第五部分浮选二课件

第五部分浮选二课件1本章基本内容2第五部分浮选二课件3 浮选是包括固、液、气三相体系的过程，浮选中矿物表面性质差异是主要影响因数，同时又与液相和气相性质密切相关。一、矿物的结构和性质二、液相的结构和性质 三、气相及其性质固、液、气各相性质第一节 固、液、气各相性质 一、矿物的结构和性质固、液、气4一、矿物的结构和性质 1、矿物的价键类型与晶体结构 矿物表面性质是决定矿物向气泡附着难易程度的主要因素，而影响矿物表面性质的主要因素是矿物的化学在组成和结构。矿物晶体结构矿物都是由离子、原子、分子等质点，以一定的键联系起来的。一、矿物的结构和性质5离子键或离子晶格 共价键或共价晶格 分子键或分子晶格 金属键或金属晶格 金金金金刚刚石、石英、金石、石英、金石、石英、金石、石英、金红红石石石石离子键或离子晶格 共价键或共价晶格 分子键或分子晶格 金属键6离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体其它晶体其它晶体 离子晶体由阴离子和阳离子组成，它们之间以静电引力相结合。断裂时，沿离子界面断开，断裂后表面露出的是不饱和的离子键。没有方向性，配位数较高，硬度较大，极性较强。代表矿物：岩盐(NaCl)、萤石(CaF2)、闪锌矿(ZnS)、金红石等。原子晶体由原子组成，靠共用电子对结合在一起。性质断裂时，必须破坏共价键，极性较强，断裂后表面露出的是不饱和的离子键。没有方向性，配位数很少，硬度大。代表矿物：金刚石(C)；离子和共价键的混合体石英、锡石(SnO2)等。分子晶体的晶格中分子是结构的基本单元，它们之间以分子力(范德华力)相结合。性质：断裂时，断裂后表面露出的是弱的分子键。没有自由电子，晶体为不良导体。硬度较小，对水的亲和力弱。代表矿物：石墨(C)、辉钼矿等。金属晶体的结点为金属阳离子，金属子与周围的自由运动的电子相互作用。性质：没有方向性和饱和性，良导体。断裂时，形成强不饱和键。共价键，极性较强，断裂后表面露出的是不饱和的离子键。代表矿物：自然金(Au)；自然铜(Cu)等。离子晶体原子晶体分子晶体其它晶体 离子晶体由阴离子和阳7 实际上，自然界矿物很少由单一的键组成，常见的矿物多为混合键或过渡键型晶体。硫化矿物和氧化矿物多为离子-共价键或离子-共价键；氢氧化物和含氧盐类矿物多离子-分子键或离子-共价键。82 价键特性与解离1、离子晶体解离 (1)不会使基团断裂。(2)往往沿阴离子交界面断裂。(3)当晶格中有不同的阴离子交界层或者各层间的距离不同时，常沿较脆弱的交界层或距离较大的层面间断裂。图2-1 典型矿物晶格及可能断裂面2 价键特性与解离1、离子晶体解离 (1)不会使基团断裂9 相邻原子距离较远的层面，或键能弱的层面。3、共价键晶体解离 相邻原子距离较远的层面，或键能弱的层面。3、共价104、矿物表面键能与可浮性 经破碎解离出来的矿物表面，由于晶格受到破坏，表面有剩余的不饱和键能，因此，具有一定的“表面能”。这种表面能对矿物与水、溶液中的离子和分子、浮选药剂及气体等的作用起决定性影响。矿物晶格破裂时,由于暴露在表面的键型不同,矿物表面性质也就不同,其规律大致如下:4、矿物表面键能与可浮性11当断裂面以离子为主,表面不饱和键具有强的静电吸引,为强的不饱和键.当断裂面为共价键为主,表面不饱和键多为原子键,该类表面有较强静电力或偶极作用,亦为强不饱和键.当断裂面以分子键为主,其表面不饱和键多为弱键,如矿物表面以定向力,诱导力为主,此种弱键又强于色散力为主的弱键.当断裂面以离子为主,表面不饱和键具有强的静电吸引,为强的不饱12较强的共价键 或离子键 较弱的分子键 矿物表面有较强的极性和化学活性，对极性分子有较强的吸引力，其表面亲水性强，故称这类键能表面的矿物表面为亲水性表面。矿物表面的极性及化学活性较弱，对极性水分子的吸引力小，不易被水润湿。称这类矿物表面为疏水性表面。天然可浮性 未经任何药剂处理的矿物表面的可浮。较强的共价键 较弱的分子键 矿物表面有较强的135、矿物表面的不均匀性与可浮性 浮选研究常常发现同一种矿物可浮性差别相当大，这是因为实际矿物很少是理想典型的纯矿物。他们存在着许多物理不均匀性、化学不均匀性和物理化学不均匀性（半导体），从而使其可浮性发生各种各样的变化。5、矿物表面的不均匀性与可浮性 浮选研究常常发现同14矿物表面物理不均匀性 （1）矿物的物理不均匀性 矿物在生成及经历地质矿床变化过程中，矿物表面呈现宏观不均匀性和晶体产生各种缺陷、空位、夹杂、位错、以及镶嵌等现象，通称为物理不均匀性。(2)矿物表面宏观不均匀性 与矿物表面形状（有无凸部、凹部、边角等）有关，也与是否存在孔隙、裂缝有关。当晶体沿不同方向分裂时，显示出能量性质的各向异性。显然，在边上、角上和凸部能量状态都显著不同，这些位置上的原子与晶体中其他原子相比，其吸附活性也不同。在矿物破碎磨矿时，磨碎体打击的方向都是紊乱的，所以经磨矿后矿物表面的不均匀性加剧。矿物表面物理不均匀性 （1）矿物的物理不均匀性 15缺陷排列构造缺陷(3)缺陷排列和构造残缺 位错镶嵌结构缺陷排列构造缺陷(3)缺陷排列和构造残缺 位错镶嵌16矿物表面化学不均匀性 在实际矿物中，各种元素的键合，不像矿物化学分子式那样单纯，常夹杂许多非化学分子式的非计量组成物。Cu、Pb、Zn、Hg、Ag对S有很强的键合强度，具有形成硫化物的条件，因而常形成这类金属的硫化矿物。但是As、Sb、Bi却以络合硫阴离子的形式与Cu+、Pb+、Ag+等形成含硫矿物，并且还可呈AsS、As2S3、Bi2S3 等形式。硫化矿中，有些非计量夹杂物往往具有重要的意义。如磁黄铁矿中的镍，黄铁矿及黄铜矿中的金，方铅矿中的银等。掌握金属共生规律，认识矿物的化学不均匀性与可浮性的关系，对综合回收有用成分，提高选矿效果，具有重大的实际意义。矿物表面化学不均匀性 在实际矿物中，各种元素的键合17 矿物表面的不均匀性，均对浮选性质发生影响。