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| 關(guān)于礦物浮選的這些知識(shí)，你一定要知道（一） |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2016-03-15 11:07:46 瀏覽次數(shù)： |
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1、什么叫浮游選礦(浮選)？其應(yīng)用范圍如何？
浮選即泡沫浮選，是根據(jù)礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同來(lái)分選礦物的選礦方法。在浮選過(guò)程中，礦物的沉浮幾乎與礦物密度無(wú)關(guān)。比如黃銅礦與石英，前者密度為4.2，后者密度為2.66，可是重礦物的黃銅礦很容易上浮，石英反而沉在底部。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)礦物的可浮性與其對(duì)水的親和力大小有關(guān)，凡是與水親和力大，容易被水潤(rùn)濕的礦物，難于附著在氣泡上，難浮。而與水親和力小，不易被水潤(rùn)濕的礦物，容易上浮。因此可以說(shuō)，浮選是以礦物被水潤(rùn)濕性不同為基礎(chǔ)的選礦方法。一般把礦物易浮與難浮的性質(zhì)稱為礦物的可浮性。浮選就是利用礦物的可浮性的差異來(lái)分選礦物的。在現(xiàn)代浮選過(guò)程中，浮選藥劑的應(yīng)用尤其重要，因?yàn)榻?jīng)浮選藥劑處理后，可以改變礦物的可浮性，使要浮的礦物能選擇性地附著于氣泡，從而達(dá)到選礦的目的。
浮選是最重要的選礦方法之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有90％的有色金屬礦都是用浮選法處理的。此外浮選法還廣泛用于稀有金屬、貴金屬、黑色金屬、非金屬以及煤等礦物原料的選別。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外還用浮選法進(jìn)行水質(zhì)凈化，污水處理等?？梢?jiàn)浮選法的應(yīng)用范圍是相當(dāng)廣泛的。與其他選礦方法相比，用浮選法選別細(xì)粒浸染礦石時(shí)，效果較好而且比較經(jīng)濟(jì)合理。浮選法也常用于選別粗?；虼旨?xì)不均勻浸染礦石的細(xì)粒部分。
浮選與其他選礦方法一樣，要做好選別前的物料準(zhǔn)備工作，即礦石要經(jīng)過(guò)磨礦分級(jí)，達(dá)到適宜于浮選的濃度細(xì)度。此外，浮選還有以下幾個(gè)基本作業(yè)：
1）礦漿的調(diào)整和浮選藥劑的加入，其目的是要造成礦物表面性質(zhì)的差別，即改變礦物表面的潤(rùn)濕性，調(diào)節(jié)礦物表面的選擇性，使有的礦物粒子能附著于氣泡，而有的則不能附著于氣泡。
2）攪拌并造成大量氣泡，借助于浮選機(jī)的充氣攪拌作用，導(dǎo)致礦漿中空氣彌散而形成大量氣泡，或促使溶于礦漿中的空氣形成微泡析出。
3）氣泡的礦化，礦粒向氣泡選擇性地附著，這是浮選過(guò)程中最基本的行為。
4、礦化泡沫層的形成與刮出；礦化氣泡由浮選槽下部上升到礦漿面形成礦化泡沫層，有用礦物富集到泡沫中，將其刮出而成為精礦（中礦）產(chǎn)品。而非目的礦物則留在浮選槽內(nèi)，從而達(dá)到分選的目的。通常浮選作業(yè)浮起的礦物是有用礦物，這樣的浮選過(guò)程稱之為正浮選，反之，浮起的礦物為脈石，則稱之為反浮選（或稱逆浮選）。
3、礦物的晶體結(jié)構(gòu)與可浮性有什么關(guān)系？
自然界的礦物種類繁多，大約有3500多種。由于結(jié)晶時(shí)的物質(zhì)組成、溫度、壓力等條件的差異，礦物的晶格千差萬(wàn)別。礦物的可浮性與晶體結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。實(shí)踐證明：具有天然可浮性的礦物不多，只有石蠟、石墨、滑石、葉蠟石、輝鉬礦等少數(shù)幾種。而云母、石英等認(rèn)為是沒(méi)有天然可浮性的礦物。晶體結(jié)構(gòu)與可浮性的關(guān)系十分復(fù)雜，下面只能列舉幾種典型礦物晶體結(jié)構(gòu)與可浮性的關(guān)系。
石墨
