固体物料分选学--绪论+浮选理论基础ppt课件.ppt

1、固体物料分选学-绪论+浮选理论基础41选矿学科的形成选矿学科的形成 矿物：矿物：是地壳中由于自然的物理化学作用或生物是地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用所生成的具有固定化学成分或物理性质的天作用所生成的具有固定化学成分或物理性质的天然化合物或自然元素。然化合物或自然元素。矿物分为有用矿物和脉石矿物。矿物分为有用矿物和脉石矿物。有用矿物有用矿物：能为人类利用的矿物。能为人类利用的矿物。脉石脉石：目前无法富集或尚不能利用的矿物。目前无法富集或尚不能利用的矿物。51 选矿学科的形成选矿学科的形成 直接与选矿有关的矿物性质直接与选矿有关的矿物性质 密度：密度：矿物间密度的差异是重选的条件矿物间密度

2、的差异是重选的条件 磁性：磁性：矿物间磁性的差异是磁选的条件矿物间磁性的差异是磁选的条件 导电性：导电性：矿物间导电性的差异是电选的条件矿物间导电性的差异是电选的条件 润湿性：润湿性：矿物间表面润湿性的差异是浮选的条件矿物间表面润湿性的差异是浮选的条件61 选矿学科的形成选矿学科的形成 选矿学是研究矿物分选的学问，是一门分离、选矿学是研究矿物分选的学问，是一门分离、富集、综合利用矿物资源的技术科学。富集、综合利用矿物资源的技术科学。其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。71 选矿学科的形成选矿学科的形成工业技术手工作业基础理论实际经验选 矿 学 科8矿

3、石的选矿处理过程矿石的选矿处理过程 1 选选矿学矿学科的科的形成形成选后产品处理作业准备作业 选 矿 作业分选作业筛 分破 碎磨 矿重 选电 磁 选浮 选脱 水除 尘9矿石的选矿处理过程矿石的选矿处理过程 1）矿石分选前的准备作业。矿石分选前的准备作业。包括原矿包括原矿(原煤原煤)的破碎、筛分、磨矿、分级等工的破碎、筛分、磨矿、分级等工序。本过程的目的是使有用矿物与脉石矿物单体序。本过程的目的是使有用矿物与脉石矿物单体分离，使各种有用矿物相互间单体解离，此外，分离，使各种有用矿物相互间单体解离，此外，这一过程还为下一步的选矿分离创造适宜的条件。这一过程还为下一步的选矿分离创造适宜的条件。10矿

4、石的选矿处理过程矿石的选矿处理过程 2）分选作业。分选作业。借助于重选、磁选、电选、浮选借助于重选、磁选、电选、浮选和其他选矿方法将有用矿物同脉石分离，并使有和其他选矿方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物相互分离获得最终选矿产品用矿物相互分离获得最终选矿产品(精矿、尾矿、精矿、尾矿、有时还产出中矿有时还产出中矿)。3）选后产品的处理作业。选后产品的处理作业。包括各种精矿、尾矿包括各种精矿、尾矿产品的脱水，细粒物料的沉淀浓缩、过滤、干燥产品的脱水，细粒物料的沉淀浓缩、过滤、干燥和废水澄清循环复用等。和废水澄清循环复用等。11选矿产品选矿产品 1、精矿：精矿：分选所得有用矿物含量较高，适合于分选

5、所得有用矿物含量较高，适合于冶炼加工或其它利用要求的最终产品。冶炼加工或其它利用要求的最终产品。2、中矿：中矿：分选过程中得到的尚需进一步处理的分选过程中得到的尚需进一步处理的中间产品。中间产品。3、尾矿：尾矿：分选后，其中有用矿物含量很低，不分选后，其中有用矿物含量很低，不需要进一步处理（或技术经济上不适于进一步处需要进一步处理（或技术经济上不适于进一步处理）的产品理）的产品。121 选矿学科的形成选矿学科的形成 选矿常用的工艺指标选矿常用的工艺指标 1、品位：品位：指产品中金属或有用成分的质量与该指产品中金属或有用成分的质量与该产品质量之比。品位是评定产品指标之一。产品质量之比。品位是评定

6、产品指标之一。原矿品位。原矿品位。精矿品位；精矿品位；尾矿品位。尾矿品位。如：铜精矿品位为如：铜精矿品位为15%，表示，表示100吨干精矿中含吨干精矿中含有有15吨金属铜。吨金属铜。萤石精矿品位为萤石精矿品位为95%，表示，表示100吨干精矿中含有吨干精矿中含有95吨萤石（吨萤石（CaF2），），13选矿常用的工艺指标选矿常用的工艺指标 2、产率：产率：产品质量与原矿质量之比叫产率。用产品质量与原矿质量之比叫产率。用表示表示 精矿精矿=（Q精矿精矿/Q原矿）原矿）100%3、回收率回收率精矿中有用成分的质量与原矿中该精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比，称为回收率，常用有用成分质量之

