怎樣浮選的）,碎磨—攪拌槽（加藥劑，礦物顆粒與藥劑作用）—浮選機（攪拌使礦漿懸浮，產(chǎn)生細小氣泡）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）—

5、產(chǎn)品脫水（濃縮、過濾、有時也干燥）,礦物的浮選過程是在固（礦物）、液（水）和氣（氣泡）三相界面上進行的，進行這一過程的關(guān)鍵在于：礦物表面性質(zhì)（潤濕性）差異，從礦漿中析出足夠量的穩(wěn)定而細小的氣泡；有用礦物（欲浮礦物）有充分的機會與氣泡群碰撞，并牢固地粘附在氣泡上被浮到礦漿的表面，脈石礦物雖有機會與氣泡碰撞，但不粘附，遺留在礦漿中，在這里氣泡是分選的媒介，同時又是運載工具。,第二節(jié) 浮選發(fā)展歷史,自1906年發(fā)布第一個具有現(xiàn)代泡沫浮選特征的

6、專利（Sulman and pickard,美國專利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。可應(yīng)用于以前認為沒有工業(yè)利用價值的低品位的及結(jié)構(gòu)復雜的礦物。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0.3~0.01mm（對煤炭0.5~0.03

7、mm）超出此粒度范圍泡沫浮選的效果很差。,浮選領(lǐng)域的進展,近二三十年來，浮選領(lǐng)域的進展是：1.       浮選機的不斷改進和大型化2.       新藥劑、新工藝不斷涌現(xiàn)3.       浮選理論的研究不斷深入,二 浮選發(fā)展歷史,同時，隨著化學工業(yè)的發(fā)

8、展，人們開始設(shè)想用化學試劑來改變礦物的可浮性，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。從而擺脫了競相爭艷的局面，以至于當我們現(xiàn)在談到浮選是一般都是指泡沫浮選,二 浮

9、選發(fā)展歷史,⑷1925年至今，是泡沫浮選在理論與實踐上蓬勃發(fā)展時期。1930年起，對各種礦物的可浮性開始進行全面的研究；1940年前后開始了煤泥的大規(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，浮

10、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) 浮選的特點,⑴應(yīng)用廣泛；⑵分選效率高、富集比高；⑶有益于礦產(chǎn)資源的綜合利用；⑷分選粒度細，前途廣闊，處理細粒浸染的礦物特別有效。 浮選是資源加工技術(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，同時可加工處理二次資源及非礦物資源

11、。涉及無機化學、有機化學、表面化學、電化學、物理化學等幾乎整個化學學科領(lǐng)域，形成了浮選電化學、浮選溶液化學、浮選劑分子設(shè)計、浮選表面化學等交叉學科領(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。,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十億噸。可以肯定的說，浮選法是一種最重要的選礦方法，預計今后還會得到更廣泛

12、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?！?對貧礦、細粒礦、雜礦石有更大適應(yīng)性。目前，回收率＜60％的項目都被禁止，已從礦業(yè)擴展到其他領(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、陽極泥等的浮選、錳礦石中伴生Ag(740g/t)的富集回收。,工業(yè)廢物及廢水（二次資源）：自然礦產(chǎn)

13、的最大特點是數(shù)量的有限性和開發(fā)的一次性，因此“資源的循環(huán)使用”是最大的節(jié)約。“三廢治理，環(huán)境保護”是目前全世界共同關(guān)心的問題。例如，我國全國固體廢料已堆有80多億噸，占地90多萬畝，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，省外已蓬勃開展。以貴鋁為例，目前已堆存200萬噸，每年排放15萬噸，堆場建設(shè)費6元/噸。,貴州省礦產(chǎn)資源豐富，在貴州這

14、僅占全國總面積1.84%的地方，至今發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)達110種以上，發(fā)現(xiàn)各類礦床、礦點3000余處。其中76種已程度不同地探明了儲量，全省探明儲量的產(chǎn)地達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。根據(jù)全國保有儲量對比排序，貴州有40種礦產(chǎn)排列全國前十位，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)價值3億萬元以上，人均8.2萬元，居全國第八位，單位國土面積的礦產(chǎn)潛在價值和人均占有量，高

