选矿厂矿物浮选技术选矿系列2Word文件下载.docx
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一般的浮选方法,多将有用矿物浮入泡沫产品中,而将脉石矿物留在矿浆中,这种方法叫正浮选。
但有时却将脉石矿物浮入泡沫产品中,将有用矿物留在矿浆中,这种方法叫反浮选。
如矿石中含有两种或两种以上的有用矿物,则浮选方法有两种:
一种叫优先浮选,即将有用矿物一个一个依次地选出为单一的精矿;
另一种叫混合浮选,即将有用矿共同选出为混合精矿,随后再把混合精矿中的有用矿物一个一个地选分开。
2、相及界面
浮选过程中的充气矿浆,是由固体—矿物,液体一一水,气体一空气所组成的固、液、气三相的混合物。
所谓相就是物系内部性质完全相同的均匀部分,上述三相中的任何两相接触时的交界面叫相界面。
3、水分子的偶极及水化作用
水分子（H2O）由两个氢原子和一个氧原子组成,该三者的位置并非在一条直线上,两氢原子以氧原子为顶点构成104°
30″的键角,由于水分子中的H2O分别位于水分子的两端,则负电荷的重心在O的一端,而正电荷的重心在H的一端,所以,水分子为一端带有负电荷,另一端带有正电荷的偶极子,如图12-4b所示,它对极性矿物有一定的亲和力而将矿物润湿,也能与起泡剂分子的极性基发生作用使之水化。
4、液体——水的表面张力
水的表面张力是发生在水的表面,即液——气界面的一种物理现象。
表面水分子间水平各方向的引力大小相等,其合力为零。
因此,在水平方向处于平衡状态。
而表面水分子与内部水分子间的引力大于表面水分子与空气分子间的引力,所以,垂直方向的引力的合力不为零,处于不平衡状态。
表层水分子受向下的拉力,即表面张力,有将表层水分子拉向内部的趋势。
表面张力力图使水滴、气泡呈圆形,以及自发合并降低表面自由能。
5矿物的润湿性及可浮性
在大量矿物中有的矿物易于浮游,有的矿物难以浮游,有的矿物根本不能浮游。
造成上述丁浮性差异的根本原因在于它们的内部结构不同,因而其表面性质各异。
这种与浮选有关的表面性质的差异,主要表现在是否易于被水所润湿,如在玻璃板和石蜡板表面各滴一滴水,将看到玻璃板和石蜡板表面水滴的形状有所不同，玻璃板上的水滴沿表面延伸,而同样一滴水在石蜡板的表面却难以延伸。
前者表明玻璃易被水所润湿,后者不易被水润湿。
通常把易被水所润湿的矿物叫亲水性矿物,如石英;
而不易被水润湿的矿物叫疏水性矿物,如石蜡。
不易被水所润湿的疏水性矿物易于与气泡相结合而上浮。
矿物是否易于浮游的性质叫矿物的可浮性。
6、润湿周边及接触角
浮选矿浆中固相、液相、气相接触时,固、液、气三相交界线为一封闭曲线,液—固—气三相的交界线称为润湿周边。
为进一步说明可浮性的程度,常用接触角表示。
所谓接触角是通过润湿周边上一点,作液一气界面的切线,该切线与固—液界面间的夹角θ称为接触角,接触角的大小与矿物可浮性有关,接触角越大可浮性越好,矿物越易浮选;
反之,则难于浮选。
当接触角θ=0时,说明矿物表面完全亲水,矿粒不能自动附着于气泡上,浮选行为则不能发生。
在自然界,除个别矿物（如石墨、自然硫和辉钼矿等）和煤外,二三大多数矿物在其天然状态并非是疏水的,而且有些矿物彼此之间的差别也不大,直接分选时效果很差。
因此,为有效地实现各种矿物的浮选分离,必须人为地控制矿物表面的润湿性质、扩大矿物间可浮性的差别,根据需要来改变同一矿物的可浮性,如在某种情况下需要使该种矿物浮游,可提高其可浮性,而在另一种情况下需抑制它时,则可降低它的可浮性。
在浮选实践中是通过往矿浆中加入浮选药剂来使之实现这个目的。
二、浮选药剂
浮选药剂按其用途,最基本的可分为:
捕收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂、调整剂五类,但有些浮选剂还可以具有两种或两种以上的作用。
