浮选全套教学教程整本书电子教案.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,浮 选,Interface separation and froth flotation,1,请读者本着批判的态度使用，作者水平有限，文中难免有的观点值得商榷，且一定存在笔误等错误。敬请斧正并告知，谢谢！,2,Introduction,绪 论,参考书：,资源加工学,，王淀佐等，科学出版社。,浮选理论与工艺,，胡熙庚，中南工业出版社，,矿物浮选原理,，卢寿慈编，冶金工业出版社，,浮选药剂,，思百熙，冶金工业出版社，,物理化学,、,表面化学与胶体化学,。,先修相关课程：,物理化学,表面化学,胶体化学,流体力学,无机化学,有机化学,矿石学基础,分析化学,3,Introduction,绪 论,一、本课程特点及学习方法,1,、课程特点,专业性强。,理论与实践联系性强。,知识面广，知识点多而零散,逻辑推理不如理科严谨，实践结论多,2,、学习课程的方法与要求,4,实验室浮选机,5,工业用浮选机,6,二、浮选概念及其历史沿革,1,、选矿及其意义（补充选矿基本术语）,2,、浮选概念,(,Definition),浮选：利用矿石中不同矿物表面性质的差异将有用矿物与脉石矿物分离的工艺。,涉及气,液,固三相界面，后面课程会详细了解。,也叫“浮游选矿”，主要指泡沫浮选。是按矿物表面物理化学性质的差异来分离各种细粒矿物的方法。,中心词：表面性质差异,包括：物理性质、化学性质等。如表面润湿性、表面电性，表面原子的化学键种类、饱和性、活性，与之相关的是吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等等。,与重选、磁选合称三大选矿工艺。,涉及：浮选理论，浮选药剂，浮选工艺流程，浮选设备等。,7,3,、浮选发展历史,我国古代文献中有多处记载了原始的浮选工艺方法。人们已认识到利用矿物的天然疏水性或亲水性（亲油性）的不同来提纯矿物原料。如古代“表层浮选法”。,1860,年英国人,Willian Haynis,首先取得,“,全油浮选法,”,专利权，油浮选,Pb,、,Zn,。分选作用主要在油,-,水界面发生，疏水矿粒进入油相，亲水矿粒进入水相。,1860,年,1902,年，全油浮选法为主要时期，效率底，耗油大。,1898,年,全油浮选的工业生产，用于工业生产处理澳大利亚大量重选铅锌尾矿。,20,世纪初,泡沫浮选法，提高了浮选效率。,1902,年,1912,年，除全油浮选外，出现了表层浮选和泡沫浮选，并不断改进、完善。,1902,年,皂类、油,硫化矿团粒浮选法；,同年,“,泡沫浮选法,”,由英国人,Potter,首先取得专利权。,1906,年发布第一个具有现代泡沫浮选特征的专利（,Sulman and pickard,美国专利,8351201/1906,）至今已有,百年,的历史。,8,1907,年,表层浮选法；,1907,年马克魁斯通（,Macquiston,）首先取得,“,表层浮选法,”,专利权。,1909,年,发现起泡剂。松油、醇类作起泡剂；,分选作用主要在水,-,气界面发生，疏水矿粒浮在水面上，亲水矿粒沉入水中。,以上两种浮选因其是在两相界面发生，因此又称为界面浮选。,1912,年,1925,年，是泡沫浮选与其他浮选竞争，并取得优势的时期。这一时期内：人们通过生产实践和反复的比较发现，由于气泡的引入是矿粒分选效率大为提高，尤其是,1910,年机械搅拌式浮选机的制造成功，,1912,年正式投入使用以后，人们开始偏向使用泡沫浮选。,1925,年捕收剂,“,黄药,”,被发现，标志浮选进入了,“,现代工业应用阶段,”,。,是泡沫浮选在理论与实践上蓬勃发展时期。,1930,年起，对各种矿物的可浮性开始进行全面的研究；,1940,年前后开始了煤泥的大规模浮选，使浮选的范围由硫化矿推广到氧化矿、非金属矿、以及现在的稀有金属矿。,分选作用主要在气,-,水,-,固三相界面发生，疏水矿粒念附气泡上浮，亲水矿粒留于水中。,9,10,现代浮选的发展成果,现在泡沫浮选已成为最重要的和应用最广泛的一种选矿方法。可应用于以前认为没有工业利用价值的低品位的及结构复杂的矿物。最初用于,硫化矿物,，逐渐发展到用于,氧化矿物,和某些,非金属矿物,和,煤炭、石墨,等。以至扩展到环保、化工、食品、材料、医药、生物等领域。