【采矿课件】第五篇浮选

选矿学第五篇浮选贵州大学矿业学院张覃教授课程的内容安排•第一章浮选基本概述•第二章浮选理论•第三章浮选药剂•第四章浮选设备•第五章浮选工艺•第六章典型浮选流程学习方法•理论联系实际•天道酬勤•善于思考，要多问“为什么？”•动手做实验，不怕吃苦相关的课程《物理化学》《表面化学》《胶体化学》《流体力学》《无机化学》《有机化学》《矿石学基础》《分析化学》参考资料•《国外金属矿选矿》•《矿冶工程》•《浮选过程的物理化学》――冶金工业出版社，•《国外选矿快报》•《化工矿物加工与利用》•《选煤技术》•《煤炭加工与综合利用》•《有色金属》（选矿部分）1983•《浮选》北京：冶金工业出版社•《选矿药剂概论》--邓玉珍，北京：冶金工业出版社•《浮选过程物理化学基础》--格列姆博茨基，北京：冶金工业出版社•《晶体的结构及晶体的性质》•《浮选药剂》――见伯熙.•《浮选药剂作用原理及应用》―王淀佐，北京：冶金工业出版社•《浮选溶液化学》―王淀佐成绩评定•1、平时作业占5%•2、平时提问占5%•3、实验课（包括实验报告）占20%•4、考试成绩占70%第一章浮选基本概述•第一节浮选及浮选过程•第二节浮选发展历史•第三节浮选的特点•第四节浮选法在选矿中的地位•第五节浮选在贵州矿业发展中的地位1、什么是浮选？•浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异，使矿物颗粒选择性地向气泡附着的选矿方法。•对浮选有较大影响的表面性质主要有：湿润性、电性、吸附、氧化、溶解、分散、絮凝等等。第一节浮选及浮选过程2老的浮选概念主要有三种：1全油浮选：1860年由英国人WillianHaynis首先取得专利权。分选作用主要在油-水界面发生，疏水矿粒进入油相，亲水矿粒进入水相。1898年这种工艺用于工业生产。2表层浮选：1907年由马克魁斯通（Macquiston）首先取得专利权。分选作用主要在水-气界面发生，疏水矿粒浮在水面上，亲水矿粒沉入水中。•以上两种浮选因其是在两相界面发生，因此又称为界面浮选。3泡沫浮选：1902年由Potter首先取得专利权。分选作用主要在气-水-固三相界面发生，疏水矿粒念附气泡上浮，亲水矿粒留于水中。泡沫浮选是一个将细粉碎后的有价矿物与其共生的脉石分离的过程。该过程是建立在经过适当准备的表面对气泡的亲和力的基础上的。将空气引入矿浆产生气泡，矿浆由细分散于水中的矿石形成，矿浆的水中含有起泡剂。对气泡有特殊亲和力的矿物上升到表面进入泡沫，于是与被水湿润的那些矿物分离开。在选矿过程中，矿石必须首先被粉碎，使共生的有价矿物成份从无用的脉石物质解离出来。颗粒粉碎，通常达到大约208μm（65网目），将矿物粉碎到这样的粒度，以便可以容易地被气泡升举。3矿物的浮选过程（矿物是怎样浮选的）碎磨—搅拌槽（加药剂，矿物颗粒与药剂作用）—浮选机（搅拌使矿浆悬浮，产生细小气泡）携带矿粒升到矿浆表面完成浮选分离(正浮选工艺：矿化泡沫即精矿，槽底物即尾矿；反浮选工艺：矿化泡沫即尾矿，槽底物即精矿）—产品脱水（浓缩、过滤、有时也干燥）矿物的浮选过程是在固（矿物）、液（水）和气（气泡）三相界面上进行的，进行这一过程的关键在于：矿物表面性质（润湿性）差异，从矿浆中析出足够量的稳定而细小的气泡；有用矿物（欲浮矿物）有充分的机会与气泡群碰撞，并牢固地粘附在气泡上被浮到矿浆的表面，脉石矿物虽有机会与气泡碰撞，但不粘附，遗留在矿浆中，在这里气泡是分选的媒介，同时又是运载工具。第二节浮选发展历史•自1906年发布第一个具有现代泡沫浮选特征的专利（Sulmanandpickard,美国专利8351201/1906）至今已有近百年的历史。•现在泡沫浮选已成为最重要的和应用最广泛的一种选矿方法。可应用于以前认为没有工业利用价值的低品位的及结构复杂的矿物。最初用于硫化矿物，逐渐发展到用于氧化矿物和某些非金属矿物和煤炭、石墨等。以至扩展到环保、化工、食品、材料、医药、生物等领域。