近代采用示踪原子研究药剂和矿物的作用表明，药剂在矿物表面的分布是不均匀的，经常呈斑点状。不仅也已证明晶格缺陷、杂质、半导体、位错等直接影响可浮性，并可用这些性质来解释浮选剂与矿物表面的作用原理。矿物物理不均匀性和矿物表面化学不均匀性对浮选的影响，我们用下面的例子来说明：18图2-2 方铅矿的缺陷与黄药离子反应 右图是一种矿物物理不均匀性与一种浮选捕收剂-黄药的反应19 如图所示，不同组分及产地的磷灰石，其可浮性有很大差别20 加入杂质或浸除表面杂质、用放射能照射、加热或加压等方式来改变晶格缺陷及位错，从而人为的改变矿物可浮性。通过辐射预处理法调节矿物性质（如金矿、锰矿）已作为矿物选别的新理论研究在国际上得到重视，同样微波能预处理矿物（包括有色金属和黑色金属）已正在成为研究热点。6、通过矿物表面性质的改变，改变矿物的可浮性 加入杂质或浸除表面杂质、用放射能照射、加热或加压等21 将微波技术用于贵州难选金，拓宽了研究开采利用难选金矿的视野以熟石灰作固化以熟石灰作固化剂剂金总回收率为金总回收率为9292采用采用0.68KVA0.68KVA和和5KVA5KVA的矿冶的矿冶专用微波炉专用微波炉固硫率固硫率9595，固，固砷率砷率9595充分论证了充分论证了QWDQWD工艺工艺微波微波技术技术 将微波技术用于贵州难选金，拓宽了研究开采利用难选22 在电磁波范围的各种射线无线电波、超声波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线、射线、射线、中子流、以及激光技术，都可用来作为矿石预处理。“微波”是指频率300兆赫到300千兆赫之间的电磁波。凡低于300兆赫的为无线电波，包括长波、中波和短波，凡高于300千兆赫的则属于红外线或可见光等。微波所对应的波长为1MM至1M。微波加热是利用直流电使磁控管产生微波功率通过波导输送到微波加热器，被加热物料在微波场中得到加热。在电磁波范围的各种射线无线电波、超声波、红外线、23 当微波作用于被加热物料时，就把一部分能量消耗在物料内，物料吸收微波功率后，极性分子在外加电场的变更作用下，不断变化摆动，产生类似于摩擦的作用，加剧热能的产生而致使物料温度升高，无论是物料所吸收微波功率的大小，还是物料温升的高低，在外加电场一定时，只取决于物料的自身性质（特别是介质损耗系数和物料介电常数均不一样），就势必出现选择性吸波和选择性温升现象。当微波作用于被加热物料时，就把一部分能量消24 微波长极短，它可以渗透到分子内部，使发热从分子内部开始发生。这样，一方面不需要热传导，热效率高，能耗低；另一方面，即使是共生在同一矿石中的不同组分，也会出现不同的温升变化，从而加剧了结合面的软化。强化矿石的选择性磨细，改善矿石碎磨性能，降低后续的磨矿能耗。经微波照射后，不同矿物吸收微波的能力不同，产生局部应力，导致矿石破裂、结构疏松、并因此而改善矿物的渗透性能。微波预处理是当代乃至21世纪最佳处理工艺，堪称矿业技术的一场革命。微波长极短，它可以渗透到分子内部，使发热从分子内25 硅酸盐浮选原理 由孙传尧院士、印万盅博士著的硅酸盐浮选原理一书是由科学出版社出版于2019年出版的，请大家抽空阅读 26二、液相的结构和性质 浮选是液相为水,液体水的结构和性质对矿物表面性质,浮选药剂的性质及浮选过程均产生极大的影响,决定了浮选的特征.1、水分子的结构特点 水分子的强极性的结构特点,导致了与浮选有关的主要性质:具有很高的介电常数、很高的溶解能力和很强的水分子间的缔合作用。二、液相的结构和性质 浮选是液相为水,液体水的结272、水分子对矿物表面的作用 矿物破裂后，其断裂面上具有不饱和键,置于水中，矿物表面的不饱和键与水偶极子发生作用，得到部分补偿。矿物由于构成其晶格结构的不同，当矿物破裂后，其断裂面上希望得到补偿的不饱和健特性不同，因而矿物表面的极性也有差别。水分子则会根据矿物表面的极性不同在其表面进行不同形式的定向排列，形成不同性质的水化层或水化膜，使矿物表面的自由能发生变化 2、水分子对矿物表面的作用 矿物破裂后，其断裂面28 矿物断裂面上不饱和程度高时，水分子易与其作用，作用后形成水化层，取代原先表面上的空气，且作用后的固一水界面能小于作用前的固一气界面能，因而属自发过程；而不饱和程度低的表面则相反，水分子不易与其作用，作用前后表面自由能增加，所以水难以自发取代原先矿物表面的空气，形成水化层水分子与矿物表面的作用严重影响矿物与气泡的接触过程与稳定状态。矿物断裂面上不饱和程度高时，水分子易与其作用，作用293、水的溶解能力 水会对矿物表面的一些离子溶解，从而改变矿物表面的化学组成、界面电性及液相的化学组成，结果就改变了矿物在浮选过程中的行为。对一般矿物，当水化能高于其晶格能时，矿物即发生溶解，一直进行到被溶解的离子在固、液两相的化学位相等时为止。除盐类和氧化程度较高的矿物外，多数矿物的溶解度均不高。矿物的溶解度除受上述晶格能、水化能的影响之外，还受固体颗粒和水中含有的其他化学元素（通常称之为杂质）的影响当水中含有矿物组成的同名离子时，水对矿物的溶解能力降低，而含有其他离子时，可以提高水对矿物的溶解能力。3、水的溶解能力 水会对矿物表面的一些离子溶解，从而改30三、气相及其性质 浮选过程中，空气所形成的气泡是一种选择性的运载工具。矿粒表面粘附了气泡以后，其可浮性改变。气泡还可以由于压力降低从溶液中析出，并优先地吸附到矿物的疏水表面上，促进矿粒与大气泡的粘附。气相在溶液中必须形成足够数量的气泡，保证上浮的矿物有足够的气泡面积供其粘附。气泡的粒径应与浮选矿物的粒度相适应，并有一定数量的空气溶解后析出的微泡，才能保证浮选效果最好。