但是常规的泡沫浮选有其局限性，它的有效分选粒度基本上在,0.30.01mm,（对煤炭,0.50.03mm,）超出此粒度范围泡沫浮选的效果很差。,大于,0.30.5mm,的颗粒，其它物理分选法有较好的适应性。近年发展起来的泡沫分离法（,foam fractionation,）对,0.51.0mm,的颗粒具有良好的应用前景。,小于,0.010.03mm,的微细颗粒迄今也已有一系列成功的分选工艺，近年来利用相界面实现分选的工艺过程发展到可以分离胶粒、离子、分子等更微小的颗粒领域，如电泳分离、离子浮选等。,11,4,浮选过程,得到合适矿浆,控制物理化学性质,得到泡沫产品,准备作业,调整作业,充气作业,12,4,、浮选的基本过程,矿浆,加药,浮选机,搅拌,空气介质,作用上浮,排出亲水底流、刮出泡沫,经过磨矿得到合适粒度的矿浆，送入搅拌槽中并填加浮选药剂，通过搅拌作用一段时间后，送入浮选机中，再引入空气介质，形成合适当气泡，在药剂作用下，疏水矿物附着气泡上升，并刮出泡沫，亲水性矿物随底流流走，使泡沫产品得以和底流产品分离。,13,5,、浮选的分类,(Classification),1,）按浮选方式分类：表层浮选，全油浮选，团粒浮选，泡沫浮选，凝聚絮团浮选。,2,）按有用矿物排出方式分类：正浮选、反浮选。,正浮选：泡沫产品为有用矿物，底流产品为脉石矿物。,反浮选：底流产品为有用矿物，泡沫产品为脉石矿物,3,）按分离颗粒大小：颗粒界面分选；离子界面分选。,颗粒界面分选：泡沫分离、表层分选、常规泡沫浮选、乳化浮选、载体浮选,高分子絮凝浮选、磁种分选、电泳分离等。,离子界面分选：电渗析法、离子泡沫分离、离子沉淀浮选、颗粒吸附浮选、溶剂吸收法、气泡分离法等。,14,6,、浮选的地位与特点,三大选矿方法之一，发展历程最短，但发展最快，应用前景越来越好。,原因：（随着人类发展）入选矿石逐渐贫化；矿石性质复杂难选；理论研究深入，可选矿物种类广泛；,优点：应用广泛；适应多种矿物。,缺点：成本高（较磁选、重选）；粒度要求严格（,0.3,0.01mm,）；药剂对环境有害。,15,界面分选的主要对象仍然是细粒、微细粒乃至胶态分散的各种矿产资源及二次资源，其次可用于各种水处理过程，在材料工业和化学工业中也有应用。,界面分选不仅可以处理小于,1mm,的各种粒状物料，也可以用于离子、分子、蛋白质、细菌等的分选。,现代浮选的应用领域已经不仅仅局限于矿物分离，在冶金、化学、造纸、农业、食品、医药、环保等领域均有广泛应用。,7,、浮选用途,(Application),16,8,、浮选研究的内容,矿物表面性质；药剂作用效果与机理；,浮选工艺；浮选机械；应用实践。,17,Chapter 1 Fundamental,第一章：浮选基本原理,第一节：矿物表面的润湿性与可浮性,一、润湿现象（,Wettability(Hydrophilicity)of mineral surface,）,1,、润湿概念：,也叫做“,浸润,”：液体与固体表面之间的相互作用叫润湿。这种相互作用叫做润湿作用，发生润湿作用的现象叫做润湿现象。,18,矿物按润湿性分类：,1,）亲水性矿物：如石英，磁铁矿。,2,）疏水性矿物：如石墨、滑石。,3,）中等润湿性矿物：如硫化铅，辉铜矿。,2,、润湿性,液体与固体表面作用的强度叫润湿性。,通常液体指“水”。,19,gas,liquid,s,固体浸润过程,20,三种类型矿物与水的相互作用示意图,21,固相,液相,气相,22,二、接触角与矿物表面润湿性的度量,1,、接触角（,contact angle,）,Contact Angle Between Bubble and Particle in Water,The contact angle can be related with the interfacial tensions at the solid-air(,Sg,),solid-water(,Sl,)and water-air(,lg,)interfaces at equilibrium as in figure.,Contact angle between air bubble,and particle in water,gl,sl,sg,Air,Water,Solid,23,定义,接触角（,）,：在三相体系中，气泡在矿物表面粘附，当这种粘附达到平衡后，形成稳定的三相周边，在周边上任意一点分别引出液气界面和固液的切线，切线间的夹角就叫做接触角。用,表示。,接触角与矿物表面可浮性及润湿性的关系如下：,大，可浮性好，润湿性弱。