|
|
關于礦物浮選的這些知識,你一定要知道(一) |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2016-03-15 11:07:46 瀏覽次數: |
|
|
1、什么叫浮游選礦(浮選)?其應用范圍如何?
浮選即泡沫浮選,是根據礦物表面物理化學性質的不同來分選礦物的選礦方法。在浮選過程中,礦物的沉浮幾乎與礦物密度無關。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。經研究發現礦物的可浮性與其對水的親和力大小有關,凡是與水親和力大,容易被水潤濕的礦物,難于附著在氣泡上,難浮。而與水親和力小,不易被水潤濕的礦物,容易上浮。因此可以說,浮選是以礦物被水潤濕性不同為基礎的選礦方法。一般把礦物易浮與難浮的性質稱為礦物的可浮性。浮選就是利用礦物的可浮性的差異來分選礦物的。在現代浮選過程中,浮選藥劑的應用尤其重要,因為經浮選藥劑處理后,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,從而達到選礦的目的。
浮選是最重要的選礦方法之一。據統計,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,國內外還用浮選法進行水質凈化,污水處理等。可見浮選法的應用范圍是相當廣泛的。與其他選礦方法相比,用浮選法選別細粒浸染礦石時,效果較好而且比較經濟合理。浮選法也常用于選別粗?;虼旨毑痪鶆蚪镜V石的細粒部分。
2、浮選過程包括哪幾個基本作業?
浮選與其他選礦方法一樣,要做好選別前的物料準備工作,即礦石要經過磨礦分級,達到適宜于浮選的濃度細度。此外,浮選還有以下幾個基本作業:
1)礦漿的調整和浮選藥劑的加入,其目的是要造成礦物表面性質的差別,即改變礦物表面的潤濕性,調節礦物表面的選擇性,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,借助于浮選機的充氣攪拌作用,導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)產品。而非目的礦物則留在浮選槽內,從而達到分選的目的。通常浮選作業浮起的礦物是有用礦物,這樣的浮選過程稱之為正浮選,反之,浮起的礦物為脈石,則稱之為反浮選(或稱逆浮選)。
3、礦物的晶體結構與可浮性有什么關系?
自然界的礦物種類繁多,大約有3500多種。由于結晶時的物質組成、溫度、壓力等條件的差異,礦物的晶格千差萬別。礦物的可浮性與晶體結構有很大的關系。實踐證明:具有天然可浮性的礦物不多,只有石蠟、石墨、滑石、葉蠟石、輝鉬礦等少數幾種。而云母、石英等認為是沒有天然可浮性的礦物。晶體結構與可浮性的關系十分復雜,下面只能列舉幾種典型礦物晶體結構與可浮性的關系。
石墨
石墨的成分是碳。石墨晶體中的碳原子按六方形環狀成層排列。層中相鄰的碳原子以共價鍵相結合,作用力很強,而兩層間的碳原子由分子鍵聯系著,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鍵,對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,并占很大的優勢。所以結晶石墨的疏水性好,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,與石墨晶體結構相似,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
石英是在選礦過程中最為常見的脈石礦物。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構,破裂時都是折斷Si—O間的共價鍵,所以斷面上有很強的親水性,沒有天然可浮性,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的靜電力場,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改變礦物表面的親水性,才可能浮選。如果礦物表面是共價晶格或是分子晶格,破碎后表面可能是共價鍵,也可能是分子鍵,或者兩者兼有。如果表面呈共價鍵,即表面有較強的價鍵能。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。
應當指出,在浮選實踐中,礦物是否可浮,不僅與礦物表面固有的潤濕性有關,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是如何形成的?
浮選是利用礦物表面(相界面)性質的差異來進行分選的。因此弄清楚礦物表面性質,對于理解浮選過程有著重要的意義。礦物表面與其內部的主要差別,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??墒俏挥谝后w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,但在它的上部卻沒有這些作用力。因此表面層的分子尚未達到平衡狀態,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,因為礦物和其他物質一樣,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的存在,決定了礦物表面對水、溶液與浮選藥劑的作用能力。
5、與浮選有關的主要界面現象有哪些?
由于礦物表面性質具有某種特殊性,因此在浮選相界面上主要存在以下幾個基本現象:(1)潤濕現象(2)界面電現象(3)吸附現象(4)化學反應與氧化現象等。這些現象之間既有聯系又有區別,我們研究這些現象產生的原因并認識這些現象的本質,就能更好地掌握浮選的基本原理,從而
來指導浮選生產實踐。下面將對以上問題分別敘述。
6、什么叫潤濕現象?它與浮選有什么關系?
潤濕現象是發生在固液界面的基本現象之一。把一滴液體置于礦物表面,液滴就會在表面展開,這種現象叫做固相表面被液相所潤濕。如果水能在礦物表面展開,就說這種礦物是親水的,反之,水不能在其表面展開不被水潤濕的則叫疏水表面。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。說明石英的表面是親水的。若將一滴水放在石蠟的表面時,水滴不擴展而成球形,說明石蠟的表面是疏水的。
礦物被水潤濕是沿三相接觸周邊進行的,這三相就是礦物、水、空氣。礦物潤濕性的大小可用潤濕接觸角υ 的大小來表示(即通過水相的角υ)。
應當指出,潤濕的速度是很重要,各種礦物由于潤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改變與調整礦物表面的潤濕性。例如白鎢礦(CaWO4)的表面吸附了油酸后,其表面由親水性轉變為疏水性。這是由于油酸分子的極性基與白鎢礦晶格中的鈣離子發生作用后,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。
潤濕性是用來判斷礦物可浮性好壞的重要標志之一。不易被水潤濕(疏水)的礦物(如石墨、硫)就認為易浮的,或可浮的。反之,易被水潤濕(親水)的礦物,如石英就認為難浮,或不可浮。
7、PH值對礦粒表面電位及其可浮性有什么影響?
對于礦粒表面的電位值能發生影響的是雙電層內層與密集層中的離子。定位離子一般都是構成礦物晶格的成分,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發生一系列的反應,產生一系列的離子,都會影響到雙電層的電性,對于一些難溶氧化物及硅酸鹽類礦物來說,H+和OH-是其定位離子。定位離子可以穿過固液界面,并力圖在界面建立平衡,形成一定φ電位與ζ電位。
因為H+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PH值為3.7±,繼續增大HCl的用量時,可使其ζ電位越過零變為正。使ζ電位為零時的PH值稱之為等電點。與此相似,使φ電位為零的PH值稱之為零電點。φ值為零時,ζ值也為零,但是,φ值不為零時,ζ值也可以為零。因為當溶液中的離子強度很大時,擴散層中的異號離子可能都擠到緊密層中,致使滑動面內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異號離子,對內層離子的電性起抗衡作用才能奏效。PH值低于等電點時,礦物表面荷正電,應該選用陰離子捕收劑。PH值高于等電點時礦物表面荷負電,應該選用陽離子捕收劑。
陰離子捕收劑十二烷基硫酸鈉在PH<2~3時,對石英浮選有效。在PH<9.4時,對剛玉浮選有效。而十二烷基胺是陽離子捕收劑,對石英和剛玉的浮選,其PH值必須分別大于2~3和9.4。但在PH>12時,十二烷基胺主要以水化胺分子形成出現,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。而是靠化學鍵力。所以,礦粒表面的電性對回收率影響很小,甚至沒有實際意義。
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,當礦粒表面基本上不帶電荷時回收率更高。
更多精彩!歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信(bjyyxtech)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|