但是常规的泡沫浮选有其局限性，它的有效分选粒度基本上在0.3~0.01mm（对煤炭0.5~0.03mm）超出此粒度范围泡沫浮选的效果很差。•大于0.3～0.5mm的颗粒，其它物理分选法有较好的适应性。近年发展起来的泡沫分离法（foamfractionation）对0.5～1.0mm的颗粒具有良好的应用前景。•小于0.01~0.03mm的微细颗粒迄今也已有一系列成功的分选工艺，近年来利用相界面实现分选的工艺过程发展到可以分离胶粒、离子、分子等更微小的颗粒领域，如电泳分离、离子浮选等。浮选领域的进展•近二三十年来，浮选领域的进展是：•1.浮选机的不断改进和大型化•2.新药剂、新工艺不断涌现•3.浮选理论的研究不断深入追溯浮选的发展历史，主要经历了四个阶段：⑴1860年～1902年，全油浮选法为主要时期，效率底，耗油大。⑵1902年～1912年，除全油浮选外，出现了表层浮选和泡沫浮选，并在方法砂锅内不断改进、完善。⑶1912年～1925年，是泡沫浮选与其他浮选竞争，并取得优势的时期。这一时期内：人们通过生产实践和反复的比较发现，由于气泡的引入是矿粒分选效率大为提高，尤其是1910年机械搅拌式浮选机的制造成功，1912年正式投入使用以后，人们开始偏向使用泡沫浮选。二浮选发展历史同时，随着化学工业的发展，人们开始设想用化学试剂来改变矿物的可浮性，因而浮选药剂业不断地得到了发展。比较重要的有：1913年发现重铬酸钾用于抑制方铅矿；硫酸铜活化铅锌矿；1921年采用有机化合物作捕收剂；1922年用氰化物作抑制剂抑制硫化矿；1924年用脂肪酸作氧化剂的捕收剂；1925年黄药的合成并作为硫化矿的捕收剂，使得泡沫浮选的分选效率大大优于全油浮选和表层浮选。从而摆脱了竞相争艳的局面，以至于当我们现在谈到浮选是一般都是指泡沫浮选二浮选发展历史⑷1925年至今，是泡沫浮选在理论与实践上蓬勃发展时期。1930年起，对各种矿物的可浮性开始进行全面的研究；1940年前后开始了煤泥的大规模浮选，使浮选的范围由硫化矿推广到氧化矿、非金属矿、以及现在的稀有金属矿。由于浮选依据的是矿物表面性质，而表面性质是多样的，而且对于每一种矿物之间都必然存在某些差异，更何况采用了化学药剂的处理，因此，原则上浮选可以分选自然界中的各种矿物，浮选的生命力及其广阔的前程也正在于此。近几十年来，浮选已经不再局限于矿物加工工程，而向其他领域发展，在化学工业、造纸工业、农产、食品工艺及废水处理等方面有着广泛的应用。第三节浮选的特点⑴应用广泛；⑵分选效率高、富集比高；⑶有益于矿产资源的综合利用；⑷分选粒度细，前途广阔，处理细粒浸染的矿物特别有效。浮选是资源加工技术中最重要的技术，由于浮选法所取得依据决定，它的应用前景是极为广阔的，几乎所有的矿物都可以采用浮选法从矿石中分离出来，同时可加工处理二次资源及非矿物资源。涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉学科领域。随着浮选的不断发展，目前，浮选已不局限于冶金矿山，在化工、造纸、食品、农业、医药、工业废物、废水诸方面都有着广阔的应用前景。分选效率高主要可以在以下方面可以看出来：1、可适于选别低品位矿石，且富集比高，如：辉钼矿浮选，原矿品位仅为0.03%，经过浮选可达到45%左右的钼精矿，其富集比达1500。这是用重、磁选法无法达到的指标，因而，大大扩大了矿物资源的范围，把过去不能开采的矿床变为有价值的工业矿床。2、对呈微细粒嵌布的矿石特别有效，因而解决了许多微细矿粒中有用成份的回收问题。浮选方法、依据决定了浮选法有利于处理共生复杂的矿石，利用它们之间的表面性质的差异，通过人的处理，可有效地分选多种有用成份。因而对矿产资源的综合利用是极为有效的方法之一。分选粒度的下限，浮选中目前定为10微米，有些比重大的重矿物甚至可以达到5微米。第四节浮选法在选矿中的地位•浮选法原则上可选别所有矿石。目前，每年经浮选处理的矿石已超过十亿吨。可以肯定的说，浮选法是一种最重要的选矿方法，预计今后还会得到更广泛的应用。◆可选别各种黑色、有色、稀有金属、贵金属矿物100多种有用矿物。