15、于全國平均水平，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) 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)勢礦產(chǎn)資源卻未能得到充分和合理的開發(fā)利用，資源優(yōu)勢未能變成經(jīng)濟優(yōu)勢，大量的礦產(chǎn)資源流失。 長期以來，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，導致我省礦產(chǎn)資源存在有用成分回收率低、綜合利

16、用率低、儲量利用率低等問題，且大量難選礦產(chǎn)資源成為“死寶”而未得到利用，僅資源回收率就只有國家規(guī)定回收指標的三分之一。我省現(xiàn)階段礦業(yè)發(fā)展的狀況與一個礦產(chǎn)資源大省的地位不相稱。,目前資源的合理開發(fā)、能源的高效利用和生態(tài)環(huán)境的改善已成為促進經(jīng)濟和社會協(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，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

17、支柱產(chǎn)業(yè)，也是現(xiàn)實優(yōu)勢資源，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)開發(fā)中的地位,我省煤炭資源儲量大、種類全、埋藏淺、煤質(zhì)優(yōu)良，被譽為“江南煤?！保禾績α刻幵谌珖谖逦?，達492.48億噸，煤炭的蘊藏量為江南9省之和，含煤地層主要為二疊系上統(tǒng)，含煤面積7萬平方公里。2005年我省生產(chǎn)原煤1.08億t，在全國排第六位，具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢，目前已開發(fā)利用儲量占總儲量的12%，后備儲量較大。當前，要發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，為煉焦工業(yè)提

18、供原料，必須進行選煤，選煤具有很大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，隨著“西電東送”作為西部大開發(fā)的一項重要戰(zhàn)略措施的實施，發(fā)展選煤業(yè)可加強我省能源優(yōu)勢。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,隨著國家對環(huán)境保護的重視，特別是對大氣中二氧化硫造成的酸雨污染更為關(guān)注，對生產(chǎn)煤層硫分大于3%的礦井，逐步實行限產(chǎn)或關(guān)停，新建、改造含硫分大于1.5%的礦井，應(yīng)當配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的煤炭洗選設(shè)施，另外,在我國各大、中城市，以及經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，一般要求硫分介于0.5～

19、1%，灰分小于20%，而從我省煤炭資源賦存情況來看，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力煤選煤廠外，其余均為煉焦煤選煤廠，在今后一段時間內(nèi)將會建設(shè)一批選煤廠。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,貴州磷礦分布廣泛，全省46個縣市均有產(chǎn)出，以甕福、開陽、織金最為豐富，現(xiàn)有儲量26億噸，占全國總儲量的1/6，排名全國第三位，全省磷（P2O5）含量平均達22%，甕福磷礦是國內(nèi)少有的特大型中

20、低品位磷礦石礦山，是我國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)有儲量占全省總儲量的1/3。這些礦石都必須經(jīng)過選礦才能得到含P2O5大于30%的富礦；織金磷稀土礦13億噸的儲量（平均品位僅18%左右），也因礦物加工技術(shù)問題未解決而無法進行伴生稀土的綜合回收；開陽的磷礦石原礦品位一般都在30%以上，暫時不需要選礦。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,截止1999年底，我省鋁土礦保有儲量尚存4億噸，能經(jīng)濟地開發(fā)利用的露

21、采儲量只有1億噸。按國家規(guī)定的回收率，以2005年達到年產(chǎn)400萬噸礦石的規(guī)模計算，這1億噸露采儲量尚可滿足25年的需求，我省非國有礦山資源回收率不足20%，如果繼續(xù)用這種方式，按每年400萬噸礦石的需求量開采，則保有的1億噸露采儲量只能維持5年，5年以后我省的鋁業(yè)就成無米之炊了，年產(chǎn)45萬噸的規(guī)模的貴州鋁廠存在很大的供礦危機，并且在現(xiàn)有的鋁土礦露采儲量中,大部分為A/S在5—6、Al2O3〉58%的普鋁礦石，貓場的地下礦床，A/S大部