亲水性弱。,小，可浮性差，润湿性强。亲水性强。,因此可以通过测定,来判定矿物的可浮性。一般用纯矿物来测定。,24,部分矿物的接触角,矿物名称,0,矿物名称,0,硫,78,黄铁矿,30,滑石,64,重晶石,30,辉钼矿,60,方解石,20,方铅矿,47,石灰石,0,10,闪锌矿,46,石英,0,4,萤石,41,云母,0,25,2.,杨氏方程,(Youngs equation,),g,(1),由（,2,）得：,sl,+,gl,cos,-,sg,0,(2),l,s,g,X,M,sg,gl,sl,26,也叫做粘附功（,work of adhesion,），从能量的角度分析固体同液体相互作用的能量变化。,这里所指的润湿功是指水在固体表面粘附过程体系对外所能做的最大功，亦称为粘附功。它是度量矿物表面润湿性另,个物理量。,定义：,润湿功：在空气中水与单位表面积的矿物表面相互作用过程中体系对外所能做的最大功。,3,、润湿功（,Wsl,）,27,粘附过程,L,S,S-g,界面,L,g,界面,L,S,L,S,界面,G,28,3,、润湿功（,Wsl,）,图中表示液,气界面和固,气界面变为固,液界面的过程。设各个接触界面为单位面积，则此体系自由能降低值应为：,-G,sg+,lg-,sl,Wsl,将杨氏方程代入即,sl+,glcos,sg,，整理后得润湿功的表达式为：,Wsl=,lg,（,1+cos,）,可见,Wsl,在,0,2,lg,之间变化，此值越大，则作用愈强烈，说明亲水性好。反之则可浮性好。,29,4,、内聚功（,Wc,）,将上面的固体柱换成液体柱。,定义：同一液体单位表面积相互作用中体系对外所做的最大功。,Wc,lg+,lg-0,2,lg,。对比,Wsl,，,WslWc,。也说明,Wc,越大则此液体对固体的润湿性越差，如水银。,30,5,、粘着功（,Wsg,）,将上图中液体（水）与空气交换，即水中气泡与固体表面粘附,气体与固体作用的能量变化,定义：在液体中单位表面积的固体与气体接触附着作用体系对外所做的最大功。,31,5,、粘着功（,Wsg,）,Wsg,sl+,lg-,sg,代入杨氏方程代入,sg,sl+,glcos,得：,Wsg,lg,（,1-cos,）：气泡与矿粒附着前后的热力学方程。,对应接触角,从,0,到,180,，,可见,Wsg,在,0,2,lg,之间变化，此值越大，则作用愈强烈，说明疏水性好即可浮性好。反之则可亲水性好。,浮选中我们称,1-cos,为矿物可浮性指标。,32,三、水化膜,1,水化膜的形成,1.1,水化膜形成的原因：,矿粒在经过从大块到小块，再磨成细粒的过程中，会在破裂面上产生大量的断裂键，我们称之为不饱和健，分布于矿粒表面的这些不饱和健存在一定的极性，又由于水分子是极性分子，因此极性的水分子会在有极性的矿物表面的吸附，这种吸附以静电作用为主，使水分子在矿物表面按一定规律排列，同时又有在分子热运动影响下存在脱离的静电力场做自由运动的趋势，这就是矿物表面形成的水化膜。水化膜中的水分子是定向密集排列的，它们与普通水分子的随机稀疏排列不同，最靠近矿物表面的第一层水分子受表面键能吸引最强，排列最为整齐严密。随着键能影响的减弱，离表面较远的各层水分子的排列秩序逐渐混乱。表面键能作用不能达到的距离处，水分子已呈普通水那样的无秩序状态。所以水化膜实际是界于同体矿物表面与普通水之间的过渡间界，故又称为“界间层”。,33,定义：,水化膜：在矿粒表面附近，水分子受矿粒表面不饱和健能和分子热运动的影响，按一定规律（玻尔兹曼）排列所形成的集合体叫做水化膜。,34,1.2,水化膜的特点：,1,）不同矿物表面键能的不饱和性不同，因此水化膜状态不一样。通过表面化学的研究得知，水化膜的厚度与矿物的润湿性成正比。（厚度差别上千倍）,亲水性矿物，表面呈强键，水化膜厚。如石英、云母的表面水化膜可以厚达,10,-3,cm,；,疏水性矿物，表面呈弱键，水化膜簿。例如辉钼矿表而水化膜则仅为,10,-5,10,-7,cm,。,2,）水化膜从宏观上看是液相，微观上看近似于固相，水分子受矿物表面键能作用，它的粘度比普通水大，并且具有同固体相似的弹性，所以水比膜虽然外观是液相，怛其性质却近似固相。因此也叫固相水。（不同于冰，水分子间作用不如冰强烈）,35,2,水化膜的薄化,（气泡与矿物粘附过程分析）,矿粒与气泡粘附，实际上并不能排出两者之间的全部水分子，仅仅使水化膜变薄而已。所以称为水化膜的薄化。