浮选1(双语).ppt

1 Introduction,1.1浮选的定义和发展历史（Definition and development history） 1.2 浮选的过程及特点(Procedure and characteristics) 该章学习要学习如下问题： 1、什么是浮选？ 2、浮选方法是怎么来的？ 3、怎样才能实现浮选？ 4、浮选方法在什么领域应用？ 5、浮选的特点是什么？,,,,1 Introduction,1.1 Definition and development history 1） 什么是浮选？Definition(定义) 浮选即泡沫浮选，是依据各种矿物表面性质的差异，从矿浆中借助于气泡的浮力，选分矿物的过程上浮,浮选的主要方法,,2）浮选的发展历史(development history of flotation) ⑴ 表层浮选阶段(Superficial flotation) 利用矿物的天然疏水性，使其漂浮在水面，从而与亲水性的 下沉的脉石分离 （最早1673年我国明代出版的《天工开物》中记载用该法处理 辰砂，1892年开始在工业上应用，用来处理硫化铜矿物） ⑵ 全油浮选阶段(Bulk-oil flotation) 根据矿物亲油性和亲水性的不同，通过加大量油与矿浆搅拌， 将粘附于油层中的亲油矿物刮出，与亲水性的脉石矿物分离。

（《天工开物》中记载用该法来选金，上古时代在地中海一 带有人用粘土油脂的鹅毛从砂金中选金，称“鹅毛刮金”，1898 年在工业中应用，用于处理硫化矿⑶ 团粒浮选阶段(Agglomeration flotation) 在有少量油和皂类药剂的条件下，将矿浆中的矿物（指硫化矿）选择性絮凝成团粒，从而冲走不能形成团粒的呈分散状态的脉石，使之与呈团粒的矿物分离1902年该法被提出用于处理硫化矿） ⑷ 泡沫浮选阶段 (Froth flotation) 即浮选，是从水的悬浮液中（通常称矿物悬浮液的矿浆）浮出固体矿物的精选过程是气—液—固三相界面选择性分离过程.(该法在矿冶科技发展史中被称为“奇迹”，在1924年提出，首先在澳大利亚用来处理含锌20%的重选尾矿目前在工业广泛应用) 发展简史(Development history) ①1877年石墨泡沫浮选：矿石+1~10%石蜡油或油脂+水煮沸 ②1901年原始泡沫浮选法：碳酸盐+H2SO4,CO2,ZnS附着于CO2，气体浮选 ③1910年出现工业用机械搅拌式浮选机（吸气式） ④1924年黄药得到使用，标志着浮选工艺的革命澳大利亚用黄药来处理含锌20%的重选尾矿。

回收金刚石的涂脂摇床,1860年全油浮选方法使用 1909年可溶性泡沫药剂得到使用，并获得专利 1913~1922年浮选方法得到商业应用 1924年黄药被发明标志着浮选的革命 1920年浮选理论被Irving Langmuir (1881-1957)建立 1967年美国人提出使用浮选柱，1980年得到应用,1.2 浮选的过程及特点(Procedure and characteristics) 1）浮选的作业(Flotation operation),矿浆准备作业,,原矿,,加药调整作业,,充气浮选作业,,,,,精矿,尾矿,矿浆准备作业：包括磨矿、分级、调浆，目的是得到单体解离 (Pulp preparation)的矿粒，以及适宜矿浆浓度的矿浆 加药调整作业：目的是调节与控制相界面的物理化学性质，促 (Pulp conditioning)使气泡与不同矿粒的选择性附着，达到彼此分 离的目的 充气浮选作业：调制好的矿浆引入浮选机内，通过浮选机的充气 (Aeration flotation)搅拌，产生大量弥散的气泡，可浮性好的矿粒附 着于气泡上，形成矿化泡沫可浮性差的矿粒， 不能附着于气泡上而留在槽中，作为尾矿从浮选 机中排出。

Concentration,Tailings,Run-of-mine ore,Pulp preparation,Pulp conditioning,Aeration flotation,磨矿分级,,破碎后 矿石,,搅拌槽,,矿粒与气泡作用,,,,,精矿（水）,尾矿（水）,矿粒悬浮,药剂作用,弥散成气泡,矿化气泡浮升,泡沫层,,,,,,,,空气,,浮选药剂,,水,,,,浮选槽,几个概念： 正浮选(Direct flotation)：将有用矿物浮入泡沫产品中，将脉石矿物留在矿浆中最常用浮选方法 反浮选(Reverse flotation)：将脉石矿物浮入泡沫产品中，将有用矿物留在矿浆中 浮选方法： 优先浮选(Selective flotation)：将有用矿物依次一个一个地选出为单一的精矿 混合浮选(Bulk flotation)：将有用矿物共同选出为混合精矿，随后再把混合精矿中的有用矿物分离2）浮选工艺的应用领域(Application fields) ⑴ 矿业(Mining industry)：可以用浮选处理硫化矿（如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等）及非硫化矿（如难溶金属氧化物、磷酸盐矿物、可溶性盐类、萤石、重晶石），及用来处理细（钨泥、锡泥、煤泥）、难矿物（赤铁矿、粘土矿物除杂等）。