22、分在8以上，但含硫大于0.7%，這類礦石資源難于滿足氧化鋁拜爾法生產(chǎn)，必須通過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8—10，含硫小于0.5%。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,黃金：貴州是國內(nèi)首先發(fā)現(xiàn)的有工業(yè)價值的微細粒金礦省區(qū)，屬產(chǎn)金大省，主要有紅土型和卡林型兩類金礦，卡林型金礦進一步分為以沉積巖和火山碎屑巖為容礦巖石兩種類型。 現(xiàn)已探明儲量150噸，遠景儲量500噸，全省黃金資源主要以微細粒

23、浸染型原生金礦為主，除少部分為砂金礦(如天柱金礦等)及氧化礦(如老萬場金礦、紫木凼金礦上部氧化礦)外，90%以上屬微細粒浸染型原生金礦，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個較大礦床。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,作為全國黃金十大重要生產(chǎn)基地之一，國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)劃目標中指出，

24、計劃五年內(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)濟增長點予以重視和培育,目的就是要通過發(fā)展黃金,振興地方經(jīng)濟,富民興黔,投向方興未艾的貴州黔西南微細粒金和黔東南巖金的開發(fā),促使貴州黃金工業(yè)實現(xiàn)從資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為工業(yè)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢的戰(zhàn)略升級。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,銻礦：30多萬噸的儲量，主要分布于晴隆、獨山、三都 ，但是，晴隆的銻礦資源已枯

25、竭，入選的礦石品位越來越低，氧化率越來越高，對現(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。可以預計，作為生產(chǎn)硫酸原料的硫鐵礦資源的開采利用將得到較快的發(fā)展。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(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、藍晶石類礦物、白云石、黃石、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

26、噸的非金屬礦開采量，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“低價賣出原礦而高價買入加工產(chǎn)品”的現(xiàn)象，也有“一流的資源、二流的價格、三流的技術(shù)”之說。 今后十年，我國非金屬礦將優(yōu)先發(fā)展國內(nèi)急需、國際市場暢銷、創(chuàng)匯率高的產(chǎn)品，包括：飾面石材、高嶺土、石墨、膨潤土、重晶石、石棉、石膏、硅灰石。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,工業(yè)廢渣：目前資源的合理開發(fā)、能源的高效利用和生態(tài)環(huán)境的改善已成為促進經(jīng)濟和社會

27、協(xié)調(diào)發(fā)展的重要因素，我省每年排放工業(yè)廢棄物3000萬噸，(其中化工渣占500—600萬噸)，累計占地近900萬平方米。以粉煤灰為例，我省粉煤灰的年排量將近400萬噸,粉煤灰綜合利用率僅30%左右，而在上海等地區(qū)已超過100%，粉煤灰原灰供不應(yīng)求(80—90元/噸)，而貴陽電廠的粉煤灰僅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20%以上，不能綜合利用，這就需要浮選技術(shù)來進行分選，

28、才能資源化和建材化。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,城市垃圾：城市垃圾每年以10%的速度增長，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)開發(fā)中的地位,西部大開發(fā)提出要利用自然資源優(yōu)勢，發(fā)展特色經(jīng)濟和優(yōu)勢經(jīng)濟，特別是科學合理地開發(fā)利用和有效保護礦產(chǎn)資源和能源，變礦產(chǎn)資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢，這預示著我省的礦業(yè)生產(chǎn)在今后相當長的一段時期內(nèi)將有長足的發(fā)展，這同時要求我省的礦業(yè)技術(shù)必須緊緊跟上經(jīng)濟發(fā)展的步伐。礦業(yè)的發(fā)展，依賴于

29、礦產(chǎn)資源的儲量和高效的開采技術(shù)及深加工技術(shù)。在中國西部地區(qū)外商投資優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)目錄中，貴州省的11個優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)中就有5個產(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)開發(fā)及產(chǎn)品生產(chǎn)。,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,,,,,,,,,針對我省礦產(chǎn)資源特點，發(fā)展具有貴州特色的浮選技術(shù)，實施將生物技術(shù)用于傳統(tǒng)礦業(yè)，可大大解決環(huán)境污染問題。加強浮選技術(shù)，在貴州西部大開發(fā)中依靠礦產(chǎn)品產(chǎn)值作為新的增長點發(fā)揮作用，提高社會效益和經(jīng)濟效

