• 1.1.3 细粒矿物浮选的基本问题 • Elementary problems of flotation of mineral fines • 随着矿产资源愈来愈“贫、细、杂”,细 粒选矿的问题愈来愈突出. • 下图描述了细粒的物理化学性质所造成 的浮选基本问题：
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微细颗粒的基本特征、 微细颗粒的基本特征、物理化学性质与浮选行为的关系
• 1.1 矿物浮选行为与粒度的关系 • Relation between flotation behaviors and particle size of minerals • 1.1.1 浮选粒度界限 • Particle size limits of flotation • 1. 浮选对矿物粒度的要求 • 单体解离程度: 浸染粒度; 细磨达到单体解离 • 适宜的入选粒度: 气泡附着、提升、脱落, 泡沫稳定性 • 矿物种类: 比重、疏水性、形状，石墨鳞片易附着于气泡 • 浮选机类型：充气型、搅拌型、气泡大小、矿浆流动类型 • 关于浮选粒度上限与下限，有多种理论计算公式，书上列 出了一些，由于影响因素复杂，计算结果变化很大. • 浮选粒度上限: 100um—1000um • 浮选粒度下限: 3um—10um
• 1.3.1.2 细粒互凝 Coagulation of fine particles • 浮选矿浆中含有多种不同矿粒，表面电 性差异较大，易发生相互凝聚，形成细粒的 聚集体。除异性电荷相互吸引外，不同矿物 （如磷灰石、方解石、白钨矿等）均带负电， 但如果数值差别较大，也能发生互凝，叫做 异凝聚（Hetero-coagulation）。 • 细粒互凝会使浮选选择性变坏。
• 2. 影响浮选粒度界限的因素及其一般规律 • (1) 浮选粒度上限与γlg(液气界面张力)、接触 角θ成正比 • (2) 粒度上限与矿粒与液体间密度差∆ρ成反 比,与矿粒(在矿浆中)的相对紊流速度Vrt成反 比,即紊流越强,搅拌越剧烈,越易脱落,粒度 上限越低. • (3) 气泡直径db越小,粒度上限越低. • (4) 浮选粒度上限随接触角增大而增大,粒度 下限则随接触角增大而降低,即疏水性强的 矿物,浮选范围扩大,易浮.
• 1.2.2 浮选速率 Flotation rate • 由于细粒与气泡的碰撞粘附概率低，所以 浮选速率也低。 • 浮选速率常数Kf与矿粒(Dp)及气泡(Db)直 径的关系有两类不同的表达式： • 1. Kf ∝ Dpx x=1 - 2 （与气泡大小 无关） • 2. Kf ∝ (Dpm / Dbn） • m、n为与矿粒及气泡直径有关的常数。 • 以上有关Kf的公式都表明，浮选速率常数 随粒度变小而显著降低。
• 2.溶解组分与矿物表面的相互作用 • Interaction between dissolved components and mineral surfaces • (1)矿物溶解离子的活化作用 • 短链黄药对闪锌矿和黄铁矿捕收作用弱。 • 对黄铜矿和方铅矿捕收作用强。 • 矿浆中溶解的Cu2+ 、Pb2+ 离子对闪锌矿和 黄铁矿表面有活化作用，粒度变细时，氧化程度 提高，溶解度增大，矿物间相互活化作用更为显 著，造成复杂细粒多金属硫化矿难选（分成不同 金属难）。 • ZnS +Me2+ =MeS +Zn 2+
• （2）溶解组分与矿物表面的化学反应与表面转化 • 指的是一种矿物的溶解组分在另一种矿物表面的化学反应， 导致矿物表面转化。 • （（2）是复分解反应，（1）是置换反应） • 例如，方解石表面产生白钨矿沉淀及其互相转化 • 白钨矿/方解石体系中 • CaCO3(s) +WO42- =CaWO4 (s) +CO32• 热力学计算表明，当白钨矿溶解产生的WO42-的浓度 满足 • lg(WO42-) >-22.59 +2pH 时 • 方解石表面将产生CaWO4 (s) 白钨矿沉淀，这就是 “矿物表面转化”。（反应向右进行）也可向左进行。 （酸性条件下，反应向右进行，生成H2O及CO2 ; 反之反 应向左进行，pH8.8为临界pH）
• 本章总结 • 细粒的物理化学性质对浮选行为的影响； • 1. 质量小、动量低、与气泡碰撞、粘附几率低、 浮选速率低、易被夹带进入泡沫。 • 2. 比表面积大、药剂消耗大， • 表面能大，氧化速率高，溶解度增大，矿浆难 免离子浓度增加，活化脉石矿物浮选，导致表面 转化，降低浮选选择性。 • 3. 细粒易发生矿泥罩盖和互凝，影响浮选品位 及回收率． • 因此，研究细粒浮选理论与新工艺，对于 解决复杂贫细矿产资源的选矿问题，具有十分重 要的意义．