,36,2,水化膜的薄化,37,小结,润湿现象：润湿性，可浮性，润湿功，粘着功,接触角：杨氏方程，可浮性热力学方程，可浮性指标,水化膜成因，特点，薄化特性,38,第二节 矿物晶体结构与可浮性,晶体：是指在空间内按一定规律分布，呈周期性排列的质点。这些质点在空间周期性排列，构成一定的空间格子，因此晶体又叫做晶格。,0,、引言：晶体及其分类,39,40,磁铁矿,赤铁矿,自然金,闪锌矿,毛赤铜矿,(,Cu,2,O,),自然铜,41,世界最大的玫瑰色钻石，价值,1,亿美元。,方铅矿,PbS,辰砂,HgS,辉锑矿,Sb,2,S,3,黄铁矿,FeS,2,蓝铜矿,42,晶体类型,(1),离子晶体或离子晶格。质点由阳离子与阴离子（或阴离子集团）构成，质点间相互作用力为离子键，属于此类的矿物有萤石,(CaF,2,),、方解石,(CaC0,3,),、白铅矿,(PbC0,3,),、铅矾,(PbSO,4,),、白钨矿,(CaW0,4,),、孔雀石,CuCO,3,Cu(OH),2,、闪锌矿,(ZnS),、锆英石,(ZnSi0,4,),和岩盐,(NaCl),等。,(2),共价晶体或共价晶格。质点为原子，由共价键相互联系，也叫原子晶体。典型的例子是金刚石，一船是共价键带有弱的极性键，如石英,(SiO,2,),、金红石,(TiO,2,),、锡石,(Sn0,2,),等。,(3),分于晶体或分子晶格。组成晶格的质点是分子，由分子键联系起来。菱形硫中的硫分子与硫分子间是靠分于间力联系的，但每个硫分子由,8,个硫原子组成，硫原子与硫原子间是共价键。还有石墨、辉铜矿，滑石（,Mg,3,Si,4,O,10,(OH),2,）等，特点是层状结构，层与层之间是分子键而同层中为共价键。,(4),金属晶体或金属晶格。组成晶格的质点为金属阳离子，依靠自由电子联系起来的晶体，自然金属如自然铜，白银，黄金属此类。,43,一、矿物晶体结构与键能,经破碎解离出来的矿物表面，由于晶格受到破坏，表面有剩余的不饱和键能，因此具有一定的“表面能”。这种表面能对矿物与水、溶液中的离子和分子、浮选药剂及气体等的作用起决定性的影响。处在矿物表面的原子、分子或离子的吸引力和表面键能的特性，取决于矿物内部结构及断裂键的结构特点。,44,二、矿物的表面键能与天然可浮性,(1),较强的原子键或离子键。具有这类键能的矿物表面有较强的极性和化学活性，对极性的水分子有较大的吸引力，因而表现为亲水性强，故称为亲水性表面；,(2),较弱的分子键。这类矿物表面的极性及化学活性较弱，对水分子吸引力较小，不易被水润湿，故称为疏水性表面。,另外分子晶体的天然可浮性受破碎与磨矿粒度影响较大，随着粒度的变小，层中的共价键越来越多地暴露出来，使天然可浮性逐渐下降，这种效应称为“边缘效应”。,亲水性矿物表面易被水润湿，接触角小，天然可浮性较差；疏水性矿物表面的接触角大，天然可浮性好。,45,类型,表面不饱和,键性质,表面同水的作用能,E,接触角,界面水结构,代表性矿物,强亲水性,离子键,共价键,金属键,1,无,直接水化层,石英、云母、锡石、刚玉、菱铁矿、高岭石、方解石,弱亲水,弱疏水,离子,-,共价键（部分自身闭合）,1,左右,无或很小,直接水化层为主,方铅矿、辉铜矿、闪锌矿,疏水,分子键为主（层面间），离子、共价键为辅（层端、断面）,1,中等,（,4090,度）,次生水化层为主,滑石、石墨、辉钼矿、,叶腊石,强疏水,色散力为主的分子键,水化能,:,则溶解少,反之则多。,矿物的氧化程度,:,氧化程度高则溶解多。,矿物的磨矿细度：细则溶解多。,56,矿物的溶解度差异很大,在漫长的时间中，溶解的量是可观的,水中的有机酸或无机酸可以促进矿物的溶解,常见矿物的溶解度顺序是：,石盐,石膏,方解石,橄榄石,辉石,角闪石,滑石,蛇纹石,绿帘石,正长石,黑云母,白云母,石英,57,2,、矿物的溶解,难免离子,：矿物溶解下来的离子与水中原来就含有的离子总称。,难免离子对浮选定影响：,a.,影响浮选药剂的作用；,b.,影响矿物的可浮性；,c.,使空气气泡带电。,控制难免离子的措施：,a.,控制水质，进行水质软化；,b.,控制充气充氧条件；,c.,控制磨矿时间及细度；,d.,调节矿浆,PH,值，改变某些离子的溶解度。,选矿水：,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,CL,-,、,CO,3,2-,、,HCO,3,-,、,SO,4,2-,。,矿坑水：,NO,3,-,、,NO,2,-,、,NH,4,+,、,H,2,PO,4,-,、,HPO,4,2-,。