30、益。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,浮選已從一門純工程技術(shù)向工程科學轉(zhuǎn)化,目前,浮選的三大理論(潤濕理論、吸附理論及雙電層理論)已經(jīng)初步形成。 隨著我國工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，對金屬的需求量也越來越大，而礦產(chǎn)資源屬不再生資源，礦業(yè)開采的礦床趨勢朝著貧、細、雜方向發(fā)展，礦石的分選難度也必將越來越大，因此，可以預見浮選法的應(yīng)用前景也將在一定時期內(nèi)更加廣闊。,,四 浮選在貴州的礦產(chǎn)開發(fā)中的地位,小 結(jié),近二三十年來，浮選領(lǐng)域的進展是：1.

31、0;      浮選機的不斷改進和大型化2.       新藥劑、新工藝不斷涌現(xiàn)3.       浮選理論的研究不斷深入,第二章 浮選理論,本章重點：礦粒為什么能選擇性的向氣泡附著？在什么條件下發(fā)生附著？,第一節(jié) 浮選理論之一 ------潤濕

32、理論,潤濕是自然界常見的現(xiàn)象。任意兩種流體與固體接觸，所發(fā)生的附著、展開或浸沒現(xiàn)象（廣義的說）稱為潤濕過程。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，這是一種物理過程，且是可逆的。如浮選過程就是調(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)的過程(即潤濕過程) 。,判斷礦物表面潤濕性的大小,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

33、水性與疏水性強弱程度的一個物理量。成為衡量潤濕程度的尺度，它既能反映礦物的表面性質(zhì),又可作為評定礦物可浮性的一種指標。,接觸角的大小與 固-氣 (γSA), 固-液(γSW) 以及 液-氣(γ WA) 界面的表面張力有關(guān)，平衡狀態(tài)時如右圖所示。接觸角的定義當氣泡在礦物表面附著（或水滴附著于礦物表面）時，一般認為其接觸角處為三相接觸，并將這條接觸線稱為“潤濕周邊”，在接觸過程中，潤濕周邊可以是移動的，或者變大，或者縮小，當變化停止時，

34、表明該周邊上的三相界面的自由能（以界面張力表示）已達到平衡，此時在潤濕周邊上任一點處，自液－氣界面經(jīng)過液體內(nèi)部到固液界面的夾角叫“平衡接觸角”（簡稱接觸角），用θ表示。,,,,,,γSA,Air,θ,,Solid,γWA,γSW,,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。,,,,,,,,,,,,,,,,,,礦物表面鍵性與潤濕性關(guān)系,經(jīng)破碎解離出來的礦物表面，由于晶格受到破壞，表面有剩余的不飽和鍵能，因此，具有一定的“

35、表面能”。這種表面能對礦物與水、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：（１）離子鍵或離子晶格：如ＣａＦ２、ＣａＣＯ３、ＰｂＣＯ３ＰｂＳＯ４、ＣａＷＯ４ 、 ＣｕＣＯ３．Ｃu(OH)２、ＺnS、ＺｒＳｉＯ４、ＮａＣｌ.（２）共價鍵或共價晶格：如金剛石、ＳiＯ２、ＴiＯ２ＳnＯ２,斷裂規(guī)

36、律,a．與內(nèi)部一致b．沿弱鍵斷裂（鍵長愈長，鍵性愈弱）如：石墨的層與層之間距離為3.39Ａ0，而層內(nèi)碳原子間距離僅為1.42Ａ0，所以易于沿層片斷裂。,作業(yè)思考題,如何評價和確定礦物表面的潤濕性差異？試畫出水滴附著于礦物表面時，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，固體的潤濕性怎么樣？簡述礦物表面鍵性與潤濕性的關(guān)系,,,,,,,第二節(jié) 浮選理論之二 -----雙電層理論,一、雙電層結(jié)

37、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，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，稱為“定位離子層”或“雙電層內(nèi)層”。一般認為，對于氧化礦、硅酸鹽礦物定位離子是H+和OH-，對于離子型礦物、硫化礦礦物定位離子就是組成礦物晶格的同名離子。。,本體溶液,雙電層,表面電位,圖：雙電層模型,ξ電位,圖中緊密層（或稱Stern層）：礦表到