7、比，称为回收率，常用表示。表示。14 回收率可用下式计算：回收率可用下式计算：式中：式中：回收率，回收率，%；精矿产率，精矿产率，%。原矿品位，原矿品位，%；精矿品位，精矿品位，%；%100100有用成分回收率是评定分选过程有用成分回收率是评定分选过程(或作业或作业)效率效率的一个重要指标。回收率越高，表示选矿过程的一个重要指标。回收率越高，表示选矿过程(或作业或作业)回收的有用成分越多。所以，选矿过回收的有用成分越多。所以，选矿过程中应在保证精矿质量的前提下，力求提高有程中应在保证精矿质量的前提下，力求提高有用成分回收率。用成分回收率。15选矿常用的工艺指标选矿常用的工艺指标4 4、选矿比选

8、矿比原矿质量与精矿质量的比原矿质量与精矿质量的比值用它可以确定获得值用它可以确定获得1t1t精矿所需处理原矿精矿所需处理原矿石的吨数。常以石的吨数。常以 K K 表示。表示。5 5、富矿比富矿比(或富集比或富集比)精矿品位与原精矿品位与原矿品位的比值，常用矿品位的比值，常用E E表示，表示，E=/E=/，它，它表示精矿中有用成分的含量比原矿中该有表示精矿中有用成分的含量比原矿中该有用成分含量增加的倍数，即选矿过程中有用成分含量增加的倍数，即选矿过程中有用成分的富集程度。用成分的富集程度。16选矿常用术语选矿常用术语 单体颗粒：单体颗粒：仅含有一种矿物的颗粒。仅含有一种矿物的颗粒。连生体颗粒：连

9、生体颗粒：含有两种或两种以上矿物的颗粒含有两种或两种以上矿物的颗粒 单体解离度：单体解离度：某种矿物单体颗粒存在的量占总某种矿物单体颗粒存在的量占总量的百分数。量的百分数。分选工艺流程图：分选工艺流程图：表示分选过程的作业顺序及表示分选过程的作业顺序及产品流向的线路图产品流向的线路图172 矿物加工学科的形成与发展矿物加工学科的形成与发展 矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的，是用矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的，是用物理、化学的方法，对天然矿物资源进行加工（包物理、化学的方法，对天然矿物资源进行加工（包括分离、富集、提纯、提取、深加工等），以获取括分离、富集、提纯、提取、深加工等），

10、以获取有用物质的科学技术。有用物质的科学技术。1)形成与发展背景形成与发展背景 （1）社会发展要求。）社会发展要求。（2）相关学科在选矿领域的应用。）相关学科在选矿领域的应用。18（1 1）浮选化学）浮选化学 （2 2）复合物理场矿物加工）复合物理场矿物加工 （3 3）高效低毒药剂分子设计）高效低毒药剂分子设计 （4 4）矿物资源的生化提取）矿物资源的生化提取 （5 5）直接还原与矿物原料造块）直接还原与矿物原料造块 （6 6）复杂贫细矿物资源综合利用）复杂贫细矿物资源综合利用 （7 7）矿物精加工与矿物材料）矿物精加工与矿物材料 （8 8）矿物加工过程计算机拔术）矿物加工过程计算机拔术 19

11、3）矿物加工学与其它学科的关系 矿物加工学矿物加工学数学、物理学、数学、物理学、化学、流体力学、化学、流体力学、生物学生物学地质学、矿床学、地质学、矿床学、矿物学、晶体化学矿物学、晶体化学采矿、冶金采矿、冶金化工、环境化工、环境计算机、控制计算机、控制机械机械204）矿物加工学科面临的挑战）矿物加工学科面临的挑战(1)复杂贫细矿物资源的综合回收复杂贫细矿物资源的综合回收(2)废石及尾矿的加工利用废石及尾矿的加工利用(3)矿物精加工技术矿物精加工技术(4)洁净煤技术洁净煤技术(5)二次资源二次资源(6)海洋资源海洋资源(7)非矿物资源非矿物资源 214 矿物矿物资源在国民经济建设中的地位和作用资

12、源在国民经济建设中的地位和作用 资源的开发和利用水平决定社会生产力水平资源的开发和利用水平决定社会生产力水平矿物资源是人类社会发展和国民经济建设的重矿物资源是人类社会发展和国民经济建设的重要物质基础；矿业是国民经济的基础产业，是要物质基础；矿业是国民经济的基础产业，是人类社会发展的前提和动力。从石器时代到青人类社会发展的前提和动力。从石器时代到青铜器、铁器时代，到煤、石油、天然气、原子铜器、铁器时代，到煤、石油、天然气、原子能的利用，人类社会生产的每一次巨大进步，能的利用，人类社会生产的每一次巨大进步，都伴随着矿物资源利用水平的飞跃。都伴随着矿物资源利用水平的飞跃。22(2)资源是社会发展和进

13、行经济建设的基础。资源是社会发展和进行经济建设的基础。矿物资源是冶金、化工、航天、建材、电力、矿物资源是冶金、化工、航天、建材、电力、轻工业、核工业等行业的主要原料来源。虽轻工业、核工业等行业的主要原料来源。虽然矿业在国内生产总值然矿业在国内生产总值(GDP)中所占比重较中所占比重较小，但它作为基础产业支撑着其他行业生产小，但它作为基础产业支撑着其他行业生产对原料的需求。世界上对原料的需求。世界上90以上的能源，以上的能源，80以上的工业原料和以上的工业原料和70以上的农业生产资以上的农业生产资料都来自矿产资源。料都来自矿产资源。23(3)矿物加工学科的发展对我国经济的可持续矿物加工学科的发展