,湖水：有机物、腐植质等。,58,第三节：矿物表面电性与可浮性,引言：矿物的电现象,矿物在水中受水及溶质作用，会发生表面吸附或表面电离，固,液界面分布有与表面异号的电荷，使矿物与水溶液界面形成电位差、双层电荷即双电层。,发现：电泳、电渗、流动电位、沉降电位等动电现象。,59,第三节：矿物表面电性与可浮性一、表面电性的起源,1,、优先溶解作用,矿物表面晶格中的阴离子、阳离子的不等电量的溶解。,如：铝硅酸盐中,K,+,Na,+,的优先溶解，导致矿物表面带负电；,AgI,、,CaF,2,中,I,-,、,F,-,的优先溶解，使之带正电,规律：水化能大的离子优先溶解。,半径大，水化能低；半径相对小的水化能高，所以半径相对小的优先溶解；,电价越高，水化能越大，则优先溶解；但电价越高，晶格能提高越快，所以电价太高的离子，反而不能优先溶解。,60,一、表面电性的起源,2,、优先吸附,矿浆中难免离子大阴阳离子在矿物表面的不等电量吸附。主要有溶解下来的晶格离子、类质同象离子、,H,+,、,OH,-,离子。,如：,CaWO,4,饱和矿浆，由于,Ca,2+,优先溶解而带负电，当加入过量,Ca,2+,离子时，则矿物表面吸附,Ca,2+,增多，而带正电。,61,一、表面电性的起源,3,、吸附和电离,对于难溶的氧化物矿物和硅酸盐矿物，表面因吸附,H,+,或,OH,-,而形成酸类化合物，然后部分电离而使表面荷电，或形成羟基化表面，吸附或解离,H,+,而荷电。,62,二、双电层结构及电位,1,、双电层,研究矿物表面电性，对浮选研究通常有两个目的：一是为浮选药剂作用机理提供依据；二是判断矿物可浮性。,定义：在固体表面电场力和分子热运动的综合作用下，固体附近的离子按一定规律排列，荷电的固体表面与按一定规律排列的离子构成了双电层。,几个常见概念：,定位离子：能进出晶格，使固体表面带电的离子叫“定位离子”；晶格离子、类质同象离子、,H+,、,OH-,离子、表面氧化或水解产物的离子。,配衡离子：受电场力作用的离子叫“配衡离子”。,特性吸附：某种离子受非静电力作用（化学作用等）而吸附于矿物表面，但不能进入晶格内部，这种吸附叫特性吸附。该种离子就叫做“特性吸附离子”。,发现者：,1879,年，,HelmholtzPerrin,（哈姆霍兹,佩兰）平板模型；,深入研究者：,1910,年,-1913,年，,Couy,Chapman,（古依,查普曼）；,修正发展人：,1924,年，,Stern,（斯特恩）。,63,2,、双电层结构（,Stern,模型,1924,年）,64,2,、双电层结构（,Stern,模型）,内层：荷电的固体表面；,外层：受电场力和分子热运动的综合作用下，固体附近按一定规律排列的离子。规律满足,Boltzman,（玻尔兹曼）规律,分为“紧密层（,Stern,层）”，“扩散层（,Guoy,层）”。,Boltzman,（玻尔兹曼）规律：；,65,3,、双电层的电位,3,、双电层的电位,a.,表面电位,0,（热力学电位），也叫电极电位：矿物表面电位与体系相的电位差。,服从,Nernst,（能斯特）方程：,a,：定位离子活度，,a,0,：当矿物表面电位为零时，溶液中定位离子的活度。,b.Stern,电位，紧密层电位,：,Stren,面与体系相之间的电位差。,c.,电位，电动电位：在外加电场下，固体与液相相对运动时，滑动界面与体系相之间的电位差。,实际测定中：,测不到，所以常用的是,电位。,66,4,、零电点、等电点,a.,零电点（,PZC,）当矿物表面电位为零时即,0,0,，溶液中定位离子的活度的负对数值称为零电点。,如：,SiO,2,的定位离子为：,H,+,、,OH,-,。,取,H,+,表示，即,PH,0,（,PH,pzc,），,PH,0,14-POH,-,。,带入,Nernst,方程：,0.0591,（,PH,0,-PH,）,0.0591,（,POH-POH,0,）,67,68,69,4,、零电点、等电点,b.,等电点,(IEP),：当没有特性吸附时，,电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数。,=0,时的,PH,值,表示配衡离子在滑动面内可与定位离子电性相等。,当存在特性吸附时，,电位为零时，特性吸附离子的活度的负对数叫做等电点。,纯水中测定的,IEP,既是,PZC,。