• 1.3 细粒的化学性质对浮选的影响 • Influence of chemical properties of fine particles on flotation • 1.3.1 表面电性 Surface electric charge • 浮选中细粒的表面电性表现为矿泥罩盖(细一粗)与细粒 互凝（细一细）。 • 1.3.1.1 矿泥罩盖 Slime coating • 由于相反电荷的静电吸引，细粒附着于粗粒，干扰浮选过 程，引起脉石混入精矿使品位降低；也可能阻碍捕收剂的 吸附，降低回收率。一般靠加分散剂或调节pH值使矿粒带 同种电荷而互相排斥分散。 • 例如，氧化铝pzc=9，方铅矿在各种pH均带负电。pH<9时， 氧化铝荷正电，罩盖在方铅矿表面，抑制黄药在方铅矿表 面的吸附。pH>9时，二者均带负电，矿泥罩盖作用消失。
• 1.3.3 溶解度 Solubility • 1.溶解度 • 影响细粒溶解度增大的原因有两个方面： • （1）破碎磨矿过程中粒度分布不均匀，少 量超细矿粒(<1um)的存在使溶解度显著增加。 当固体粒度为1一10um时，矿粒溶解度增大并 不显著。但是，当固体粒度<0.5um时，溶解度 大大增加。 • （2）主要原因还在于细粒表面能高，氧化 速度高，例如硫化矿易氧化成硫酸盐，溶解度 增大。 • 对浮选的影响：矿浆中难免离子组分及浓度 增大，影响浮选过程。
• 进一步研究表明pH8.8为白钨矿/方解石体系表面 互相转化的临界pH值。 • pH<8.8时方解石表面生成白钨矿沉淀 • pH>8.8时白钨矿表面生成方解石沉淀 • 对于其他混合矿物体系（磷灰石/方解石、萤 石/方解石、白钨矿/菱锌矿）也可进行类似的计算， 确定矿物表面转化的条件（临界pH值），表面转 化使浮选行为相近，分离困难。 • 矿物表面转化现象可以用俄歇电子能谱检测 （图1-13）。
1. 细粒的基本物理化学性质与浮选行为 Elementary physicochemical properties and flotation behaviors of fine particles 1.1 矿物浮选行为与粒度的关系 Relation between flotation behaviors and particle size of minerals 1.2 细粒的物理性质对矿物浮选的影响 Influence of physical properties of pine particles on mineral flotation 1.3 细粒的化学性质对浮选的影响 Influence of chemical properties of fine particles on flotation
• 夹带程度的计算：（与Rw及mp有关） • 随粒度Байду номын сангаас细，质量变小，微粒易受运动介 质的粘滞力作用而被上升水流夹带进入泡沫 层，夹带程度增大： • Pc = Rwa / (Rwa + b mpc) • 式中：mp为矿粒质量，为影响细粒夹带 m 的主要因素。 • Pc夹带因子 • a, c为常数，b为与矿浆粘度有关的参数 b = f (η)
• 1.1.2 浮选指标与粒度的关系 • Relation between flotation indexes and particle size • 浮选指标(精矿品位与回收率)受粒度影响, 最佳粒度范围因矿物与浮选条件而异。 • 矿物浮选回收率最佳的粒度范围(图1-2): • 疏水硫化矿: 5—200um,范围较宽. • 亲水氧化矿,盐类矿物: 10—80um,范围较 窄. • 一般10—100um为较适合浮选粒度范围, • 浮选精矿品位受粒度变细影响,显著降低.
Me 2+ =Cu 2+ 、Pb 2+
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FeS2 +Me 2+ =MeS +Fe 2+ +So
• 教科书上经过热力学计算表明一些硫化矿物 溶解所产生的金属离子浓度（如Cu2+, Ag+ 等）远大于活化闪锌矿及黄铁矿所需要的浓 度（因而很容易活化闪锌矿及黄铁矿）。另 一方面，石英、长石等脉石矿物也常常被矿 浆中的溶解金属离子（ Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、 Cu2+）等活化，造成浮选品位下降，分离困 难。
• 1.2.3 细粒夹带 Entrainment of fine particles • 细粒夹带：浮选中细粒被泡沫水夹带进入精矿。 不是疏水附气上浮，而往往是亲水粒子夹杂在泡间 水中。 • 细粒脉石被夹带进入精矿的回收率正比于水的 回收率 • Rem=eo x Rw • Rem：给定粒度及时间，细粒脉石回收率 • eo： 夹带度，对给定粒度和比重的矿粒为一常 数 • Rw ：水的回收率 • (图1-8 Philes 及Mount Isa 两矿业公司试验结果均 为线性)
• 矿粒与气泡间的附着力必须大于重力或脱 落力，才能附着。表面疏水性越强的矿粒越 易附着。 • 矿粒与气泡的碰撞概率随粒度降低而减 小。 • 矿粒与气泡的粘附概率存在一最佳粒度 范围，粒度变细显著降低（10—20um几乎 不发生），没有足够动能克服气泡表面水化 膜与气相粘附。 • 粒度愈小的矿粒与气泡一旦粘附后就愈 难脱附，造成泡沫过分稳定而发粘。（三相 泡沫，气泡装甲，气泡表面矿泥罩盖。保护 气泡不兼并，增大小气泡的稳定性。）