三、气相及其性质 浮选过程中，空气所形成的气泡31SECTION 2 BASIC THEORY OF FLOTATIONSURFACE WETTABILITY THEORY SECTION 2 BASIC THEORY OF FLO32Froth flotation involves the aggregation of air bubbles and mineral particles in an aqueous medium with subsequent levitation of the aggregates to the surface and transfer to a froth phase whether or not bubble attachment and aggregation occur is determined by the degree to which a particles surface is wetted by water.When a solid surface shows little affinity for water,the surface is said to be hydrophobic,and an air bubble will attach to the surface.The stability of this attachment is measured by the contact angle,，Figure flowing.Froth flotation involves the a33Schematic representation of the equilibrium contact between an air bubble and a solid immersed in a liquid Schematic representation of th34 Young Equation or Young Equationor 35 When the air bubble does not displace the aqueous phase,the contact angle is zero.On the other hand,complete displacement of the water represents a contact angle of 180.Values of contact angle between these two extremes provide an indication of the degree of surface hydration,or,conversely,the hydrophobic character of the surface.There are no known solids that exhibit a contact angle greater than 108 which is the valus obtained with Teflon(1).There are a few naturally hydrophobic minerals,for example,coal,molybdenite,sulfur and talc,all of which exhibit contact angles less than 108.Most minerals are hydrophilic and,as such,must acquire their hydrophobic When the air bubble 36flotationSurface flotationFroth flotationOil flotationNo reagent Neutral oil Reaction with reagentWettability vs floatability flotationSurface Froth flotati37 Character by the adsorption of surfactants,termed collectors,in order for air bubble attachment to occur.The three-phase equilibrium between the air bubble,mineral surface,and water can be described by the respective interfacial tensions according to Youngs equation:The free energy change per unit area corresponding to the attachment process(the displacement of the water by the air bubble)is referred to as dupres equation:Character by the ads38 The free energy change can then be expressed in terms of the contact angle And the attachment process is seen to be spontaneous for all finite contact angles.A detailed discussion of wetting and the interpretation of contact angle measurements are presented by Leja The free energy chan39 The free energy change for the bubble attachment process,G,can also be described in terms of the work of adhesion,WA,and the work of cohesion,WA of water.G=WG=WG=WG=WA A A AW W W WC C C C For attachment to be effected,the work