38、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配衡離子的有效半徑（δ）。圖中擴散層（或稱Gouy層），兩層的分界面為緊密面。當?shù)V物-溶液在外力下作相對運動時，緊密層中的配衡離子因牢固吸附會隨礦物一起移動，而擴散層將沿位于緊密面稍外一點的“滑移面”移動。2、電位⑴表面電位（ψ0）：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)。,,對于導體和半導體，可將礦物做成電極測出ψ0對于非導體可用能斯特

39、公式求出：,ψ0=,其中：、 ----為溶液中正、負離子的活度，濃度稀時可用濃度代替。 ----為ψ0=0時正、負離子的活度，濃度稀時可用濃度代替。⑵斯特恩電位（ψδ）：緊密面與溶液之間的電位差。⑶動電位（ξ）：是指當?shù)V物-溶液在外力下作相對運動時，滑移面上的電位。也稱“電動電位”、“ξ-電位”。,,,,,,,,3、零電點與等電點（1）零電點（PZC）：是指當ψ0為零（或表面凈電荷為零）時，溶液中

40、定位離子活度的負對數(shù)。（2）等電點(IEP)：是指當沒有特性吸附時，ξ電位等于零時，溶液中定位離子活度的負對數(shù)。 零電點與等電點的聯(lián)系：動電位ξ的正負由ψ0來決定；ψ0=0，ξ必為零，反之則不然；無特性吸附時，純水中測得ξ=0，即可作為ψ0=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:通過浮選藥劑，使礦物疏水或親水的程度。研究礦物表面電性，對浮選研究通常有兩個

41、 目的：一是為浮選藥劑作用機理提供依據(jù)；二是判斷礦物可浮性。。1、礦表電性與可浮性關(guān)系。 pH>PZC 礦物表面帶負電 有利于陽離子捕收劑吸附 pH<PZC 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

42、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),采用陽離子捕收劑可以捕收高嶺石.但是,要進一步實現(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.,第三節(jié) 浮選理論之三 -------吸附理論,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，吸附質(zhì)從各體相向表面濃集的現(xiàn)象。吸附過程總是發(fā)生在各相的界面上。

43、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-氣各相界面上的復雜物理化學過程，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吸附兩大類，但由于浮選藥劑種類繁多，不同種的藥劑可以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如下：,,一、浮選藥劑在礦物-水溶液界面的吸附類型1、按吸附物的形態(tài) ⑴分子吸附；被分散

44、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，主要是各類烴類油的吸附。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、羧酸類、胺類）在水溶液中的溶解，其未溶解的分子在固-液界面的吸附，起泡劑分子在液-氣節(jié)面的吸

45、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)象的濃度稱為臨界膠束濃度，CMC。半膠束濃度通常遠比臨界膠束濃度?。ǖ陀?-2個數(shù)量級）。半膠束吸附的結(jié)果可以改變礦表的“ζ電位”的符號。 浮選中，利用半膠束吸附原理，加入長烴鍵中性分子，?？纱龠M半膠束的發(fā)生從而達到：1）減少捕收劑用量；2）增強疏水性（消除極性端之間斥力。半膠束吸附通常在“Stern”層發(fā)生。,⑷捕收劑及其與礦漿中反應(yīng)產(chǎn)物在礦物

46、表面的吸附。2、按吸附方式⑴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同電荷符號的離子發(fā)生等當量交換而吸附在礦表上，這種交換吸附在浮選中是較常見的。）如Cu2+活化ZnS：ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+⑵競爭吸附：礦漿溶液中存在多種離子時，它們在礦表的吸附?jīng)Q定于它們對礦表的活性化及在溶液中的濃度，即決定于相互競爭。,⑶特征吸附：礦表對溶液中某種組分具特殊的親和力，而發(fā)生的吸附稱

