05浮选理论.ppt

选矿知识培训浮选理论,浮选,主要内容,1.浮选,发展及基本原理2.浮选药剂3.浮选工艺4.浮选设备5.浮选实例分析,第一章.浮选,发展及基本原理,第一节浮选的基本概念第二节浮选的发展第三节浮选的优缺点第四节浮选各相的性质第五节浮选的基本原理,第一节.浮选的概念,浮选浮游选矿，主要指泡沫浮选。是按矿物间表面物理化学性质的差异来分离各种矿粒的方法，且差异越大，分离效果越好。其主要原理是利用矿物表面物理化学性质的差异,使矿石中一种或几种目的矿物有选择性的附着在气泡上,随气泡升浮到矿浆表面,从而将有用矿物和脉石矿物分离。浮选过程在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过程。其过程包括磨矿,分级,搅拌,充气,气泡的矿化,刮泡。,第二节.浮选的发展浮选作为一种工业规模的选矿方法出现，在国外大约是在19世纪末叶。其发展主要经历以下几个阶段。１全油浮选法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，面亲水性的矿物仍留在矿浆中，从而达到分离矿物的目的。早期工业浮选的先驱。２表层浮选法在工业上的应用出现于1892年，将磨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面漂浮水面上，聚集成薄层，成为精矿；易被水润湿的亲水性脉石流入水中作为废弃尾矿排出。,３泡沫浮选法20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泡沫浮选法。（1）气体浮选法（2）电解浮选法（3）机械充气搅拌浮选法浮选药剂的出现,大大促进了浮选技术的发展,它们的发展是相互联系的.,第三节.浮选的优缺点,优点（1）应用范围广,适应性强;广泛应用于化工,环保,建材,医药等（2）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;缺点主要是成本高，易污染环境（1）需要较细的磨矿粒度;（2）使用各类药剂;（3）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。,第四节.浮选各相的性质,a.固相一、矿物晶体的断裂面用浮选法分离固相（即各种矿物）时，首先必须进行破碎和磨细，使矿石中的目的矿物达到或接近单体解离以及获得适于泡沫浮选所要求的适宜粒度，以便能有效的进行浮选。在破碎和磨细的过程中，矿物受到外加机械力的作用，晶体内连结质点间的部分键力受到破坏（“打断“），随之出现新的不规则“断口“或比较平滑的“解离面“，二者合称为矿物晶体的断裂面。解离面严格沿着一定结晶方向碎裂成比较平滑的矿物表面。断口不按一定结晶方向碎裂所形成的凸凹不平的矿物表面。,影响断裂的因素（1）内因，矿物的晶体结构，决定的因素，矿物破碎时沿着晶体结构内键合力最弱的面网之间发生断裂。（2）外因，即破碎磨细矿石所施加外力的性质比及力的大小和作用方向等。外力作用具有复杂性。二、矿物晶体表面的不饱和键力1、不饱和键力的起源及不饱和程度组成矿物晶体的质点不仅按一定空间几何图形进行有序排列，而且通过某种键力使各顶点彼此联结在一起。位于晶体表面与位于晶体内部的质点彼此所处状态则不尽相同。内部的均处于平衡，断裂面上质点具有不饱和键力，且因位置不同，键力的不饱和程序也很不相同，显示出不同的吸附能力和作用活性。特别是矿石经破碎细磨后，比表面积随之增大，所形成的棱角增加更多，形成的吸附其它物质的“活性中心”更多，因些矿石磨细越细，吸附能力和作用活性也越强烈。,2、矿物表面不饱和键力的类型及其与水分子的作用。浮选工作者最关心的是矿物表面被水润湿的性质，此性质与矿物表面不饱和键力的类型有关。（1）强键合力共价键、离子键、金属键断裂面上的质点以此键，具有较强的极性和化学活性，极性表面，对偶极水分子有较强的吸引力，易被水润湿，亲水性强天然可浮性差。此表面亲水表面。天然可浮性差。（2）弱键合力断裂面呈现的不饱和键力主要为分子间力，极性较小，称为非极性表面，与偶极水分子的作用较弱，不易被水润湿，表现疏水易向气泡吸附，天然可浮性较好。,b.液相一.水分子的结构及基本性质分子式H2O.结构三个原子核构成两个质子为底的等腰三角形。氧原子的两个杂化轨道与氢成键，形成两个正电中心。偶极正、负电荷中心较远，使水分子里具有较强的偶极矩。属强极性分子。称水分子为水偶极子。基本性质（1）4℃时水的密度最大。4℃为略高于冰点；（2）具有很高的介电常数；（3）具有很高的溶解能力；对极性物质而言。（4）导电率低，但对其它化合物有较大的电离能力；（5）缔合作用，形成氢键的特性。,二.水对浮选过程的影响1、水分子之间的氢键缔合作用由于水分子的极性结构，每个分子都能和邻近的水分子发生氢键缔合。