of adhesion of water,WA,must be less than the work of cohesion of water,that is W W W WA A A AW W W WC C C C The free energy cha40 The work of adhesion is defined as the work required to remove liquid from the solid surface leaving an adsorbed water layer in equilibrium with a saturated gas phase.the work of adhesion has been shown to consist of three components:W W W WA A A A=W=W=W=WI I I I+W+W+W+WH H H H+W+W+W+WD D D D WWI I ionization energy,arising from coulombic attractive forces at the solid surface,WWHHhydrogen bond energy,arising from coordination forces,the dipole interaction of the solvent with the solid surface,and W WD D dispersion energy,arising from solvent inter-action with induced dipoles at the solid surface.The work of adhesio41 In addition to these phenomena which determine whether or not water is displaced from the surface by an air bubble,charge separation between the solid and aqueous phases occurs,and the solid acquires a surface charge with respect to the aqueous phase.Frequently,the mobility of the charge on the solid phase is restricted and limited to surface lattice atoms,whereas the charge in the aqueous phase is mobile and distributes itself in a region adjacent to the solid surface.In addition to thes42自然硫、自然硫、自然硫、自然硫、石腊石腊石腊石腊自然硫、石腊自然硫、石腊自然硫、石腊自然硫、石腊自然硫、自然硫、自然硫、自然硫、石腊石腊石腊石腊自然硫、石腊自然硫、石腊自然硫、石腊自然硫、石腊自然硫、自然硫、自然硫、自然硫、石腊石腊石腊石腊自然硫、石自然硫、石自然硫、石自然硫、石腊腊腊腊B B B B型型型型B B B B型型型型B B B B型型型型B B B B型型型型B B B B型型型型B B B B型型型型大大大大，90119011901190110000大大大大，90110901109011090110大大大大，90190190190110101010大大大大，90110901109011090110大大大大，90119011901190110000大大大大，90110901109011090110111111111111111111111110)0 矿化=SG-SL-LG 0 矿44因因因因0sin10sin10sin10sin1，只要有足够大的接触角及液气表面张力，只要有足够大的接触角及液气表面张力，只要有足够大的接触角及液气表面张力，只要有足够大的接触角及液气表面张力 LGLGLGLG，就，就，就，就能使颗粒浮起。颗粒越粗（能使颗粒浮起。颗粒越粗（能使颗粒浮起。颗粒越粗（能使颗粒浮起。颗粒越粗（l l l l大）要求的大）要求的大）要求的大）要求的及及及及 LGLGLGLG越大。越大。越大。越大。表表层层浮浮选选 粒粒 浮浮 l l l l3 3 3 3g lg lg lg l3 3 3 3gggg4 4 4 4 LGLGLGLG sin sin sin sin l l l l3 3 3 3g lg lg lg l2 2 2 2hg+4l hg+4l hg+4l hg+4l LGLGLGLG cos(180-)=l cos(180-)=l cos(180-)=l cos(180-)=l2 2 2 2hg-4l hg-4l hg-4l hg-4l LGLGLGLG cos cos cos cos 因0sin1，只要有足够大的接触角及液气表面张力LG45 Table2-2 contact angle of some mineralsmineral0 0mineral0 0sulfur 78Pyrite30talc64barite 30molybdenite 60calcite 20galena 47limestone 0 01010sphalerite 46quartz0 04 4fluorite 41mica 0hydrophlic Table2-2 contact angle of s46 表表2-2所所列列值值与与实实际际浮浮选选的的可可浮浮性性次次序序大大致致相相当当，故故通通过过对对矿矿物物值值的的测测定定与与研研究究，即即可可掌掌握握各各个个矿矿物物的的可可浮浮性性，由由表表1也也可可知知，大大部分矿物是亲水的，只有少部分为天然疏水的。部分矿物是亲水的，只有少部分为天然疏水的。