14、对我国经济的可持续发展有着极其重要的意义。发展有着极其重要的意义。随着天然矿物资源地不断被开发利用，天然随着天然矿物资源地不断被开发利用，天然矿物资源量逐步减少，而随着人口增长、社会矿物资源量逐步减少，而随着人口增长、社会发展，对资源的需求又不断增大，因此，必须发展，对资源的需求又不断增大，因此，必须寻找开发利用新的资源。非传统矿物资源、二寻找开发利用新的资源。非传统矿物资源、二次资源、非矿物资源必将成为未来人类社会发次资源、非矿物资源必将成为未来人类社会发展的重要资源。对这些资源的加工利用，不仅展的重要资源。对这些资源的加工利用，不仅可以满足人类社会发展对资源的需求量的增加，可以满足人类社会

15、发展对资源的需求量的增加，还可减少环境污染，促使国民经济持续、快速、还可减少环境污染，促使国民经济持续、快速、健康发展。健康发展。24第第4篇篇 浮选浮选 本篇主要内容本篇主要内容1、浮选理论基础、浮选理论基础2、浮选药剂、浮选药剂3、浮选设备、浮选设备4、浮选工艺、浮选工艺 5、浮选实践、浮选实践25浮游选矿简称为浮游选矿简称为浮选浮选，是以各种颗粒或粒子表是以各种颗粒或粒子表面的物理化学性质的差别为基础，在气面的物理化学性质的差别为基础，在气液液固三相流体中进行分离的技术。固三相流体中进行分离的技术。目的矿物表面疏水目的矿物表面疏水附着气泡附着气泡上浮上浮排出排出对浮选有较大影响的表面性质

16、对浮选有较大影响的表面性质主要有：湿润性、电性、主要有：湿润性、电性、吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等等。吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等等。浮选的对象：浮选的对象：物料粒度细，粒度和密度作用小，重选物料粒度细，粒度和密度作用小，重选方法难以分离的矿物；磁性和电性差别不大难以用磁方法难以分离的矿物；磁性和电性差别不大难以用磁选和电选分离的矿物。选和电选分离的矿物。26浮选过程浮选过程 在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过程。其实是疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的程。其实是疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的脉石矿物留在水中，从而实现彼此分离。脉石

17、矿物留在水中，从而实现彼此分离。磨矿磨矿：先将矿石磨细，使有用矿物单体解离：先将矿石磨细，使有用矿物单体解离 调浆调浆：调节矿浆浓度，使颗粒悬浮、运动：调节矿浆浓度，使颗粒悬浮、运动 加药：加药：加入浮选药剂，与颗粒作用，使目的颗粒加入浮选药剂，与颗粒作用，使目的颗粒表面疏水表面疏水 充气充气：加入起泡剂，浆体中产生气泡，疏水颗粒：加入起泡剂，浆体中产生气泡，疏水颗粒附着气泡上上浮附着气泡上上浮 分离分离：将浮到浮选机液面泡沫刮出，完成矿物的：将浮到浮选机液面泡沫刮出，完成矿物的分选分选27浮选过程：浮选过程：固体细颗粒和水混合形成矿浆，调浆，加药，充气，固体细颗粒和水混合形成矿浆，调浆，加药

18、，充气，浮选获得精矿、尾矿浮选获得精矿、尾矿28浮选发展简介浮选发展简介 在古老的金银淘洗加工过程中，人们已认识到利在古老的金银淘洗加工过程中，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。纯矿物原料。浮选作为一种工业规模的选矿方法出现，在国外浮选作为一种工业规模的选矿方法出现，在国外大约是在大约是在19世纪末叶。在我国，解放前只有少数几座世纪末叶。在我国，解放前只有少数几座有色金属和石墨浮选厂。大部分分布在东北和安徽。有色金属和石墨浮选厂。大部分分布在东北和安徽。、全油浮选法全油浮选法根据各种矿物亲油性及亲水性的不同，加

19、大量油根据各种矿物亲油性及亲水性的不同，加大量油类与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的亲油矿物刮去，类与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的亲油矿物刮去，而亲水性的矿物仍留在矿浆中，从而达到分离矿物的而亲水性的矿物仍留在矿浆中，从而达到分离矿物的目的。目的。早期工业浮选的先驱。早期工业浮选的先驱。29浮选发展简介 、表层浮选法、表层浮选法在工业上的应用出现于在工业上的应用出现于1892年，将磨年，将磨矿干粉小心轻轻撒布在流动的水流表面，矿干粉小心轻轻撒布在流动的水流表面，疏水性矿物不易被水润湿依靠表面张力而疏水性矿物不易被水润湿依靠表面张力而漂浮水面上，聚集成薄层，成为精矿；易漂浮水面上，聚集成薄层，成