47、之為特征吸附。特征吸附通常是由靜電力和化學鍵共同作用引起的，與靜電吸附相比，它具有較高的選擇性，吸附不完全依賴表面電荷。對礦表有特別親和力而又非化學吸附的某些離子稱為特征吸附離子（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)生過電現(xiàn)象，從而可以改變“ζ電位”的符號和大小。半膠束吸附可以認為是特征吸附的一種特例。,3、按雙電層中吸附位置 ⑴雙電層內(nèi)吸附（定位吸附）；所謂“內(nèi)層”

48、，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ψo(數(shù)值和符合）。如：同名離子，H+、OH-，及可類質(zhì)同象離子等。⑵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，與表面電荷反號的配合離子均可發(fā)生這種吸附，吸附的結(jié)果，只改變“ζ電位”的大小,4、吸附本質(zhì)⑴物理吸附：由分子鍵力（包括電性力）引起的吸附，其特征是

49、：吸附熱?。〝?shù)千卡/克--十幾千卡/克），具可逆性，常為多層吸附，無選擇性，吸附速度快；⑵化學吸附：由化學鍵力引起的吸附，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，強選擇性，吸附速度慢；（溶度積規(guī)則）,浮選化學吸附圖解法,根據(jù)化學吸附理論，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）可用來研究化學吸附的浮選劑與礦物的作用，進而認識和解決礦物的

50、分選問題。,PH-PMn+圖（Bjerrum圖）,雙對數(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爭情況下優(yōu)先發(fā)生哪種反應(yīng)。,PH-PMn+圖在化學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爭情況。（2）各種離子作用的分界線與A線的交點，表示該離子起浮選作用的PH上限，超過此交點的PH

51、，就會形成氫氧化鉛沉淀。（3）對同一藥劑離子來說，由于與鉛離子作用產(chǎn)物的溶解度積是常數(shù)，所以當藥劑用量增加時，則該藥劑起作用的分界線將向下移動，浮選PH上限也增大，說明藥劑用量將影響各種藥劑與礦物的作用效果。,溶解度圖（化學吸附理論的另一種表示方法）,表示溶液中各種化學吸附反應(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照，來闡明浮選機理。,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大，這是因為實際

52、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、化學不均勻性和物理化學不均勻性（半導體），從而使其可浮性發(fā)生各種各樣的變化。,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，均對浮選性質(zhì)發(fā)生影響。不僅已證明晶格缺陷、雜質(zhì)、半導體、位錯等直接影響可浮性，并可用這些性質(zhì)來解釋浮選劑與礦物表面的作用原理。此外，還研究過加入雜質(zhì)或浸除表面雜質(zhì)、用放射能照射、加熱或加壓等方式來改變晶格缺陷及位錯，從而人為的改變礦物可浮性。,提

53、 問,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。目前國內(nèi)外對粉煤灰分選及產(chǎn)品應(yīng)用作了大量研究工作，并已取得一定進展。在此對一些產(chǎn)品的分選方法作一簡要介紹 。,一、從粉煤灰中選炭,電廠鍋爐在燃用無煙煤和劣質(zhì)煙煤的

54、情況下，由于經(jīng)濟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，一般波動于8％一20％。全國每年從電站粉煤灰中流失數(shù)百萬噸的純炭，不但使煤炭資源白白流失，造成極大的浪費，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，會造成粉煤灰綜合利用困難，影響了粉煤灰資源的開發(fā)，不利于環(huán)境保護。,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作用

55、下，因灰與炭導電性能不同，而進行分離的方法。粉煤灰是非導體物料(比電阻1010—10120·咖)，炭粒是良導體物料(比電阻為10‘一1050·on)。在圓形電暈電場中，當粉煤灰獲得電荷后，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，被拋入導體產(chǎn)品槽中，而非導體的粉煤灰所獲電荷在表面釋放速度較慢，故在電場力作用下，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體產(chǎn)

56、品槽中，從而達到灰炭分離。,選炭后各產(chǎn)品的應(yīng)用,經(jīng)過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(FeS2)、赤鐵礦(Fe203)、褐鐵礦(2Fe203·3H20)、菱鐵礦((FeCO3)等。煤炭經(jīng)過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)磁選機選出。,(1)熟料燒成。