一般地：一般地：700 矿物天然可浮性好矿物天然可浮性好 600700 矿物天然可浮性中等矿物天然可浮性中等 600 矿物天然可浮性差矿物天然可浮性差 亲水性矿物：亲水性矿物：小，比较难浮小，比较难浮 疏水性矿物：疏水性矿物：大，比较易浮大，比较易浮 表2-2所列值与实际浮选的可浮性次序大致相当，47 实实际际生生活活中中表表明明“水水油油不不相相容容”的的现现象象，在在矿矿物物的的表表面面性性质质中中也也同同样样存存在在，即即亲亲水水性性矿矿物物不不亲亲油油，而而疏疏水水性性矿矿物物则则亲亲油油，这这是是气气泡泡与与油油具具有有的的共共同同性性质质。由由于于多多数数矿矿物物不不是是自自然然疏疏水水的的,因因此此必必须须在在矿矿浆浆中中添添加加各各种种浮浮选选药药剂剂来来选选择择性性地地控控制制各各种种矿矿物物表表面面的的亲亲水水性性，获获得得所所需需要要的的矿矿化化能能力力。在在浮浮选选过过程程中中加加入入捕捕收收剂剂后后，扩扩大大了了有有用用矿矿物物与与脉脉石石矿矿物物之之间间的的这这种种差差异异是是进进行矿物浮选的基础措施。行矿物浮选的基础措施。实际生活中表明“水油不相容”的现象，在矿物的表面48SECTION 3 BASIC THEORY OF FLOTATIONSURFACE ELECTRICAL THEORY(ELECTRICAL DOUBLE LAYER)SECTION 3 BASIC THEORY OF FLO49 Section 3 Basic theory of flotationSurface electrical theory(Electrical Double Layer)In the development of surface charge,whether by specific chemical interaction,preferential dissolution of surface ions,or lattice substitution,the solid surface acquires a potential with respect to the solution.The surface charge is compensated by an equal charge distribution in the aqueous phase.The charge in solution together with the charge on the solid surface is referred to as the electrical double layer.A schematic representation and potential drop across the double layer are presented in Figure flowing.Section 3 Basic theory 50Fig2-5.Schematic representation of the double layer and potential drop across the double layer;(a)surface charge(b)Stern layer and(c)diffuse layer of counter ions Fig2-5.Schematic representatio51 Shown are potential determining ions at the surface,a layer of adsorbed counter ions,and counter ions arranged diffusely in the solution surrounding the solid.Potential determining ions are those ions which establish the surface charge.These ions include ions of which the solid is composed;hydrogen and hydroxyl ions;collector ions that form insoluble metal collector salts with ions comprising the mineral surface;and ions capable of forming complex ions with surface species.Counter ions are those ions which have no special affinity for the surface and are adsorbed by electrostatic attraction.Examples are chloride ion and collector anions at low concentration adsorbed on a positively charged surface.Shown are potent5212The potential difference between the surface and the bulk solution 3The potential difference between a hypothetical plane representing the closest distance of approach of hydrated counter ions to the surface and the bulk solution surface charge(0)a layer of adsorbed counter ions,and counter ions arranged diffusely in the solution surrounding the solid.