20、为精矿；易被水润湿的亲水性脉石流入水中作为废弃被水润湿的亲水性脉石流入水中作为废弃尾矿排出。尾矿排出。30、泡沫浮选法、泡沫浮选法 1877年出现选别石墨的泡沫浮选专利，年出现选别石墨的泡沫浮选专利，水煮沸产生水蒸气气泡。水煮沸产生水蒸气气泡。1886年出现化学法年出现化学法产生气泡进行浮选专利，气泡作为载体。产生气泡进行浮选专利，气泡作为载体。20世纪初，出现原始的泡沫浮选法，使世纪初，出现原始的泡沫浮选法，使浮选法向前推进一步，并出现了许多形式的浮选法向前推进一步，并出现了许多形式的泡沫浮选法。泡沫浮选法。（1）气体浮选法）气体浮选法（2）电解浮选法）电解浮选法（3）真空浮选法）真空浮选法

21、（4）正压力浮选法）正压力浮选法（5）机械充气搅拌浮选法）机械充气搅拌浮选法31、药剂在浮选法发展过程中的作用、药剂在浮选法发展过程中的作用在浮选法发展过程中，药剂的应用和发展起在浮选法发展过程中，药剂的应用和发展起了巨大的作用。了巨大的作用。、浮选应用的发展、浮选应用的发展各类浮选药剂的发展与在生产实践中的具体各类浮选药剂的发展与在生产实践中的具体应用，以及浮选工艺的新发展，使浮选效率大为应用，以及浮选工艺的新发展，使浮选效率大为提高，使浮选的应用范围日益扩大；由于浮选设提高，使浮选的应用范围日益扩大；由于浮选设备类型增多，设备不断更新且日益大型化，浮选备类型增多，设备不断更新且日益大型化，

22、浮选厂的规模越来越大，处理矿量日趋增多。此外，厂的规模越来越大，处理矿量日趋增多。此外，浮选生产的发展和近代测试在浮选理论研究中的浮选生产的发展和近代测试在浮选理论研究中的应用，致使对许多理论问题的认识日益深化。应用，致使对许多理论问题的认识日益深化。32 可选别各种黑色、有色、稀有金属、贵金可选别各种黑色、有色、稀有金属、贵金属矿物属矿物100多种有用矿物。多种有用矿物。对贫矿、细粒矿、杂矿石有更大适应性。对贫矿、细粒矿、杂矿石有更大适应性。目前，回收率目前，回收率60的项目都被禁止，已从的项目都被禁止，已从矿业扩展到其他领域。矿业扩展到其他领域。除浮选矿石，目前，浮选广泛应用于冶金、除浮选

23、矿石，目前，浮选广泛应用于冶金、化工、造纸工业、农产品及食品工业、医药化工、造纸工业、农产品及食品工业、医药微生物、工业废物及废水处理等方面。微生物、工业废物及废水处理等方面。冶金工业产品浮选，如铜镍混合矿、炼铜冶金工业产品浮选，如铜镍混合矿、炼铜炉渣、阳极泥等的浮选、锰矿石中伴生银的炉渣、阳极泥等的浮选、锰矿石中伴生银的富集回收。富集回收。33 造纸工业造纸工业：纸浆废液中回收纤维素、废纸再：纸浆废液中回收纤维素、废纸再生中脱油墨。生中脱油墨。化学工业化学工业：回收肥皂厂的油脂，浮选染料等。：回收肥皂厂的油脂，浮选染料等。农产品及食品工业农产品及食品工业：从黑麦中分出角麦，牛：从黑麦中分出角

24、麦，牛奶中分出乳酪等。奶中分出乳酪等。医药微生物医药微生物：从水中脱除寄生虫卵，分选结：从水中脱除寄生虫卵，分选结核杆菌和大肠杆菌等，分离细胞。核杆菌和大肠杆菌等，分离细胞。工业废物及废水（二次资源）：工业废物及废水（二次资源）：固废综合利固废综合利用、废水净化等用、废水净化等34浮选在矿物加工业中的作用与意义、浮选在矿物加工工业中的重要性、浮选在矿物加工工业中的重要性（1）浮选的适应性强）浮选的适应性强（2）浮选的效率高，且适于处理细物料）浮选的效率高，且适于处理细物料（3）有利于对矿产资源的综合回收）有利于对矿产资源的综合回收、浮选法的缺点、浮选法的缺点主要是成本高，易污染矿山主要是成本高

25、，易污染矿山环境环境（1）需要较细的磨矿）需要较细的磨矿粒度细化粒度细化（2）使用各类药剂）使用各类药剂（3）影响因素多，操作控制要求较高）影响因素多，操作控制要求较高（4）产品脱水率较低，过程复杂。）产品脱水率较低，过程复杂。3520.1 20.1 固体表面的润湿性及可浮性固体表面的润湿性及可浮性20.1.1 20.1.1 润湿现象润湿现象润湿性：润湿性：固体表面与水相互作用这一界面现象固体表面与水相互作用这一界面现象的强弱程度。的强弱程度。36亲水性物质亲水性物质：易被水润湿的物质：易被水润湿的物质疏水性物质疏水性物质：不易被水润湿的物质：不易被水润湿的物质亲水性表面亲水性表面：水滴：水滴

26、铺展，气泡铺展，气泡球形球形疏水性表面疏水性表面：水滴：水滴球形，气泡球形，气泡铺展铺展3720.1.2 20.1.2 润湿性的度量润湿性的度量为了判断固体表面的润为了判断固体表面的润湿性强弱，即固体表面湿性强弱，即固体表面的亲水或疏水程度，常的亲水或疏水程度，常用用接触角接触角来度量。来度量。固、气、液三相接触固、气、液三相接触线线三相润湿周边三相润湿周边变化变化稳定稳定气液固38接触角：接触角：在润湿周边上任意一点处，固液界在润湿周边上任意一点处，固液界面与气液界面的切线之间的夹角面与气液界面的切线之间的夹角角经过液体内部。角经过液体内部。自液气界面自液气界面经液体内部经液体内部到固液界面