57、主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5Ca0·3Al2O3，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2Ca0·Si02。這便為溶出Al2O3創(chuàng)造了必要的條件。(2)熟料自粉化。當熟料冷卻時，在650℃溫度下，C2S由β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200號篩孔；,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)

58、 粉煤灰中一般含有50％一80％的空心玻璃微珠，其細度為0.3—200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：即空心漂珠(簡稱漂珠)和厚壁型空心微珠(簡稱沉珠)。沉珠與漂珠相比具有壁厚、密度大、強度高、耐磨性好的特點。漂珠的壁厚為其直徑的5％一8％，壁上有細小針孔，珠壁密度為480kg／m3。沉珠壁厚為其直徑的30％，珠壁密度為800kg／m3。沉珠一般可承受7—14

59、MPa的壓力，最高能承受70MPa的壓力。,空心微珠各項物理性能,密度 /gm-3 ：0．43—0．72 堆密度 ／gm-3 ：250—400 熔 點 /°C :＞1430 室溫下比 電阻/ Ωcm : 9，9×1011 抗壓強度 ／Pa :137×106— 686×106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、耐火、防

60、火、隔熱保溫等建筑材料的原材料； (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)可作為石油精煉過程中的一種裂化催化劑； (4)可與一些樹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合表面材料；,空心玻璃微珠的應(yīng)用,(7)作為高級噴涂材料和防火涂料的填充材料 (8)用于制汽車剎車片、軍用摩擦片及石油鉆機剎車塊等

61、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。一是干法機械分選法；二是濕法分選法。這兩種選取方法，在實際中都是可行的，根據(jù)具體情況采用。,(1)干法機械分選,在國內(nèi)，采用于法機械分選方法中，有重離篩系的分選空心微珠設(shè)備。目前已初具規(guī)模，每天可以處理30t的粉煤灰。 這套分選工藝包括提選空心玻璃微珠，并且可以選

62、鐵、選碳以及進行空心玻璃微珠的多種粒徑分級。 空心玻璃微珠分選裝置由分選器、分離器和收集器三個主要部分組成。,分選器,分選器是采用重力分離的方法。分選器是由三個大小不等的沉降箱所組成，在每個沉降箱的下部，都設(shè)有卸料裝置。當含有粉煤灰的氣流由進氣管道進人沉降箱時，由于氣流通道斷面的增大，使氣體流速迅速下降，粉煤灰借本身重力的作用，有一部分逐漸下落到沉降箱中。根據(jù)等降原理，較重的粗顆粒，蜂窩狀的玻璃體、石英、莫來石、實心

63、珠、鐵球和大顆粒炭粒等大部分都分別沉降在分選器內(nèi)；還有大部分細小的空心玻璃微珠、超細微珠等隨氣流進人分離器。,分離器,分離器是利用氣流旋轉(zhuǎn)過程中作用于顆粒上的慣性離心力，使顆粒從氣流中分離出來。分離器的主要形式為旋風分離器組，由沉降箱通道末選下來的細小空心微珠，隨氣流進入分離器，經(jīng)過兩級旋風分離器組的分選，能將大部分細小的空心玻璃微珠分選出來；余下極少量的超細微珠隨氣流最后進入收集器。,收集器,收集器在分選裝置的末端，它既是凈化處理

64、的裝置，又是回收超細微珠的收集器。本工藝采用的是脈沖袋式收集器，它能將由分離器末選下來的超細微珠絕大部分收集起來。,(2)濕法分選空心玻璃微珠,在濕法分選空心玻璃微珠的工藝中，在國內(nèi)有用浮選法、溜槽法及分選單體礦物的重液變溫法等。某廠用浮選分離方法回收產(chǎn)率為22．2％的高檔空心玻璃微珠及產(chǎn)率為9．23％的中檔空心玻璃微珠。,粉煤灰是“寶貴的資源”,粉煤灰象鐵礦、鋁土礦、粘土礦一樣，是一種寶貴的資源，若不進行合理有效的徹底利用，它將惡化我