（2）Stern layer()（3）diffuse layer of counter ions()2 potential of the double layer12The potential difference bet53It is not possible to measure o for non-conductive solids.However,it is possible to calculate this value once the pzc(point-of-zero-charge)for the solid is known.That is,the dependence of o on the activity of potential determining ions is given by flowing0=where R is the gas constant,T is absolute temperature,n is valence,F is the Faraday constant,a+and a are the activities of potential determining ions in solution and and are the activities of potential determining ions at the pzc.It is not possible to measure 54since surface potentials are not measured directly,the electro-kinetic behavior of mineral particles is characterized by zeta potential measurements.These measurements are made dither by electro-phoresis or by a streaming potential technique.In the case of electrophoresis,the electrophoretic mobility is measured by tracking the velocity of the particles is the absence of convective flow under a potential gradient.The zeta potential is calculated from the relationship Where =zeta potential,volt=solution viscosity,poiseD=dielectric constantV=particle velocity,cm/secE=potential gradient,volt/cmsince surface potentials are n55The majority of solids possess an electrical charge on their surfaces in aqueous medium with the consequence that extensive hydration of their surfaces occurs.As a result,collectors must be added to render the surfaces sufficiently hydrophobic for air bubble attachment to occur.Depending on concentration and hydrocarbon chain length.Collector ions may be present on the surface as individual ions or as aggregates of ions,termed hemi-micelles.These phenomena are demonstrated well by the data of wakamatsu and Fuerstenau The majority of solids possess56The adsorption density of sulfonate ions adsorbed in Region I may be calculated by the following relationship:i i=2r=2ri iC Ci iexp()exp()Where i is the adsorption density of species i(mole/cm2);r is the radius of the adsorbed counter ion(cm);C is the concentration in the bulk solution(mole/cm3);n is valence of the ion;is the zeta.The adsorption density of sulf57When species are adsorbed specifically at the surface,a force in addition to electrostatic force is involved,and Equation 9 takes on the following form:i i=2r=2ri iC Ci iexp exp where is the specific adsorption potential.In the case of hemi-micelle formation,van der waals forces assume importance,and is equal to 0.62 kcal per mole per mole per CH2 group.This is the free energy decrease that the system experiences when the hydrocarbon chains are removed from water.When species are adsorbed spec58 Discuss and draw Schematic representation of contact angle Write the hydrophlic equation Discuss and draw Schematic representation of the Double layer 阐述阐述“键能因素键能因素”及及“天然可浮性天然可浮性”的概念？