石墨的成分是碳。石墨晶體中的碳原子按六方形環(huán)狀成層排列。層中相鄰的碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，作用力很強(qiáng)，而兩層間的碳原子由分子鍵聯(lián)系著，作用力很弱。石墨晶體沿層面破裂后形成小片，石墨碎片的兩端是斷裂的共價(jià)鍵，對(duì)于水分子有很大的吸引力，有一部分水分子排列其周圍。所以碎片的兩端是親水的。但是碎片的平面是微弱的分子鍵，是疏水的，并占很大的優(yōu)勢(shì)。所以結(jié)晶石墨的疏水性好，具有天然可浮性。
硫化礦中的輝鉬礦（MoS2）和硅酸鹽中的葉蠟石，與石墨晶體結(jié)構(gòu)相似，有一定的天然可浮性。但并非一切層狀的礦物都有天然可浮性。如云母雖然有光滑的片狀解理面，在水中其層面以離子鍵存在，層面與兩端都親水。
石英
石英是在選礦過(guò)程中最為常見(jiàn)的脈石礦物。它是由許多硅氧四面體彼此以頂角相連，組成向三維空間延伸的架狀結(jié)構(gòu)，破裂時(shí)都是折斷Si—O間的共價(jià)鍵，所以斷面上有很強(qiáng)的親水性，沒(méi)有天然可浮性，斷裂后的Si-常吸附OH-,斷裂后的O-常吸附H＋。
總之，礦物的晶格與可浮性的關(guān)系，主要取決于表面暴露的是什么鍵，若表面呈離子鍵，即表面作用力為很強(qiáng)的靜電力場(chǎng)，這類礦物（方解石、螢石等）是親水的。其天然可浮性差，需加異極性的捕收劑來(lái)改變礦物表面的親水性，才可能浮選。如果礦物表面是共價(jià)晶格或是分子晶格，破碎后表面可能是共價(jià)鍵，也可能是分子鍵，或者兩者兼有。如果表面呈共價(jià)鍵，即表面有較強(qiáng)的價(jià)鍵能。這類礦物（如綠柱石、石英等）是親水的，不易浮，也需要加異極性捕收劑作用后才能浮選。
只有表面暴露的是分子鍵，才是疏水的。如前面所述的，分子鍵力于三種，其中以色散力為主的表面疏水性最好，如石蠟、石墨、輝鉬礦等。
應(yīng)當(dāng)指出，在浮選實(shí)踐中，礦物是否可浮，不僅與礦物表面固有的潤(rùn)濕性有關(guān)，更主要是要看是否與捕收劑起作用。
4、礦物表面鍵能的不平衡狀態(tài)是如何形成的？
浮選是利用礦物表面（相界面）性質(zhì)的差異來(lái)進(jìn)行分選的。因此弄清楚礦物表面性質(zhì)，對(duì)于理解浮選過(guò)程有著重要的意義。礦物表面與其內(nèi)部的主要差別，就是靠近礦物表面的分子具有較大的自由能，液體內(nèi)部分子A受到周圍分子力的作用，所有這些力是平衡的，它們作用在A的合力等于零。可是位于液體表面的分子B卻不同，在它的下面受到鄰近分子的吸引力作用，但在它的上部卻沒(méi)有這些作用力。因此表面層的分子尚未達(dá)到平衡狀態(tài)，存在不平衡的剩余力，這叫表面張力。礦物的表面與液體的表面有類似情況，因?yàn)榈V物和其他物質(zhì)一樣，是由原子、離子或分子組成的，所以在礦物表面的分子同樣有未平衡的力（又叫未飽和的鍵能）存在，因此就具有吸引外界分子（離子）的能力。正是由于這種表面鍵能的不平衡狀態(tài)的存在，決定了礦物表面對(duì)水、溶液與浮選藥劑的作用能力。
5、與浮選有關(guān)的主要界面現(xiàn)象有哪些？
由于礦物表面性質(zhì)具有某種特殊性，因此在浮選相界面上主要存在以下幾個(gè)基本現(xiàn)象：（1）潤(rùn)濕現(xiàn)象（2）界面電現(xiàn)象（3）吸附現(xiàn)象（4）化學(xué)反應(yīng)與氧化現(xiàn)象等。這些現(xiàn)象之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，我們研究這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因并認(rèn)識(shí)這些現(xiàn)象的本質(zhì)，就能更好地掌握浮選的基本原理，從而
來(lái)指導(dǎo)浮選生產(chǎn)實(shí)踐。下面將對(duì)以上問(wèn)題分別敘述。
6、什么叫潤(rùn)濕現(xiàn)象？它與浮選有什么關(guān)系？
潤(rùn)濕現(xiàn)象是發(fā)生在固液界面的基本現(xiàn)象之一。把一滴液體置于礦物表面，液滴就會(huì)在表面展開(kāi)，這種現(xiàn)象叫做固相表面被液相所潤(rùn)濕。如果水能在礦物表面展開(kāi)，就說(shuō)這種礦物是親水的，反之，水不能在其表面展開(kāi)不被水潤(rùn)濕的則叫疏水表面。例如在光滑的石英表面上放一滴水，那么水就在石英表面展開(kāi)。說(shuō)明石英的表面是親水的。若將一滴水放在石蠟的表面時(shí)，水滴不擴(kuò)展而成球形，說(shuō)明石蠟的表面是疏水的。