如硫化钠在浮选有色金属氧化矿时是活化剂,但用量过大时又是抑制剂,在浮选有色金属硫化矿时,它是抑制剂,所以上述分类并非是绝对的。
1、捕收剂
凡能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物质,称为捕收剂。
捕收剂作用于矿物水界面,提高了矿物的可浮性,使矿粒能牢固地附着于气泡而上浮。
可用作捕收剂的有机化合物很多,如黄药、油酸煤油等,但作为工业上适用的优良捕收剂应满足如下要求:
①来源广、易于制取;
②价格低;
③便于使用,即易溶于水、无臭、无毒、成分稳定,不易变质等;
④捕收作用强,具有足够的活性;
⑤有较好的选择性,最好只对某一种矿物具有捕收能力。
（1）在浮选实践中,硫化矿浮选常用的捕收剂
①黄药黄药为烃基二硫代碳酸盐（ROCSSME）,在水中解离;
ROCSSME=ROCSS+Me+,式中R为非极性的烃基,Me+为碱金属离子（常为Na+或K+）
黄药在常温下为固体黄色粉末,具刺激性臭味,有毒。
在水中解离出ROCSS一阴离子,具捕收作用。
黄药性质不稳定,易吸水潮解,遇热更加速其分解。
易溶于水、丙酮与醇中。
常用的乙基黄药（CH3CH2OCMe）和丁基黄药（CH3CH2CH2CH2CH,OCSSME）,是硫化矿物最常用的捕收剂。
矿浆经过黄药处理,硫化矿物表面即与黄药的极性基（又称亲固基）发生作用,其作用情形可用图12—7表示。
其非极性基端朝外,在矿物表面形成一层疏水薄膜,硫化矿物表面由于吸附了黄药,其疏水性大大增强,与弥散于矿浆中的气泡附着,借气泡浮力上浮到矿浆表面,将其收集为泡沫产品,即得精矿。
而未与气泡附着的脉石矿物则留在矿浆内,从而达到分选之目的。
②黑药是烃基二硫代磷酸盐极性（R2PO2SH（Me）,其中常用的烃基R为甲酚基或烷氧基。
黑药是仅次面于黄药而应用较广的硫化矿物捕收剂。
目前生产的黑药有甲酚和丁基铵黑药两种。
此外,还有硫氮类、硫醇类、硫脲和胺基硫代甲酸盐等也是近年来应用较广的硫化矿物的捕收剂。
（2）氧化矿浮选用捕收剂
常用的有脂肪酸及其皂类。
脂肪酸及其皂类是常用的阴离子型捕收剂,常用来浮选非硫化矿物（如白钨矿、萤石等）。
其中较常用的油酸（C17H33COOH）或油酸钠（C17H33COONa）,由于油酸和油酸钠是用植物油制取的,来源受到一定限制,目前已为氧化石腊皂和塔尔油所代替。
此外,还有甲苯砷酸、羟肟酸类、磺酸类和硫酸脂类也是氧化矿常用的捕收剂。
（3）硅酸盐矿物浮选用捕收剂
常用的有胺类捕收剂。
胺类捕收剂分子在水中解离出阳离子,阳离子上带有起疏水作用烃基，因此属于异极性阳离子捕收剂，常用的阳离子捕收剂有十二烷基第一胺。
近年来,采用胺作为铁矿砂反浮选的捕收剂除去脉石矿物,对提高入炉品位取得了良好效果
（4）非极性矿物浮选用捕收剂
常用的主要为非极性油类捕收剂,其主要成分是脂肪族烷烃（CnH2n+2）和环烷烃（CH2n）。
在浮选实践中,最常用的油类捕收剂是煤油,烃类油只能作为可浮性好的矿物的捕收剂。
如非极性矿物石墨、辉钼矿和煤等。
在浮选实践中,一般说来,捕收剂应少量添加,其量控制在足以使矿粒表面上形成单分子层即可（即常谓“饥饿添加量”）,因捕收剂浓度增高,不仅耗费大,而且可能使其它非目的矿上浮而降低选择性。
2、起泡剂
为了产生浮选所必须的大量而稳定的气泡必须向浮选矿浆中添加起泡剂。
起泡剂一般是异极性的表面活性物质,它富集在气一水界面,促使空气在矿浆中弥散成小气泡,防止气泡兼并,并能提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性,从而保证气泡上浮形成泡沫刮出。
建国初期,我国广泛使用天然的产品,如松油、樟脑油、桉树油等作为起泡剂。