（,WHY?,）,70,5,、惰性离子对,电位的影响,不改变表面电位,0,，但显著影响紧密层电位,，甚至变号，从而显著改变,电位。,惰性离子：指受静电力作用的配衡离子与特性吸附离子的总称。,a.,特性吸附对,电位的影响,71,5,、惰性离子对,电位的影响,b.,静电吸附对,电位的影响,静电吸附离子，随着离子在体系中的浓度不同，对双电层厚度,l,产生一定的影响，进而影响,电位。影响规律如下：,其中 ，叫离子强度。,C,i,为离子的浓度，,Z,i,为离子电价,72,73,5,、矿物表面电性与可浮性,1,）当药剂与矿物表面存在特性吸附时，矿物表面电性对吸附没有决定作用，但影响吸附量，同性电时，药剂浓度需要高，反之小浓度药剂即可。,2,）当药剂与矿物表面只有静电作用时，矿物表面电性起到决定性的作用。,例如：以,OH,-,，,H,+,为定位离子的矿物：,pHPZC,矿物表面带负电 有利于阳离子捕收剂吸附,pHX,-,/100,时，,CN,-,优先吸附。,ZnSZnS+2CN,-,=ZnSZn(CN,-,),2,+S,2-,。,2,）氰化物可溶解捕收剂薄膜，使捕收剂解析。,Fe(C,2,H,5,OCSS),2,+6CN,-,=Fe(CN),4-,6,+2C,2,H,5,COSS,-,，,K=10,30,，反应很彻底。,3,）消除难免离子或矿浆中的活化离子。,Cu,2+,+2CN,-,=Cu(CN),2,，,Cu(CN),2,=Cu,2,(CN),2,+(CN),2,。,ZnSCuS+4CN,-,=ZnS+Cu(CN),2-,4,+S,2-,。,189,注意事项：,1,）对,Pb,、,Bi,、,Sn,、,Td,、,Se,无抑制作用。,2,）对,Hg,、,Ce,、,Ag,、,Cu,较大浓度起抑制作用。,3,）对,Zn,、,Fe,、,Ni,、,Au,抑制作用强烈。,4,）对次生,Cu,矿物抑制效果不好，可用络合盐（,K,3,Fe(CN),6,）替代。,190,3,、硫化钠,:Na,2,S,H,2,O,（两重性药剂），还有,CaS,、,NaHS,等,浅褐色晶体，具有腐蚀性。,性质：,1,）水解性,Na,2,S=2Na,+,+S,2-,，,S,2-,+H,2,O=HS,-,+OH,-,（,10,-7,），,HS,-,+H,2,O=H,2,S +OH,-,（,10,-15,）。,所以在碱性条件下使用，抑制作用强。,2,）,S,2-,、,HS,-,可以同重金属离子发生作用，生成不容物。,3,）,S,2-,易被氧化生成自然硫。,2S,2-,+O,2,+2H,2,O=S+4OH,-,。,191,作用：除,MoS,外在较大浓度下对大多数硫化矿均有不同程度的抑制作用，用量不同抑制效果不同。,由于用量不好控制，抑制效果不稳定常配合其它抑制剂使用。如,ZnSO,4,抑制,Zn,、,Fe,，,Cr,2,O,7,2-,抑制,Pb,。,抑制能力：方铅矿,闪锌矿,黄铜矿,黄铁矿。,应用：,1,）混合精矿的脱药；用于分离精矿、配合浓缩、过滤、洗涤等作业。解析作用，恢复矿物天然疏水性。,2,）用于,MoS,矿的浮选分离。抑制其它硫化矿。,3,）用于,Cu,、,Pb,分离。配合,k,2,Cr,2,O,7,对,Pb,脱药，而浮选,Cu,。,4,）消除难免离子。,192,4,、水玻璃,偏硅酸钠,Na,2,SiO,3,、二硅酸钠,Na,2,Si,2,O,5,、硅酸钠,Na,2,SiO,4,的混合物。,工业上用通式：,Na,2,O,nSiO,2,。,n,为模数，,23,，,2.5,最好。模数大抑制强，但水溶性差，反之，抑制弱，但水溶性好。,性质：,1,）水溶性,Na,2,SiO,3,=2Na,+,+SiO,3,2-,SiO,3,2-,+H,2,O=H,2,SiO,3,+2OH,-,。硅酸,H,2,SiO,3,难溶于水。,水解很完全，碱性很强，所以为防止,H,2,SiO,3,析出，在强碱性条件下用，,PH,值,13,。,2,）可以和,CO,2,作用生成硅酸。,SiO,3,2-,+CO,2,+H,2,O=H,2,SiO,3,+CO,3,2-,。,所以水玻璃使用时应现用现配，防止时间长失效。,193,应用：,1,）用有机酸类捕收剂时，作为石英、硅酸盐类矿物的抑制剂。,2,）消除矿浆中的活化离子。,3,）盐类浮选时抑制方解石。,4,）分散矿物。,机理：,1,）水玻璃在水中的各种产物吸附在石英及硅酸盐矿物表面使之亲水。,2,）和矿浆中活化离子作用生产亲水沉淀物。,3,）和方解石中,Ca,离子作用，抑制其疏水性。