27、的夹角到固液界面的夹角固液气39标出接触角标出接触角40cosgllsgs固液气gllsgscos张力平衡张力平衡润湿方程润湿方程 杨氏杨氏（Thomas Young）方程方程与气与气-液界面性质也有关液界面性质也有关41cos称为固体表面的称为固体表面的润湿性润湿性亲水亲水：难浮，：难浮，cos大，大，小小疏水疏水：易浮，：易浮，cos小，小，大大4220.1.3 20.1.3 粘着功粘着功Ws-g=-G=l-g（1-COS）颗粒、气泡粘着时，体系对外所做的功颗粒、气泡粘着时，体系对外所做的功（1-COS）称为）称为可浮性可浮性以粘着功以粘着功Ws-g度量颗粒与气泡粘着牢固程度度量颗粒与气泡

28、粘着牢固程度粘着前体系自由能：粘着前体系自由能：G1=Ss-ls-l+Sl-gl-g粘着后体系自由能：粘着后体系自由能：G2=(Ss-l-1)s-l+(Sl-g-1)l-g+s-g (假设粘着单位面积，假设粘着单位面积，Sg-s=1)43 颗粒完全亲水颗粒完全亲水：=0，COS=1，1-COS=0，Ws-g=0，颗粒不会粘着于气泡颗粒不会粘着于气泡 疏水性增加疏水性增加，COS，(1-COS),Ws-g，体系自由能降低，颗粒自发粘着于气泡趋势增体系自由能降低，颗粒自发粘着于气泡趋势增加；加；越大，可浮性越大，粘着功越大，矿物自越大，可浮性越大，粘着功越大，矿物自发粘着气泡的趋势越强。发粘着气泡

29、的趋势越强。亲水、疏水颗粒与气泡粘着牢固程度不同亲水、疏水颗粒与气泡粘着牢固程度不同浮选分离浮选分离4420.1.4 20.1.4 固体表面的水化层固体表面的水化层极性水分子在固体表面吸附时，定向、密集、极性水分子在固体表面吸附时，定向、密集、有序排列有序排列水化层水化层固体表面性质（不饱和键）固体表面性质（不饱和键）水化作用强弱水化作用强弱 分子键：弱分子键：弱 离子键、共价键：强离子键、共价键：强 捕收剂处理：弱捕收剂处理：弱疏水性矿物表面的水化层厚度疏水性矿物表面的水化层厚度1010-5-5-10-10-6-6 mmmm，亲水性矿物表面的水化层厚度亲水性矿物表面的水化层厚度1010-2-

30、2 mmmm。45水化层示意图水化层示意图水化层外观为液相，其性质近似固相。水化层外观为液相，其性质近似固相。46123矿物表面矿物表面气泡气泡固体表面水化性强（固体表面水化性强（亲水性亲水性表面）时，水化层表面）时，水化层不能自发薄化。曲线不能自发薄化。曲线1 1所示。所示。弱水化性固体表面（弱水化性固体表面（疏水性疏水性表面）时，水化层表面）时，水化层能自发薄化，但靠近表面的薄层很难去除。曲能自发薄化，但靠近表面的薄层很难去除。曲线线3 3所示。所示。矿粒向气泡的粘着过程：矿粒向气泡的粘着过程：先排除自由水，先排除自由水，后排挤水化层后排挤水化层自由能变化曲线自由能变化曲线472矿物表面矿

31、物表面气泡气泡中等水化性中等水化性表面颗粒向气泡粘着的过程：表面颗粒向气泡粘着的过程：a a阶段阶段：颗粒与气泡相互接近。排开的为普：颗粒与气泡相互接近。排开的为普通水，由浮选机的充气搅拌、浆体运动、表通水，由浮选机的充气搅拌、浆体运动、表面间引力等引起的。面间引力等引起的。b b阶段阶段：颗粒与水化层接触。排开的为定向：颗粒与水化层接触。排开的为定向排列的水，需要外加能量。排列的水，需要外加能量。自由能变化曲线自由能变化曲线482矿物表面矿物表面气泡气泡c c阶段阶段：水化层的变薄和破裂。水化膜不稳定，：水化层的变薄和破裂。水化膜不稳定，水化层自发破裂。水化层自发破裂。d d阶段：阶段：颗粒

32、与气泡接触，扩展颗粒与气泡接触，扩展(疏水性表面疏水性表面)颗粒气泡间：颗粒气泡间：残余水化膜残余水化膜演示演示4920.2 20.2 矿物的晶体结构与可浮性矿物的晶体结构与可浮性决定可浮性的主要因素是物料的化学组成和物决定可浮性的主要因素是物料的化学组成和物质结构，尤其是晶格结构、键能、晶格缺陷、质结构，尤其是晶格结构、键能、晶格缺陷、类质同象等。类质同象等。20.2.1 20.2.1 矿物的晶格结构与键能矿物的晶格结构与键能固体表面固体表面不饱和键不饱和键表面能表面能 内部结构、断裂面结构特点内部结构、断裂面结构特点颗粒的内部结构按颗粒的内部结构按键能键能不同可以分为不同可以分为四类四类:

33、离子键离子键-离子晶体离子晶体 萤石、方解石、白铅萤石、方解石、白铅矿、闪锌矿、岩盐矿、闪锌矿、岩盐50共价键共价键-共价晶格共价晶格 金刚石、石英、金红石、金刚石、石英、金红石、锡石锡石分子键分子键-分子晶格分子晶格 石墨、辉钼矿（石墨、辉钼矿（层间层间）金属键金属键-金属晶格金属晶格 自然金、银自然金、银浮选处理的物料大都经过破碎和磨矿，破碎浮选处理的物料大都经过破碎和磨矿，破碎时，往往沿脆弱面（裂缝、解理面、晶格间时，往往沿脆弱面（裂缝、解理面、晶格间杂质区等）裂开，或沿应力集中部位断裂。杂质区等）裂开，或沿应力集中部位断裂。51NaCl：沿：沿Na+、Cl-离子间界面断裂离子间界面断裂

34、CaF2：Ca2+、F-结合力强；沿结合力强；沿F-面层断裂面层断裂CaCO3：C-O共价键更强，沿共价键更强，沿CO32-与与 Ca2+交界面断裂交界面断裂石墨石墨C：层内：层内C-C共价键强，层间分子键弱，共价键强，层间分子键弱，沿层片间断裂沿层片间断裂52硅酸盐矿物硅酸盐矿物：硅氧四面体骨架结构，共价键，：硅氧四面体骨架结构，共价键，断裂面键能高，亲水性强。断裂面键能高，亲水性强。铝硅酸盐矿物铝硅酸盐矿物：硅被铝取代，硅氧比例影响解：硅被铝取代，硅氧比例影响解理面的性质。而且会吸附理面的性质。而且会吸附NaNa+、K K+离子。亲水性离子。亲水性仍很强仍很强20.2.2 20.2.2 矿

35、物颗粒的表面键能与天然可浮性矿物颗粒的表面键能与天然可浮性颗粒表面和内部的区别颗粒表面和内部的区别：内部键能平衡，表面：内部键能平衡，表面键能不饱和，这种表面键能的不饱和决定了它键能不饱和，这种表面键能的不饱和决定了它们的可浮性。们的可浮性。表面键能表面键能强强：离子键、原子键；：离子键、原子键；弱弱：分子键。：分子键。53表面键能强表面键能强的离子键、原子键对极性的水分子的离子键、原子键对极性的水分子有较大的吸引力，表现出强的亲水性，成为亲有较大的吸引力，表现出强的亲水性，成为亲水性表面水性表面小，天然可浮性差小，天然可浮性差。而而表面键能较弱表面键能较弱的分子键对极性的水分子吸引的分子键对

36、极性的水分子吸引力较小，不易被水润湿，成为疏水性表面力较小，不易被水润湿，成为疏水性表面大，天然可浮性好大，天然可浮性好。天然可浮性：天然可浮性：颗粒未经过处理自然表现出来的颗粒未经过处理自然表现出来的可浮性。可浮性。人为可浮性：人为可浮性：浮选药剂处理浮选药剂处理捕收剂、抑制剂捕收剂、抑制剂5420.2.3 20.2.3 颗粒颗粒表面的不均匀性与可浮性表面的不均匀性与可浮性同一种矿物，会具有不同的可浮性，这是因同一种矿物，会具有不同的可浮性，这是因为破碎后颗粒的表面的不均匀造成的，主要为破碎后颗粒的表面的不均匀造成的，主要是表面的物理不均匀性、化学不均匀性、物是表面的物理不均匀性、化学不均匀

37、性、物理化学不均匀性（半导体性）造成的。理化学不均匀性（半导体性）造成的。20.2.3.120.2.3.1 颗粒表面的物理不均匀性颗粒表面的物理不均匀性完整的晶格是很少见的，其晶格经常产生各完整的晶格是很少见的，其晶格经常产生各种缺陷、位错现象，从而导致了颗粒表面的种缺陷、位错现象，从而导致了颗粒表面的物理不均匀性。物理不均匀性。55 宏观不均匀性：宏观不均匀性：晶体沿不同方向断裂，显晶体沿不同方向断裂，显示出能量性质的各向异性。示出能量性质的各向异性。石盐晶体石盐晶体 a.沿十二面体晶面破碎沿十二面体晶面破碎 b.沿八面体晶面破碎沿八面体晶面破碎 c.对立方体晶面成任意角度破裂对立方体晶面成

38、任意角度破裂 沿不同方向、不同部位断裂沿不同方向、不同部位断裂表面活性表面活性不同不同 物料粉碎时，物料粉碎时，受力方向紊乱，受力方向紊乱，断裂面更不均匀断裂面更不均匀56晶体位错晶体位错晶体镶嵌晶体镶嵌57晶格缺陷、杂质、半导性、位错等不仅影响可晶格缺陷、杂质、半导性、位错等不仅影响可浮性，而且可以用来解释药剂和颗粒表面的作浮性，而且可以用来解释药剂和颗粒表面的作用机理。因此，有人研究通过加入杂质或浸除用机理。因此，有人研究通过加入杂质或浸除表面杂质或通过辐射、加热和加压等改变晶格表面杂质或通过辐射、加热和加压等改变晶格缺陷及位错，以此人为地改变矿物的可浮性。缺陷及位错，以此人为地改变矿物的