但由于这类产品中含杂质较多,泡沫性质较粘,逐渐被人工合成的起泡剂所代替。
现在浮选中使用最为广泛的起泡剂是2号油
。
2号油是一种淡黄色的油状液体,相对密度为0.9~0.91,它是以松节油为原料,经水合反应而制得,它的主要成分是萜烯醇（C10H17OH）,含量为40~60%,其余为萜烯类其它化合物它的起泡性较强、无捕收能力、泡沫较脆,使用时可以以油状直接加入。
此外,甲酚酸、重吡啶、脂肪醇、醚醇等也是浮选中常用的起泡剂。
凡能够破坏或削弱矿物表面对捕收剂的吸附,增加矿物表面的亲水性的药剂称为抑制剂。
它通过以下几种方式使矿物达到抑制目的:
消除矿浆中活化离子;
消除矿物表面的活化薄膜;
在矿物表面形成亲水薄膜。
事实上,这几种作用并不是弧立的。
某种抑制剂常常表现为几种作用并存,使矿物达到有效的抑制。
目前常用的抑制剂有石灰、氰化钾（钠）、重铬酸钾、硫酸锌、硫化钠等。
1）石灰是黄铁矿、磁黄铁矿等硫化矿物廉价而有效的抑制剂。
同时石灰还有调整矿浆PH值的作用。
在浮选时,石灰可调成石灰乳或以干粉加入。
（2）氰化钾（钠）是闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等的有效抑制剂,曾广泛用于铜锌、铅锌及铜铅锌多金属硫化矿石的浮选。
近年来由于环境保护的严格要求和它能对矿石中贵金属（如金银等）的综合回收造成不利影响,加上价格较贵,难以管理,很多选厂已放弃使用,到目前为止我国有色多金属浮选厂中不用或很少使用氰化物的选厂比例已达80%左右。
少数选厂由于分离工艺的复杂性仍放弃不了氰化物。
因此,无氰选矿仍是面临的重要研究课题。
（3）重铬酸钾方铅矿的有效抑制剂,对黄铁矿也有抑制作用,是铜铅分离浮选中最常用的有效抑制剂。
（4）硫酸锌与碱配合,能有效地抑制闪锌矿,是铜锌、铅锌分离中常用的抑制剂之一。
此外,水玻璃、淀粉、丹宁、羟基甲纤维素等也是有效的抑制剂。
4活化剂
凡能增强矿物表面对捕收剂的吸附能力或提高被抑制矿物的浮游活性的药剂称为活剂。
活化剂一般通过以下方式使矿物得到活化:
在矿物表面生成难溶的活化薄膜,活化离子在矿物表面的吸附;
清洗掉矿物表面的抑制性亲水薄膜;
清除矿浆中有害离子的影响。
常用作活化剂的有硫酸铜及有色重金属可溶性盐,碱土金属和部分重金属阳离子（如Cu+1、Mg+1等）,硫化钠和其它可溶性硫化物等
5、介质调整剂
介质调整剂主要用来调整矿浆的性质,造成有利于浮选分离的介质条件。
其主要作用有：
①调整矿浆的酸碱度（即PH值）;
②调整矿浆的分散与团聚
矿浆酸碱度的调节:
浮选时,矿浆中的氢离子浓度对浮选浓度影响很大,它影响矿物表面的润湿性捕收分子的解离度及其在矿物表面上的吸附、许多浮选药剂的稳定性及其效果气泡的稳定性等。
因此调节矿浆中氢离子浓度对提高浮选过程的选择性非常重要。
提高矿浆的碱度常用石灰或碳酸钠,有时用苛性钠或硫化钠。
提高矿浆的酸度常用硫酸
向矿浆中通入CO2和SO2等废气来调整矿浆PH值和强化浮选过程,也可以得到较好效果。
调整矿浆常用的分散剂有:
水玻璃、氢氧化钠、六聚偏磷酸钠等。
常用的团聚剂有:
石灰明矾、硫酸等。
三、影响浮选过程的主要因素
我国许多浮选厂根据长期生产管理的经验总结出浮选岗位要严格执行“三度一准”的操作法,即要求严格控制粒度,酸碱度和浓度,加药要准确。
这说明一个选厂在正常生产条件下控制好粒度、酸碱度和浓度并准确加药是获得良好指标的关键。
一般而言,上述各类因素应满足下列要求：
（1）粒度有用矿物基本上单体解离。
浮选前只允许有少量有用矿物与脉石的连生体粗粒单体矿粒粒度,必须小于矿物浮选的粒度上限。
目前,浮选粒度上限,对硫化矿物一般为0.25-0.3毫米;
自然硫0.5~1毫米;
煤1~2毫米。
同时,还要尽可能地避免泥化,浮选矿粒粒度小于0.01毫米时,浮选指标会显著恶化。