的概念？阐述矿物内部结构，表面键能与可浮性的关系阐述矿物内部结构，表面键能与可浮性的关系?矿物的物理不均匀性主要有那些？并矿物的物理性质与可矿物的物理不均匀性主要有那些？并矿物的物理性质与可浮性的关系？浮性的关系？矿物的化学不均匀性主要有那些？并矿物的化学性质与可矿物的化学不均匀性主要有那些？并矿物的化学性质与可浮性的关系？浮性的关系？Discuss and draw Schematic re59第五部分浮选二课件60一一 浮选药剂的作用浮选药剂的作用矿物名称矿物名称接触角接触角/(O)煤硫滑 石方铅矿辉钼矿闪锌矿萤 石黄铁矿重晶石方解石石灰石石 英云 母6090786460474641303020010040表表3-1 常常见矿见矿物接触角物接触角 多数矿物不是自然疏水的多数矿物不是自然疏水的,因因此必须在矿浆中添加各种浮选药此必须在矿浆中添加各种浮选药剂来选择性地控制各种矿物表面剂来选择性地控制各种矿物表面的亲水性的亲水性 表面润湿理论；表面润湿理论；表面电性理论表面电性理论(双电层理论双电层理论)；浮选剂在矿物表面吸附理论。浮选剂在矿物表面吸附理论。第一节 浮选药剂的作用与分类一 浮选药剂的作用矿物名称接61在浮选过程中，在浮选过程中，用来改变矿物用来改变矿物表面物理化学表面物理化学性质或创造条性质或创造条件调节矿物可件调节矿物可浮性的药剂。浮性的药剂。图图3-1 浮浮选选泡沫泡沫什么是浮选药剂？在浮选过程中，用来改变矿物表面物理化学性质或621 浮浮选药剂选药剂的作用与分的作用与分类类FrotherFrothers are used to help maintaining a reasonably stable froth Modifiers or regulators are added to control the flotation process.These either activate or depress mineral attachment to bubbles and to regulate the pulp pH,so they are classed accordingly as activators,depressants,pH-regulating agents,dispersants,etc.Collector regulatorCollectors adsorb selectively on mineral surfaces,rendering them hydrophobic and facilitating bubble attachment.Flotationreagent1 浮选药剂的作用与分类FrotherFrothers ar63按用途分类按用途分类系列系列种类种类典型代表典型代表捕收剂捕收剂非离子烃类油脂类煤油、柴油黄原酸脂、烃基硫代氨基甲酸酯阴离子巯基类烃基酸及皂黄药、黑药油酸、烃基硫酸钠阳离子胺类衍生物 混合胺、月桂酸起泡剂起泡剂表面活性剂醚类醇类醚醇类丁醚油松醇油、混合醇醚醇油非表面活性剂酮醇类双丙酮醇油调整剂调整剂活化剂无机盐类硫酸铜、硫化钠抑制剂无机盐类无机物硫酸钠、水玻璃丹宁、淀粉pH调整剂电解质酸、碱絮凝剂无机电解质天然高分子合成高分子石灰、明矾淀粉、骨胶聚丙烯酰胺、聚氧乙烯分散剂无机盐类高分子化合物水玻璃、苏打各类聚磷酸盐按用途分类系列种类典型代表非离子烃类油煤油、柴油阴离子巯基类64原矿（方铅矿、闪锌矿、萤石、石英）原矿（方铅矿、闪锌矿、萤石、石英）碳酸钠：调pH 7-7.5硫酸锌(抑制闪锌矿)黄药+黑药(捕收方铅矿)松醇油 碳酸钠：调pH 8左右硫酸铜(活化闪锌矿)黄药松醇油方铅矿闪锌矿碳酸钠：调pH8-9水玻璃(抑制石英)油酸萤石尾矿(石英等)捕收剂捕收剂起泡剂起泡剂活化剂活化剂抑制剂抑制剂pH调整剂调整剂原矿（方铅矿、闪锌矿、萤石、石英）碳酸钠：调pH 7-7.565一、捕收剂的分类与其结构特点一、捕收剂的分类与其结构特点二、硫化矿捕收剂二、硫化矿捕收剂 1 硫化矿捕收剂类型硫化矿捕收剂类型 2 硫化矿捕收剂作用原理硫化矿捕收剂作用原理三、非硫化矿捕收剂三、非硫化矿捕收剂 1 氧化矿捕收剂氧化矿捕收剂 2 天然疏水性捕收剂天然疏水性捕收剂一、捕收剂的分类与其结构特点66ionising1 Collector OOOCollectorsNon-ionisingLiquid,non-polar hydrocurbons which do not dissociate in waterAnionicCation is water capellent.Based on pantdvalent mtrogenOxyhydry1Based on organicSulpho acid groupsSulphydry1Based on bivalent sulphurCarboxyticSulphatesSulphonatesXunthatesDithiophosphatesCationicCOOCSSOPSSOOSOOOOS根据捕收根据捕收剂剂分子分子结结构和解离特性分构和解离特性分类类一、捕收剂的分类与其结构特点一、捕收剂的分类与其结构特点ionising1 