39、可浮性。20.2.3.2 20.2.3.2 颗粒表面的化学不均匀性颗粒表面的化学不均匀性主要是非化学式的计量组成分造成的，主要主要是非化学式的计量组成分造成的，主要有四种形式：有四种形式：58阴离子空位引起的金属过量阴离子空位引起的金属过量间隙阳离子引起的金属过量间隙阳离子引起的金属过量间隙阴离子引起的非金属过量间隙阴离子引起的非金属过量阳离子空位引起的非金属过量阳离子空位引起的非金属过量正电性缺陷，吸正电性缺陷，吸附阴离子附阴离子负电性缺陷，阻负电性缺陷，阻止阴离子吸附止阴离子吸附杂质离子的掺入以及类质同象也会造成颗粒杂质离子的掺入以及类质同象也会造成颗粒表面的化学不均匀性。表面的化学不均匀

40、性。5920.2.3.320.2.3.3半导体性质半导体性质几乎所有的几乎所有的金属硫化物金属硫化物都具有半导体的特性，都具有半导体的特性，导电率比金属低很多导电率比金属低很多载流子载流子：自由电子：自由电子NN型，型，negativenegative负负 空穴（电子缺位）空穴（电子缺位）PP型，型，positivepositive正）正）正电性缺陷正电性缺陷：金属过量，有自由电子，：金属过量，有自由电子，N N型型负电性缺陷负电性缺陷：非：非金属过量，金属过量，有空穴，有空穴，P P型型杂质的影响：杂质的影响：纯纯ZnSZnS：接近绝缘体：接近绝缘体天然天然ZnSZnS：FeFe3+3+Zn

41、Zn2+2+，N N型；型；CuCu+ZnZn2+2+，P P型；型；CaCa2+2+ZnZn2+2+，不变，不变NiONiO：纯纯PP型半导体，注入杂质型半导体，注入杂质CrCr3+3+，N N型型6020.2.3.4 20.2.3.4 颗粒表面不均匀性与可浮性颗粒表面不均匀性与可浮性1 1、晶格缺陷与捕收剂的吸附、晶格缺陷与捕收剂的吸附负负电性缺陷（电性缺陷（P P型型）：阴离子对电子吸引力）：阴离子对电子吸引力强，有利于阴离子吸附（强，有利于阴离子吸附（PbSPbS、黄药）、黄药）正正电性缺陷（电性缺陷（N N型型）：相反）：相反2 2、化学组成不均匀性与可浮性、化学组成不均匀性与可浮性

42、杂质不同、含量不同杂质不同、含量不同可浮性不同可浮性不同天然矿物，产地不同天然矿物，产地不同可浮性不同可浮性不同6120.3 20.3 颗粒表面的氧化和溶解与可浮性颗粒表面的氧化和溶解与可浮性氧与金属硫化物（铜、铁、镍、铅、锌等）的氧与金属硫化物（铜、铁、镍、铅、锌等）的作用，对其浮选行为有着非常重要的影响。作用，对其浮选行为有着非常重要的影响。20.3.1 20.3.1 颗粒表面的氧化颗粒表面的氧化OHSMeHOMeS202222242322222)(2432SOHOHMeOHOMeS金属硫化物颗粒表面受到空气中的氧、水、水中金属硫化物颗粒表面受到空气中的氧、水、水中的氧等作用时，会发生如下

43、一些化学反应：的氧等作用时，会发生如下一些化学反应：6242222)(22SOHOHMeOHOMeSOHOSMeHOMeS2232222222氧与硫化物的作用氧与硫化物的作用分阶段分阶段进行：进行：1 1阶段阶段，氧适量吸附在颗粒表面，颗粒保持疏水，氧适量吸附在颗粒表面，颗粒保持疏水2 2阶段阶段，氧在硫化物晶格的电子间发生离子化。，氧在硫化物晶格的电子间发生离子化。3 3阶段阶段，离子化的氧与硫化物反应，生成各种硫，离子化的氧与硫化物反应，生成各种硫酸盐。酸盐。在一定限度内，颗粒的可浮性随氧化而提高，而在一定限度内，颗粒的可浮性随氧化而提高，而过分氧化则起抑制作用。过分氧化则起抑制作用。63

44、 方铅矿方铅矿PbSPbS：纯水中纯水中：可浮性差；：可浮性差；微量氧半氧化微量氧半氧化：可浮性提高可浮性提高 PbS+2OPbS+2O2 2=Pb=Pb2+2+SO+SO4 42-2-过氧化：过氧化：可浮性下降可浮性下降表面大部分氧化成表面大部分氧化成PbSOPbSO4 4，不稳定易溶解，吸附不，不稳定易溶解，吸附不牢固。牢固。需氧量的变化需氧量的变化方铅矿黄铁矿黄铜矿磁黄铁矿砷黄铁矿方铅矿黄铁矿黄铜矿磁黄铁矿砷黄铁矿调节氧化还原过程的措施调节氧化还原过程的措施a a 调节搅拌调浆和浮选时间调节搅拌调浆和浮选时间b b 调节浮选槽和搅拌槽的充气量调节浮选槽和搅拌槽的充气量c c 调节搅拌强度