⑵ 综合利用(Multiple-purpose utilization)：冶金工业（冶炼炉渣、阳极泥处理）、化学工业、造纸工业（从纸浆废液中回收纤维素、废纸再生中脱油墨）、农产品、食品工业、医药微生物工业中综合回收有用物质 ⑶ 废物及废水处理(Waster matter and water treatment )离子浮选可除去重金属离子3）浮选的特点(Characteristics of flotation) 优点(Merits)： ⑴ 处理细粒难选贫矿石时比其它选矿方法效率高，特别当浮选方法与其他方法联合使用时，可使矿产资源得到充分综合利用； ⑵ 适应性强浮选工艺适应性强在很多领域中使用 缺点(Demerits)：选矿成本高，且易污染环境 (1) 矿石要磨得很细，消耗大量电能； (2) 使用各类浮选药剂，这些药剂有毒，从而污染环境； (3) 操作、控制技术要求较高，因为影响浮选过程的工艺因素太多； (4) 浮选产品脱水效率较低，因此其辅助生产过程较复杂本章主要专业词汇,泡沫浮选,Forth flotation,表层浮选,Superficial flotation,全油浮选,Bulk-oil flotation,团粒浮选,Agglomeration flotation,矿浆准备,Pulp preparation,调浆,Pulp conditioning,充气浮选,Aeration flotation,正浮选,Direct flotation,反浮选,Reverse flotation,优先浮选,Selective flotation,混合浮选,Bulk flotation,综合利用,Multiple-purpose utilization,废物及废水处理,Waster matter and water treatment,,,2 Fundamentals of flotation,2.1 矿物表面的润湿性与可浮性 1）润湿性(Wettability)和润湿过程,,石 英,,石 蜡,水,水,润湿,不润湿,石英是亲水性(hydrophilic)物质，石蜡是疏水性(hydrophobic)物质。

润湿现象决定矿粒与气泡发生碰撞时能否附着于其上，并被浮游润湿过程,沾 湿,铺 展,浸 没,系统消失了固-气界面和水-气界面，新生成了固-水界面单位面积上位能降低为： W SL = SG + LG - SL = - ∆G 上式中 SG ━ 固体 - 空气界面自由能; LG ━ 水 - 空气界面自由能; SL ━ 固体 - 水界面自由能 如果 SG + LG SL ，则位能的降低是正值，沾湿将会发生铺展 系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面 和水-气界面单位面积上 W=SG-SL-LG=- ∆G 若 SG SL + LG，水将排开空气而铺展，为了达 到很好的润湿, 须使 LG和 SL降低，而不降低 SGa 沾湿,系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上 W = SG - SL （6-3） 因此，自发浸没的必要条件是 SG SL，但这还不充分因为固体进入水中必需通过气-水界面，这样就必须满足其他有关的条件c 浸没,使每个连续阶段成为可能的必要条件是： 由阶段Ⅰ到阶段Ⅱ SG + LG SL 由阶段Ⅱ到阶段Ⅲ SG SL 由阶段Ⅲ到阶段Ⅳ SG LG + SL 如果第三阶段是可能的，则其他阶段亦皆可能。

因此浸没润湿的主要条件是： SG -SL LG 所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同c 浸没,评价方法：接触角θ（或cosθ ） 三相接触点：固体表面被润湿过程中，液、气、固三相都存在的点 润湿周边：固体表面被润湿过程中，液、气、固三相接触线 接触角θ ：规定固水与水气二个界面张力所包的角 平衡时：固气= 固水+ 水气cosθ,杨氏方程,,接触角与润湿性和浮选的关系： (Relation of contact angle, wettability and flotation) 接触角是反映矿物表面亲水性与疏水性强弱程度的一个物理量，接触角越大，矿物表面亲水性越弱，气泡越易排开矿物表面的水化膜，矿物在气泡表面的附着稳固，因而越易浮选 The contact angle increased with the degree of hydrophobicity Particles of higher hydrophobicity are more readily picked up by static bubbles.,润湿性指标(Wettability index)：cos 可浮性指标(Flotability index) ：1-cos 接触角 越大，润湿性指标cos 越小，即润湿性越小，可浮性指标1-cos 越大，即矿物可浮性越好。

如辉钼矿(molybdenite) 60° 方铅矿(gelena) 47 ° 方解石(calcite) 20 ° 云 母(mica) 0°,图a表示可以被水完全润湿的固体，水滴可沿整个表面展开，θ值近于零 图b表示，当θ 90°时，可被水润湿，属亲水性固体 图c、d，当θ≥ 90°时，此固体表面不易被水润湿，属于疏水性固体 图e所示当θ=180°，说明此固体表面不被水润湿，是绝对疏水的固体2.2 Flotability index(adhesion work,粘附功) 浮选的基本行为是矿粒向气泡附着，此过程是否是一个自发过程，要进行热力学分析air,liquid,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,solid,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,air,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,附着前,附着后,进行热力学分析时的四个假定： ① 假定体系是一个等温等压体系；② 假定气泡比矿粒大得多；③ 假定接触前后气泡的大小形状不变，无其他释放能量的效应④ 附着面积为单位面积solid,liquid,附着前：W1=S液气液气+S固液 固液 附着后： W2=(S液气-1)液气+(S固液-1)固液+固气1 式中 W1，W2为体系附着前后自由能，S液气为气泡在液体中的表面积， S固液为矿物在液体中的表面积，液气为液气界面表面自由能，固液为固液界面表面自由能，固气为固气界面表面自由能。

附着前后体系自由能变化为： W=W1-W2= 液气+固液-固气= 液气(1-cos) 上式即为矿物的可浮性指标（Dupre公式），或称矿物的粘附功。