浮选1(双语)

1Introduction1.1浮选的定义和发展历史（Definitionanddevelopmenthistory）1.2浮选的过程及特点(Procedureandcharacteristics)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？1Introduction1.1Definitionanddevelopmenthistory1）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(developmenthistoryofflotation)⑴表层浮选阶段(Superficialflotation)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-oilflotation)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(Agglomerationflotation)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(Frothflotation)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(Developmenthistory)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IrvingLangmuir(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(Procedureandcharacteristics)1）浮选的作业(Flotationoperation)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(Pulppreparation)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(Pulpconditioning)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(Aerationflotation)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。ConcentrationTailingsRun-of-mineorePulppreparationPulpconditioningAerationflotation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(Directflotation)：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(Reverseflotation)：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(Selectiveflotation)：将有用矿物依次一个一个地选出为单一的精矿。混合浮选(Bulkflotation)：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(Applicationfields)⑴矿业(Miningindustry)：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-purposeutilization)：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(Wastermatterandwatertreatment)。（离子浮选可除去重金属离子。）3）浮选的特点(Characteristicsofflotation)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Forthflotation表层浮选Superficialflotation全油浮选Bulk-oilflotation团粒浮选Agglomerationflotation矿浆准备Pulppreparation调浆Pulpconditioning充气浮选Aerationflotation正浮选Directflotation反浮选Reverseflotation优先浮选Selectiveflotation混合浮选Bulkflotation综合利用Multiple-purposeutilization废物及废水处理Wastermatterandwatertreatment2Fundamentalsofflotation2.1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：WSL=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。b。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SG。a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浸没水气固σ水气σ固水σ固气θ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水气固水固气θcos杨氏方程接触角与润湿性和浮选的关系：(Relationofcontactangle,wettabilityandflotation)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。ThecontactangleincreasedwiththedegreeofhydrophobicityParticlesofhigherhydrophobicityaremorereadilypickedupbystaticbubbles.润湿性指标(Wettabilityindex)：cos可浮性指标(Flotabilityindex)：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θ90°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。2.2Flotabilityindex(adhesionwork,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。airliquidsolidair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。solidliquid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(Flotabilityindexoradhesionwork)。讨论：1）W=W1-W2大于零，表明W1W2，即粘着过程体系自由能是降低的，即矿物粒在气泡上的粘着是一个自发过程，且W越大，附着的可能性越大；2）上式未考虑矿粒附着于气泡的中间过程，故只能定性分析。矿物实际上都是晶体(crystal)，是原子(atom)、分子(molecule)和离子(ion)在空间以一定键联系起来，并进行排列。矿物内部键能是平衡的，但表面原子、分子或离子朝向内部的一方与内层是平衡的，但朝向外部的一方，键能没有得到饱和。故表面不饱和键的性质决定了矿物的润湿性，进而决定了矿物的可浮性。矿物表面的离子能发生极化现象，离子价数越高，离子半径越小，极化越难。因此负离子较易极化，阳离子较难极化。不同矿物表面极性不同，导致与极性水分子(polarwatermolecule)的作用程度不同，使润湿性存在差异。当表面是离子键(ionicbond)或共价键(coovalentbond)时，由于极性强，易于极性水分子发生作用，故亲水，表面是分子键(molecularbond)时，极性小，与极性水分子的作用弱，故表面疏水。矿物表面的极性与水分子的作用程度润湿