,4,）和矿物表面阳离子活性中心作用，中和矿物表面电性。,194,5,、有机抑制剂：淀粉、糊精、单宁、木质素等。,特征：高分子有机化合物，分子量大（,10,5,10,6,），长长的分子链上带有很多活性基团，如,-OH,、,-SO,3,-,、,-OSO,3,-,、,-NH,2,、,-COOH,。,机理：通过活性基团与矿物表面阳离子活性中心作用，使矿物受到抑制。,应用：,1,）淀粉，抑制赤铁矿、辉钼矿。用于反浮选。,2,）糊精，抑制石英、滑石、云母等脉石。,3,）单宁，抑制含,Ca,、,Mg,的矿物，方解石、白云石等。,4,）木质素，硅酸盐及碱土金属。,195,6,、其它抑制剂,1,）,ZnSO,4,，抑制闪锌矿。水解产物与矿物发生胶体吸附。竞争吸附。,ZnSO,4,+2H,2,O=Zn(OH),2,或写成,H,2,ZnO,2,+H,2,SO4;,Zn(OH),2,+OH,-,=HZnO,2,-,+H,2,O;,HZnO,2,-,+OH,-,=ZnO,2,2-,+H,2,O;,2,）,MeCr,2,O,7,和,MeCrO,4,是,Pb,和,BaSO,4,的有效抑制剂。电离及水解产物与矿物表面金属阳离子,注意：抑制后难以活化；被活化的矿物又难以抑制。,3,）,NaSO,3,、,Na,2,S,2,O,3,对大部分硫化矿均有抑制作用。,196,7,、氰化物的替代品,1,）,H,2,SO,3,，,Na,2,SO,3,，,Na,2,SiO,3,抑制锌、铁硫化矿。,2,）,ZnSO,4,，,NaCO,3,、,Na,2,S,，抑制锌、铁硫化矿。,3,）,P,2,S,5,，,NaOH(,诺克斯试剂,),，在,PH,值,811,时对,Cu,、,Pb,、,Zn,、,Fe,效果都很好。,4,）,K,2,MnO,4,，,KMnO,4,，,PH,值,7.59,时对,FeS,抑制效果好。,5,）,NaClO,，抑制锌、铁硫化矿。,197,三、活化剂,定义：用来增强捕收剂与矿物表面的作用，提高捕收剂吸附强度与吸附量，增强矿物可浮性的浮选药剂。,机理：通过活化剂改善矿物天然可浮性，增强矿物表面与捕收剂间的静电作用，或起到连接矿物表面与捕收剂的媒介作用。,198,1,、,CuSO,4,5H,2,O,胆矾,1,）水解性,CuSO,4,=Cu,2+,+SO,4,2-,；,Cu,2+,+OH,-,=CuOH,+,；,CuOH,+,+OH,-,=Cu(OH),2,。,2,）氧化性,Cu,2+,+Fe=Cu+Fe,2+,。,应用：,使用黄药或黑药时，活化闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉钼矿。,机理：,1),对闪锌矿、黄铁矿等，,Cu,2+,与,Zn,2+,离子交换吸附，使矿物表面呈,CuS,状态，形成黄原酸根的活化中心（,Cu,2+,），提高矿物疏水性。,ZnSZnS+CuSO,4,-,=ZnSCuS+ZnSO,4,。,K,CuS,=10,-36,，,K,ZnS,=10,-24,。,2),消除,CN,-,、,SO,3,2-,离子所抑制的矿物表面抑制膜，能与矿浆中,CN,-,、,SO,3,2-,作用发生沉淀或络合物，起到消除抑制剂的作用。,199,使用,CuSO,4,5H,2,O,注意事项：,1,）用量要适当；价格高，再有要考虑后期抑制的问题。,2,）为防止水解，在酸性矿浆中使用；,3,）要充分搅拌，以高活化效果；,4,）注意加药顺序。先活化后捕收。,200,2,、硫化钠,:Na,2,S,H,2,O,（两重性药剂），还有,CaS,、,NaHS,等,.,作为活化剂使用也叫硫化剂。,应用：用来活化重金属氧化物，主要针对,Cu,、,Pb,氧化矿。,机理：水解产物,HS,-,和,S,2-,与重金属离子作用，生成硫化矿物薄膜，改善氧化矿表面的可浮性，利于黄药等捕收，因此也称为硫化剂。,如：菱铅矿，孔雀石。,PbCO,3,PbCO,3,+S,2-,=PbCO,3,PbS+CO,3,2-,。,CuCO,3,Cu(OH),2,CuCO,3,Cu(OH),2,+2NaS=2CuCO,3,Cu(OH),2,CuS+2NaOH+Na,2,CO,3,。,201,注意：,1,）在碱性介质中使用，方式,H,2,S,挥发；,2,）注意避免管路出现堵塞；,3,）搅拌不宜过长；,4,）加温有利于硫化；如菱锌矿,ZnCO,3,在,70,才会硫化。