（2）酸碱度它是指矿浆中OH与H的浓度,一般用PH值表示。
PH值的含义是取氢离子浓度的负对数,即PH=-lgH+]
各种矿物在采用各种不同浮选药剂进行浮选时,都有一个“浮”与“不浮”的PH值,叫做临界PH值。
控制临界PH值,就能控制各种矿物的有效分选。
因此,控制矿浆PH值是控制浮选工艺过程的重要措施之一。
（3）浓度矿浆浓度是影响浮选指标的重要因素之一。
一般而言,浓的矿浆有利于提高金属回收率,稀的矿浆有利于提高精矿品位,但过稀或过浓的矿浆对浮选都不利。
一般应控制在35%范围。
实践中,精选作业一般采用较稀的矿浆,以有利于提高精矿质量,扫选区矿浆浓度一般低于粗选区,因为精选区刮出的泡沫浓度都大于矿浆的浓度。
（4）药剂制度浮选过程中加入药剂的种类和数量、加药地点和加药方式统称为药剂制度,也称药方。
它对浮选指标影响极大。
药剂的种类和数量,是通过矿石可选性试验确定的但在生产实践中,还要对加药数量、加药地点与加药方式不断修正与改进。
在一定范围内,增加捕收剂与起泡剂的用量,可以提高浮选速度和改善浮选指标,但用量过大时会使浮选过程恶化。
同样,抑制剂和活化剂及其它调整剂也应适量添加,过量和不足都会引起浮选指标降低。
加药地点的确定取决于药剂的作用、用途与溶解度。
通常把介质调整剂（如石灰）加于球磨机中,以便消除引起抑制或活化作用的有害离子。
抑制剂添加在捕收剂之前,加在磨矿机中,活化剂加在搅拌槽内,使之与矿浆进行一定时间的调制。
起泡剂加在搅拌槽或浮选机中。
难溶捕收剂常加在球磨机中。
加药方式分为一次和分批加药两种。
一般对易溶于水的、不易被机械带走的在矿浆中不易起反应而失效的药剂（如黄药、苏打、石灰等）,采用一次加入的办法,反之（如油酸、松油、硫化钠等）则应采取分批加药方式。
一般在浮选前添加药剂总量的60~70%,其余则分几批添加于适当地点。
此外,矿浆的充气与搅拌、浮选时间的选择、水质和矿浆温度的控制,也是浮选过程中不可忽视的重要因素,在浮选实践中,应该引起足够的重视。
四、浮选流程
浮选过程中矿浆流经过的路程称浮选流程。
浮选流程的选择,主要取决于矿石的性质及对精矿质量的要求,其次是选厂的规模、技术经济条件等。
一个新浮选厂的流程必须在建厂前经过周密的矿石可选性研究来确定,有关浮选流程仅简单介绍三个问题
1、流程的段数实践中以磨矿段数与浮选作业的联系来划分浮选的段数。
一般可以分为一段浮选流程和阶段磨选流程。
将矿石一次磨到选别所要求的粒度,然后经浮选得到最终精矿的浮选流程,称一段浮选流程。
其中磨矿可以是一段或连续几段。
阶段磨矿流程,即根据有用矿物的嵌布特性的不同,并逐段浮选出已经解离出来的有用矿物的流程。
实践中又可分为三种情况:
2、①粗精矿再磨再选流程
3、②中矿再磨再选流程
4、③尾矿再磨再选流程
2、有用矿物的选别顺序多金属矿石（如含金、铜、铅、锌的多金属硫化矿）的浮选流程,按选别顺序而言可分为优先浮选流程、混合浮选流程、部分混合优先浮选流程、等可浮浮选流程四种基本型式。
3、浮选流程的结构主要是指精选、扫选次数及中矿的处理等问题。
粗选作业一般只有一次,精、段浮扫选次数视原矿品位高低,对精矿的质量要求及有用矿物和脉石矿物的可浮性而定。
如:
当原矿品位较低、有用矿物的可浮性较好并对
精矿质量要求较高时,应加强精选,即增加精选次数;
当原矿品位较高、有用矿物的可浮性较差并对精矿质量要求不高时,应加强扫选,即增加扫选次数
在浮选流程中,得出的各精选作业尾矿和各扫选作业的泡沫产品,统称为中矿或中间物,中矿的处理方法,常见的有:
将中矿返回浮选回路的适当地点;
将中矿返回磨矿分级回路中;
将中矿单独选别处理;
用其它矿石加工方法进行处理（如浸出等）。
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