Collector OOOCollec67 根据不同矿物可浮选性及矿物与药剂的作用机理分类根据不同矿物可浮选性及矿物与药剂的作用机理分类硫化矿捕收剂硫化矿捕收剂非硫化矿捕收剂非硫化矿捕收剂氧化矿捕收剂氧化矿捕收剂天然疏水性捕收剂天然疏水性捕收剂不溶性氧化矿和硅酸盐矿物不溶性氧化矿和硅酸盐矿物 捕收剂捕收剂微溶盐矿物微溶盐矿物可溶盐矿捕收剂可溶盐矿捕收剂捕收剂捕收剂 根据不同矿物可浮选性及矿物与药剂的作用机理分类硫化68捕收捕收剂剂分子分子结结构构异异极极性性有有机机化化合合物物HPolar groupPolar groupHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHCHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHCOOAnionAnionCationCationNgNgNon-polar groupNon-polar groupHThe structure of sodium oleate,and anionic collector in which the water-repellent hydrocarbon radical constitutes the non-polar part of the molecule,is shown in Fig.一、捕收剂结构特点捕收剂分子结构异极性有机化合物HPolar69Because of chemical,electrical,or physical attraction between the polar portions and surface sites,the collectors adsorb on the particles with their non-polar ends orientated towards the bulk solution,thereby imparting hydrophobicity to the parhctes Because of chemical,electric701 硫化矿捕收剂类型硫化矿捕收剂类型硫化矿捕收剂硫化矿捕收剂1 黄药类2 黑药类3 硫氮类4 硫胺酯5 硫醇类 6 硫脲及其衍生物 硫化硫化矿矿捕收捕收剂剂常用的是硫代化合物常用的是硫代化合物类类捕收捕收剂剂，特特征是分子量小，征是分子量小，烃链烃链短，极性短，极性亲亲固基都含有二价硫离固基都含有二价硫离子，水解后生成含子，水解后生成含-SH基的基的产产物，故通常称物，故通常称为巯为巯基化基化合物捕收合物捕收剂剂。1 硫化矿捕收剂类型硫化矿捕收剂1 黄药类2 黑药类3 硫氮71CHHCHHHOCSSNa(K)Non-polarPolarCation(b)(1)黄黄药药的的结结构、构、组组成、名称及制成、名称及制备备 黄黄药药学名黄原酸学名黄原酸盐盐。按化学。按化学组组成也称成也称为烃为烃基二硫代碳基二硫代碳酸酸盐盐。黄。黄药药的一般化学的一般化学组组成与成与结结构式如下：构式如下：图(a)式中R为烃基，Me为Na或K+，-OCSS-为亲固基，烃基为烷烃基，(b)图为乙基黄药。ROCSSMeNon-polarPolarCation(a)CHHCHHHOCSSNa(K)Non-polarPolar72黄黄药药的名称：的名称：按烃基中碳原子数的多少，在黄药前冠以不同名称，C2H5OCSSNa称乙基黄药，C4H9OCSSNa称丁基黄药。黄药有钾盐和钠盐两种，分别称之为钾黄药和钠黄药。黄黄药药的制的制备备：制造黄药的原料是醇、烧碱（NaOH）和二硫化碳(CS2)。工业上一般采用直接合成法生产黄药，反应如下：ROH+NaOH+CS2=ROCSSNa+H2O 工工业业上生上生产产的黄的黄药药含二硫化碳酸含二硫化碳酸盐盐的量的量约为约为85左右，其他左右，其他为杂质为杂质和水分。和水分。杂质杂质一般一般为为硫化物和硫硫化物和硫代碳酸代碳酸盐盐。黄药的名称：黄药的制备：73(2)黄黄药药的性的性质质黄黄药药要要储储存于干燥及阴凉的地方，防止水、酸、碱等物存于干燥及阴凉的地方，防止水、酸、碱等物质质的作用。的作用。工工业业上使用的黄上使用的黄药药或多或少含有一些水分，因此黄或多或少含有一些水分，因此黄药药不能不能长时间长时间保存保存以免失效。使用以免失效。使用时时必必须须注意它的注意它的颜颜色、不正常色、不正常时时停止使用。停止使用。物理性物理性质质(2)黄药的性质黄药要储存于干燥及阴凉的地方，防止水、74 稳稳定性定性黄黄药药是一种不是一种不稳稳定的化合物。定的化合物。黄原酸分解的速度远远快于黄酸离子水解的速度，因此黄酸阴离子水解的速度决定了黄药分解成醇与CS2的速度。一旦黄酸离子产生水解黄药的捕收作用将随之消失。实践中经常控制矿浆的pH 值以防止黄酸离子的分解，矿浆pH值越低分解越快。在碱性矿浆中黄药是足够稳定的。分解分解水解水解易被氧化易被氧化稳定性质稳定性质醇遇热水或酸黄酸阴离子碱金属阳离子黄原酸（不稳定易分解）水解水解双黄药 稳定性黄药是一种不稳定的化合物。黄75非极性越强，分子的水化性就越小非极性越强，分子的水化性就越小烃基越长烃基长度烃基长度捕收捕收能力能力烃基结构烃基结构固着矿物表面的分子键力固着矿物表面的分子键力(色散力色散力)越越强，在矿物表面附着就越牢固强，在矿物表面附着就越牢固矿物表面的矿物表面的“覆盖层覆盖层”就越厚，矿物就越厚，矿物表面显示的烃基疏水性明显。表面显示的烃基疏水性明显。但又不宜过长，因过长往往捕收能力过强而降低选择性。同系列化合物的烃基每增加一个-CH2基，在水中的溶解度平均减少4.25倍。所以烃基过长反而会降低捕收效果，对浮选不利，对黄药来说，实践中常用的烃基为C2-C5。通常，捕收性越强时选择性越差。捕收性捕收性主要取决于