礦物被水潤(rùn)濕是沿三相接觸周邊進(jìn)行的，這三相就是礦物、水、空氣。礦物潤(rùn)濕性的大小可用潤(rùn)濕接觸角υ 的大小來(lái)表示（即通過(guò)水相的角υ）。
應(yīng)當(dāng)指出，潤(rùn)濕的速度是很重要，各種礦物由于潤(rùn)濕性及其速度的差異，所以礦粒能夠選擇性地附著于氣泡。
某些浮選藥劑可用來(lái)改變與調(diào)整礦物表面的潤(rùn)濕性。例如白鎢礦（CaWO4）的表面吸附了油酸后，其表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷浴＿@是由于油酸分子的極性基與白鎢礦晶格中的鈣離子發(fā)生作用后，而固著于礦物表面，油酸分子的非極性基向著水。因此，白鎢礦的表面形成疏水表面。
潤(rùn)濕性是用來(lái)判斷礦物可浮性好壞的重要標(biāo)志之一。不易被水潤(rùn)濕（疏水）的礦物（如石墨、硫）就認(rèn)為易浮的，或可浮的。反之，易被水潤(rùn)濕（親水）的礦物，如石英就認(rèn)為難浮，或不可浮。
7、PH值對(duì)礦粒表面電位及其可浮性有什么影響？
對(duì)于礦粒表面的電位值能發(fā)生影響的是雙電層內(nèi)層與密集層中的離子。定位離子一般都是構(gòu)成礦物晶格的成分，像Pb2+和S2-是方鉛礦的定位離子。但是，由于礦物表面的成分在水溶液中會(huì)發(fā)生一系列的反應(yīng)，產(chǎn)生一系列的離子，都會(huì)影響到雙電層的電性，對(duì)于一些難溶氧化物及硅酸鹽類礦物來(lái)說(shuō)，H＋和OH－是其定位離子。定位離子可以穿過(guò)固液界面，并力圖在界面建立平衡，形成一定φ電位與ζ電位。
因?yàn)镠＋和OH－是一些難溶氧化物及硅酸鹽類礦物的定位離子。不同的PH值。表明溶液中有不同的H＋和OH－濃度。PH值越大，溶液中的OH－越多，礦粒表面吸附的離子與它建立平衡后，在礦粒表面吸附的OH－也越多。反之，PH值越小，溶液中H＋多，礦粒表面吸附的H＋增多。因此，PH值的大小直接影響到礦粒表面ζ電位。
H＋和OH－是石英的定位離子，用NaOH使溶液呈堿性，石英的ζ電位為-70~-120毫伏。PH值隨HCl用量的增大而下降，當(dāng)PH值為3.7±，繼續(xù)增大HCl的用量時(shí)，可使其ζ電位越過(guò)零變?yōu)檎Ｊ?zeta;電位為零時(shí)的PH值稱之為等電點(diǎn)。與此相似，使φ電位為零的PH值稱之為零電點(diǎn)。φ值為零時(shí)，ζ值也為零，但是，φ值不為零時(shí)，ζ值也可以為零。因?yàn)楫?dāng)溶液中的離子強(qiáng)度很大時(shí)，擴(kuò)散層中的異號(hào)離子可能都擠到緊密層中，致使滑動(dòng)面內(nèi)的配衡離子與定位離子電性相等。
在某些氧化礦（如剛玉和石英）的浮選中，捕收劑與礦物的作用是靜電引力，必須使捕收劑離子在雙電層的密集層中充當(dāng)異號(hào)離子，對(duì)內(nèi)層離子的電性起抗衡作用才能奏效。PH值低于等電點(diǎn)時(shí)，礦物表面荷正電，應(yīng)該選用陰離子捕收劑。PH值高于等電點(diǎn)時(shí)礦物表面荷負(fù)電，應(yīng)該選用陽(yáng)離子捕收劑。
陰離子捕收劑十二烷基硫酸鈉在PH＜2~3時(shí)，對(duì)石英浮選有效。在PH＜9.4時(shí)，對(duì)剛玉浮選有效。而十二烷基胺是陽(yáng)離子捕收劑，對(duì)石英和剛玉的浮選，其PH值必須分別大于2~3和9.4。但在PH＞12時(shí)，十二烷基胺主要以水化胺分子形成出現(xiàn)，失去了捕收作用。
必須指出，黃藥作為金屬硫化礦的捕收劑，藥劑與礦物表面的作用不是靠靜電引力。而是靠化學(xué)鍵力。所以，礦粒表面的電性對(duì)回收率影響很小，甚至沒(méi)有實(shí)際意義。
烴油、雙黃藥等捕收劑分子本身不帶電荷，它們與礦物作用，可以穿過(guò)雙電層而不受界面電荷的阻擋。礦粒表面不帶電荷也可以吸收捕收劑離子，例如用油酸浮選金紅石時(shí)，當(dāng)?shù)V粒表面基本上不帶電荷時(shí)回收率更高。
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