这些特征对浮选过程均有影响。2、水分子与矿物表面的作用水分子是强极性分子，即可以和极性表面作用，作用的结果是矿物表面水化或湿润，严重影响矿物与气泡的接触过程。3、水的溶解能力水的溶解能力在浮选过程中是有相当重要的作用，从而改变矿物表面的化学组成，界面电性，液相的化学组成而改变，近而改变矿物在浮选过程中的行为。溶解过程是复杂过程，并伴随着复杂的化学反应，所以在浮选过程中应非常注意水对矿物的作用，水质情况及其离子对浮选的影响。影响溶解的因素较多，液体中的离子组成，温度及粒度。,c.气相浮选中所用的气相主要是空气，起到载体作用。空气是混合物，典型的非极性物质，是有对称的结构。易合非极性表面结合。空气在矿浆中的溶解度与压力、温度和水中溶解的其他物质的浓度有关。对浮选有意义的是压力与溶解度的关系。享利定律温度一定，混合气体中的每一组分的溶解度，随着其分压的增加而增加。气泡在浮选中的作用（1）载体作用主要组分能活跃地被吸附在矿物表面产生特殊作用，并直接影响矿粒的可浮性。（2）活化剂作用其中最活跃的是氧。,第五节.浮选的基本原理,A.矿物的润湿性a.润湿现象润湿是自然界中常见的现象，是由于液体固体表面排挤在固体表面所产生的一种界面作用。易被润湿的表面称为亲液（水）表面，其矿物称为亲液（水）矿物；反之称为疏液（水）表面，疏液（水）矿物。润湿性是表征矿物表面重要的物理化学特征之一，是矿物好坏可浮性的直观标志，取决于矿物表面不饱和键力与偶极水分子相互作用的强弱。b.润湿现象在浮选中意义矿物表面润湿性及其调节是实现各种矿物浮选可分离的关键，所以了解和掌握矿物表面润湿性的差异，变化规律以及调节方法对浮选原理及实践均有重要意义。目前，人为改变调节润湿性（可浮性）的方法有两大类物理方法和化学方法。,c.润湿的接触角润湿性的度量用接触角判定。接触角达到润湿平衡时，过三相润湿周边上任一点P作气液界面的切线δAW，与固液界面δSW之间所形成的包括液相的夹角θ。润湿阻滞润湿过程中，润湿周边展开或移动受到阻碍，使平衡接触角发生改变，这种现象称为润湿阻滞。浮选过程中，矿粒向气泡附着时，属于排水，即在矿物本身可浮性不变的情况下，附着过程难，对浮选不利。而矿粒从气泡上脱落时，属于水排气，使水难于从矿物表面将气泡排开，防止矿粒从气泡上脱落，对浮选有利。,接触角θ的大小与接触的三相界面所具有的各界面张力有关，当各界面张力相互作用达到平衡时，有当θ90时，δSWδAS，矿物表面不易被水润湿，具有疏水表面，其矿物具有疏水性,可浮性好。当θ90时，δSWpHPZC，ψ00，矿物表面荷正电。（2）等电点PZr或IEP电动电位为零时，溶液中电解质浓度的负对数值,或溶液的pH值。PZr与溶液pH值有关,也和产生特性吸附的离子浓度有关。在体系中不在特性吸附时，ξ0，电荷密度也为零，PZC＝PZr.,界面电性与矿物的可浮性（1）矿物表面性与润湿性的关系在零电点PZC时，接触角最大；矿物表面带电，θ变小，润湿性变好，可浮性变差。（2）双电层及电动电位对浮选的影响A、双电层对药剂在矿物表面物理吸附的影响物理吸附是静电吸附。B、矿物表面双电层对矿物悬浮液絮凝和分散的影响降低、压缩电位，使矿物悬浮物絮凝。升高、扩大双电层，使矿物悬浮物分散。C、双电层对细泥在矿粒上面覆盖的影响细泥通常带负电，矿粒带正电，即可以被覆盖。D、电动电位与浮选活性之间的关系随矿物电动电位降低，矿物的可浮性提高，浮选效果变好。作用前后电动电位差来评价矿物浮选活性的改变。ξ差越大，药剂作用越好，浮选活性提高越大。,C.吸附现象1.概念吸附是液体（或气体）中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。正吸附当加入某种物质后，使溶液表面能降低，表面层溶质的浓度大于溶液内部的浓度，浓度增高现象。这种物质称为表面活性剂。负吸附当加入某种物质后，使溶液表面能增高，表面层溶质的浓度小于溶液内部的浓度，浓度降低现象。这种物质称为非表面活性剂。吸附量一定温度下，当吸附达到平衡时，单位面积上所吸附的吸附质的摩尔数，常用“Γ”表示。吸附是矿物,药剂,气泡相互作用的主要形式,伴随着整个浮选过程,对浮选的研究有重要的意义。,2.吸附类型吸附分为物理吸附和化学吸附。判断依据吸附基面上的化学质点与吸附质之间是否发生化学键的结合。凡由化学键力引起的吸附称为化学吸附；凡由分子键力引起的吸附称为物理吸附。3.物理吸附与化学吸附的差异a.物理吸附是“非定点”性质的吸附，作用缺乏选择性;化学吸附是“定点”性质的吸附，作用是有选择性。b.物理吸附的吸附质容易从表面解吸,具有可逆性；化学吸附速度慢,吸附牢固不易解吸,不可逆。c.物理吸附可以是单层或多层吸附;化学吸附通常是单层吸附。d.当条件合适时,物理吸附可转化为化学吸附,但化学吸附一般不能转化为物理吸附,休息,