45、调节搅拌强度64d d 调节调节pH值值e e 添加氧化剂或还原剂添加氧化剂或还原剂f f 用氧气、富氧空气、氮气、二氧化碳代替空气用氧气、富氧空气、氮气、二氧化碳代替空气作为浮选气相，通电改变浆体氧化还原电位等作为浮选气相，通电改变浆体氧化还原电位等20.3.2 20.3.2 物料的溶解物料的溶解部分矿物呈离子形式转入液相，影响浮选过程。部分矿物呈离子形式转入液相，影响浮选过程。黄铁矿黄铁矿FeSFeS2 2 FeSO FeSO4 4 ，溶解度增加，溶解度增加2100021000倍倍水中的难免离子：水中的难免离子：NaNa+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、ClCl-、COCO

46、3 32-2-、HCOHCO3 3-、SOSO4 42-2-、NONO3 3-、NONO2 2-、NHNH4 4+、H H2 2POPO4 4-、HPOHPO4 42-2-、有机物、腐殖质等、有机物、腐殖质等65对矿物溶解以及难免离子的对矿物溶解以及难免离子的调节措施调节措施：a a 控制水的质量控制水的质量b b 控制充气氧化条件控制充气氧化条件c c 控制磨碎时间及细度控制磨碎时间及细度d d 调节浆体的调节浆体的pHpH值，使某些离子形成不溶值，使某些离子形成不溶性沉淀物。性沉淀物。6620.4 20.4 两相界面的双电层两相界面的双电层固体颗粒在水溶液中受水偶极子及溶质的作固体颗粒在水

47、溶液中受水偶极子及溶质的作用，表面会带一种电荷。颗粒表面电荷的存用，表面会带一种电荷。颗粒表面电荷的存在会影响溶液中离子的分布，而在某些情况在会影响溶液中离子的分布，而在某些情况下，颗粒表面下，颗粒表面电荷的符号和大小，电荷的符号和大小，对其可浮对其可浮性具有决定性影响。性具有决定性影响。20.4.1 20.4.1 固液界面荷电的起因固液界面荷电的起因在水溶液中颗粒表面荷电的原因主要在水溶液中颗粒表面荷电的原因主要有以下几种：有以下几种：67a a：固体表面组分选择性解离或溶解：固体表面组分选择性解离或溶解优先溶解优先溶解离子型矿物：离子型矿物：由于表面正、负离子的表面结合由于表面正、负离子的

48、表面结合能及受水偶极的作用力（水化）不同而产生非能及受水偶极的作用力（水化）不同而产生非等当量向水中转移的结果，使矿物的表面荷电等当量向水中转移的结果，使矿物的表面荷电钾盐矿（钾盐矿（KClKCl）ClCl-优先溶入水中，所以水中钾盐优先溶入水中，所以水中钾盐矿的表面荷矿的表面荷正电正电。萤石（萤石（CaFCaF2 2）、重晶石（）、重晶石（BaSOBaSO4 4）、铅钒（）、铅钒（PbSOPbSO4 4）荷荷正电正电，白钨矿（白钨矿（CaWOCaWO4 4）、方铅矿（）、方铅矿（PbSPbS）表面荷）表面荷负电负电68b b：固体颗粒表面对溶液中阴、阳离子的不等量：固体颗粒表面对溶液中阴、阳

49、离子的不等量吸附吸附优先吸附优先吸附矿物表面对阴、阳离子不等量吸附矿物表面对阴、阳离子不等量吸附荷电。荷电。例如：例如：白钨矿（白钨矿（CaWOCaWO4 4），在自然溶液中，因表），在自然溶液中，因表面的面的WOWO4 42-2-较多而荷负电，如果向溶液中添加较多而荷负电，如果向溶液中添加CaCa2+2+，表面优先吸附表面优先吸附CaCa2+2+而荷正电。而荷正电。用用NaNa2 2COCO3 3、CaClCaCl2 2人工制备碳酸钙时，合成产物的人工制备碳酸钙时，合成产物的表面电性随制备条件而定。如果表面电性随制备条件而定。如果NaNa2 2COCO3 3过量，因过量，因吸附过量的吸附过量

50、的COCO3 32-2-，而荷负电，如果，而荷负电，如果CaClCaCl2 2过量，过量，吸附较多的吸附较多的CaCa2+2+而荷正电。而荷正电。69c c：颗粒表面生成两性羟基化合物的电离和吸引：颗粒表面生成两性羟基化合物的电离和吸引H H+或或OHOH-对于难溶的氧化物或硅酸盐矿物，新表面在水中对于难溶的氧化物或硅酸盐矿物，新表面在水中形成两性羟基化合物，部分电离，或表面吸附形成两性羟基化合物，部分电离，或表面吸附H H+或或OHOH-后表面荷电。后表面荷电。如石英表面荷电的原因：如石英表面荷电的原因：70因此，因此，石英表面荷负电石英表面荷负电。但会随。但会随pHpH的变化而变化，的变化