65、們生態(tài)環(huán)境，威脅人類的生存。1976年3月在美國召開的第四屆國際灰渣利用會議上，Ronald E.Morrison 設(shè)想了一個“灰渣再循環(huán)聯(lián)合企業(yè)”。這個企業(yè)與一家2600MW的電廠相鄰，并以它所排放的灰渣為原料進行加工。這個電廠年產(chǎn)灰渣約110萬噸，將它按美國的典型粉煤灰組成及其百分數(shù)計算即得各組分的含量。,美國粉煤灰典型組成,二氧化硅：占45.7%，50.27萬噸氧化鋁：26%，28.6萬噸氧化鐵：17.1%。18.81萬噸

66、氧化鈣：3.8%，4.18萬噸三氧化硫：2.6%。2.86萬噸氧化鉀：1.5%，1.65萬噸氧化鈦：1.2%，1.32萬噸氧化鎂：1.2%，1.32萬噸氧化鈉：0.6%，0.66萬噸五氧化二磷：0.3%，0.33萬噸,企業(yè)生產(chǎn)過程,第一、灰渣經(jīng)過該聯(lián)合企業(yè)的金屬氧化物分離廠，該廠有破碎系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、混合系統(tǒng)和密度控制系統(tǒng)，通過磁力型、氣力型和機械型的分離器，以及酸槽攪拌和連續(xù)離心機，將灰渣分離成上述組分；第二、用一臺輸送

67、機將50.27萬噸二氧化硅和4.18萬噸氧化鈣送到另一個廠的料倉內(nèi)，用來生產(chǎn)玻璃制品、特殊用途的超級輕質(zhì)骨料、塑料和涂料的特殊填充料、無收縮型砂、高溫耐火材料（耐火砌塊和耐火澆鑄料）、玻璃鋼絕緣材料和多種建筑砌塊；,實驗一 粉煤灰浮選速度的試驗,一、實驗?zāi)康模?1)了解烴類油捕收劑和起泡劑對粉煤灰的浮選作用。(2)了解浮選速度對粉煤灰浮選的影響。,二、實驗設(shè)備、用具、礦樣、藥劑,XFD型浮選機（3升）XTLZ-Φ260/Φ20

68、0真空過濾機CS101電熱鼓風干燥箱FA2004電子天平注射器（包括微量注射器）秒表、濾紙、粉煤灰（貴州）輕柴油起泡劑BK204,三、實驗內(nèi)容及步驟,1.每次稱取干礦樣1000g，礦漿濃度30%。采用“一次粗選”的流程，添加輕柴油800 g/t，BK204600 g/t。添加藥劑體積的折算方法：根據(jù)d輕柴油＝0.836g/cm3，d BK204＝0.88g/cm3則 ＝ x＝＝0.4g所需添加的輕

69、柴油的體積數(shù)V柴＝＝0.479ml（對應(yīng)800g/t）所需添加的起泡劑的體積數(shù)V起泡＝＝0.682ml（對應(yīng)600g/t）2、分別刮取第一分鐘、第二分鐘、第三分鐘、第四分鐘、第五分鐘、第六分鐘的粗選精礦，烘干稱重。3、制樣，混勻縮分樣品（-80目）。4、分析各產(chǎn)品的灰分。,四、列表記錄實驗結(jié)果,分散與聚集,在浮選體系中，由于微米粒級的礦粒質(zhì)量小，表面能高，表面電荷和比表面積大等原因，故浮選效果很差。隨著礦物資源的大規(guī)模開發(fā)和利用

70、，“貧礦、細粒礦和復雜有用礦物人選比例逐年增大，微細粒浮選作為世界難題，得到了很多研究，產(chǎn)生了許多細粒分選新工藝，這些新工藝的特點主要包括“調(diào)?！焙汀罢{(diào)泡”三方面?！罢{(diào)粒”是使微細粒級聯(lián)合，合并成較粗顆粒，以適應(yīng)常規(guī)浮選方法，“調(diào)泡”則是將氣泡尺寸變小，從而適合于微細粒級的浮選特性。以“調(diào)?！睘榛疽罁?jù)形成的選礦工藝，如團絮浮選、載體浮選、選擇性絮凝分離等，其優(yōu)點是可用常規(guī)浮選的通用設(shè)備和流程，這表明，以“調(diào)?！?、“調(diào)泡”為基本方法的細