,202,3,、碱土金属及重金属离子,（难免离子同此作用，所以要控制难免离子）,含有,Cu,2+,、,Mg,2+,、,Ba,2+,、,Pb,2+,、,Fe,3+,、,Ca,2+,的药剂。,应用：活化石英及硅酸盐类矿物。其水解产物，,CuOH,+,、,MgOH,+,、,Fe(OH),2,+,、,CaOH,+,在石英及硅酸盐类矿物表面静电吸附。,203,四、介质,PH,值调整剂,作用：,1,）调整矿浆中难免离子的浓度；,2,）影响浮选药剂的赋存状态；,3,）影响矿物表面的荷电性质；,4,）改变起泡剂的起泡能力及泡沫的稳定性。,204,1,、苏打,Na,2,CO,3,碱性调整剂，其水解呈碱性。,PH,值,810,。,应用：,1,）浮选时多用于调整非硫化矿矿浆,PH,值；,2,）分散矿泥；,3,）消除难免离子；,4,）活化被石灰抑制的矿物。,205,2,、苛性钠,NaOH,强碱性调整剂。配成,5%,溶液使用。其它调整剂不能满足要求时可用。,3,、硫酸,H,2,SO,4,强酸性调整剂。配成,1%,溶液使用。,206,五、分散剂和凝聚剂,用来调整矿浆中矿粒的聚集状态的药剂。,1,、分散剂,为避免不同矿物颗粒间相互粘附，影响选别过程，加入分散剂使矿浆中矿粒处于分散状态。,机理：通过分散剂中离子在矿物表面吸附，增大矿物的表面电动电位，使矿粒间静电斥力增强而分散。,常用分散剂：,水玻璃,分散石英、硅酸盐矿物；,苏打,通过调节,PH,值起到分散作用。,聚磷酸盐（六偏磷酸钠）,硫化矿分散剂。,207,2,、絮凝剂,机理：高分子化合物，带有大量活性基团，通过桥健作用吸附矿粒，使之絮凝。,用途：非选择性絮凝,选厂产品脱水前准备作业；,选择性絮凝,用于选别过程。,常用药剂：,1,）高分子有机物，如聚丙烯酰胺，也叫,3,号絮凝剂；,2,）天然高分子化合物，石青粉、白胶粉、芭蕉芋淀粉等；,3,）无机高分子化合物，如聚合硫酸铝，聚合硫酸铁。,208,3,、凝聚剂,无机盐类，如氢氧化钙，氧化钙，氯化铁，硫酸铁，硫酸亚铁，明矾等。,用于产品脱水过程，加速矿粒沉降。,五、其它药剂,1,、脱药剂：酸、碱、硫化钠、活性炭等。,2,、消泡剂：煤油、电解质溶液等。,209,第三章：浮选机,教学目的：,掌握浮选机的要求、充气搅拌原理、浮选机的分类；正确理解浮选机的结构和工作过程；了解浮选机的类型与型号。,重点：对浮选机的要求，浮选机的分类。,难点：浮选机的充气搅拌原理。,210,第一节、浮选机的基本要求及评价,一、浮选机的作用,1,、浮选机的功能,完成浮选过程的设备叫浮选机。,作用：完成浮选过程。,2,、功能分区：,1,）充气搅拌区，粉碎气流，气泡弥散，,使矿粒悬浮。目的为气泡与矿粒的有效,碰撞提供动力。,2,）分选区，生成矿化气泡。矿物分离，,气泡带动有用矿物上浮。,矿化气泡：指三相气泡，即吸附了矿粒的气泡。,3,）泡沫区，二次富集，排出泡沫。提供分选界面、运载工具。,211,二、浮选机的要求,1,、良好的充气作用：引进足够的空气量；分散成大小合适的气泡；气泡均匀地分布在矿浆中。,2,、充分的搅拌作用：引入矿浆并使之分散悬浮的需要；引入空气并使之均匀分布的需要；气泡和矿粒有效碰撞的需要；帮助药剂进一步溶解的需要。,3,、可形成相对稳定的泡沫区：二次富集及排矿的需要。注意搅拌不能干扰泡沫区。,4,、连续工作，便于调节维护。,以上为基本要求，现代浮选对浮选机提出的新要求：大型化、自动化、适应粗粒浮选等。,212,三、评价的判据,1,）处理效率高。,2,）处理单位矿量成本低。含设备造价；安装、操作、维修、经营等费用，进行综合评价。,3,）能耗小。,213,第二节、浮选机充气搅拌原理,矿浆充气和气泡矿化是浮选的两个主要过程，因此浮选机的工作效率取决于这两个过程进行的是否充分，即要研究充气程度与气泡矿化的效率。,充气程度：包括单位体积矿浆中空气的含量，气泡的分散程度，分布的均匀程度。,矿化气泡形成效率：包括矿化气泡形成的可能性，速度，矿化程度。,214,一、浮选机内气泡的形成方式,首先引入空气：吸入或压入。,1,、机械作用粉碎空气流形成气泡；气泡的大小取决于矿浆流动紊乱程度，气液界面张力。,2,、通过多孔细孔介质板形成气泡，,采用压入空气引入气流。,要求：压力要适当；,气孔大小合适；,空密度（孔间距）适当。,3,、气泡从矿浆中析出（细粒浮选），采用真空或电解方式产生。,优点：产生气泡直径小，分散好；是一种活性微泡，具有选择性。,215,1,、充气量,叶轮的转速；浮选槽的几何形状；搅拌装置的位置；搅拌器结构参数；矿浆浓度；压力大小；,介