◆对贫矿、细粒矿、杂矿石有更大适应性。目前，回收率＜60％的项目都被禁止，已从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、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。◆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Ag(740g/t)的富集回收。•造纸工业：纸浆废液中回收纤维素、废纸再生中脱油墨。•化学工业：回收肥皂厂的油脂，浮选染料等。•农产品及食品工业：从黑麦中分出角麦，牛奶中分出乳酪等。•医药微生物：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。•工业废物及废水（二次资源）：自然矿产的最大特点是数量的有限性和开发的一次性，因此“资源的循环使用”是最大的节约。“三废治理，环境保护”是目前全世界共同关心的问题。例如，我国全国固体废料已堆有80多亿吨，占地90多万亩，目前固体废料利用节约24％，每年有76％左右的固体废料堆存（引起资源和环保问题）。如粉煤灰的综合利用首先得用浮选法回收碳，而省内目前是空白，省外已蓬勃开展。以贵铝为例，目前已堆存200万吨，每年排放15万吨，堆场建设费6元/吨。•水是人类宝贵的资源，一般来说，工业产值每增长1％，工业废水增加0.65％，我国水资源不丰富，人均占水量只相当于世界人均占水量的25％，随着工业的发展，用水量加大，排放的污水量会增加，反过来又加大了对原有水源的污染。因此水资源的合理利用与污水的治理已成为当务之急。CF型超效浮选装置系列便是目前污水处理的有效设备。•贵州省矿产资源丰富，在贵州这仅占全国总面积1.84%的地方，至今发现的矿产达110种以上，发现各类矿床、矿点3000余处。其中76种已程度不同地探明了储量，全省探明储量的产地达1338处，这些矿种中“煤、磷、铝、锑、金、锰”构成贵州主要的矿产资源优势。根据全国保有储量对比排序，贵州有40种矿产排列全国前十位，其中29种矿产列第一至第五位，22种列入第一至第三位。全省已探明矿产价值3亿万元以上，人均8.2万元，居全国第八位，单位国土面积的矿产潜在价值和人均占有量，高于全国平均水平，在西部12省区中居前列，发展矿业在贵州具有广阔的前景。第五节浮选在贵州矿业发展中的地位四浮选在贵州的矿产开发中的地位贵州作为矿业大省，煤、磷、铝、电是我省四大支柱产业，但是，优势矿产资源却未能得到充分和合理的开发利用，资源优势未能变成经济优势，大量的矿产资源流失。长期以来，我省矿业以采矿为主，为追求短期效益而采富弃贫、采易弃难，加之浮选技术水平低、成本高，导致我省矿产资源存在有用成分回收率低、综合利用率低、储量利用率低等问题，且大量难选矿产资源成为“死宝”而未得到利用，仅资源回收率就只有国家规定回收指标的三分之一。我省现阶段矿业发展的状况与一个矿产资源大省的地位不相称。目前资源的合理开发、能源的高效利用和生态环境的改善已成为促进经济和社会协调发展的重要因素，矿物加工工程正在发挥重要的作用。由于矿产资源的不可再生性，矿山普遍存在供矿危机，随着高品位矿产资源不断枯竭，大量低品位的矿物只能靠矿物加工技术才能得以利用。煤、磷、铝是我省的支柱产业，也是现实优势资源，还是我省发展战略的主要依托资源。四浮选在贵州的矿产开发中的地位我省煤炭资源储量大、种类全、埋藏浅、煤质优良，被誉为“江南煤海”，煤炭储量处在全国第五位，达492.48亿吨，煤炭的蕴藏量为江南9省之和，含煤地层主要为二叠系上统，含煤面积7万平方公里。2005年我省生产原煤1.08亿t，在全国排第六位，具有明显的区位优势，目前已开发利用储量占总储量的12%，后备储量较大。当前，要发展洁净煤技术，为炼焦工业提供原料，必须进行选煤，选煤具有很大的经济效益和环境效益，随着“西电东送”作为西部大开发的一项重要战略措施的实施，发展选煤业可加强我省能源优势。四浮选在贵州的矿产开发中的地位•随着国家对环境保