F /R (m N /m )
F /R (m N /m )
1 .0 pH 6
0 .5
pH 8
pH 10.5
0 .0 -0 .5 -1 .0 -1 .5 -2 .0
0
50
40
A dhe10
R epulsive barrier 0
6
8
10
pH
10 20 30 40 50 60
Separation distance (nm )
世界最大的选煤厂—— 中国 山西省平朔煤矿安家岭选煤厂 (15Mt /a)
1.浮选理论现状与进展
经典浮选理论
浮选理论 现状与进展
浮选溶液化学 浮选电化学
细粒浮选
浮选药剂结构性能理论
求实 创新 团结 进取
1.1经典浮选理论
润湿性与可浮性
润湿现象 润湿是自然界中常的现象，是由于液体固体表面排挤在固体表面所产生
高岭石Al 蔷薇辉石MnSiO3 镁橄榄石Mg2SiO4 铁橄榄石Fe2SiO4
红柱石Al2SiO3 透辉石CaMg(SiO3)2
滑石
石英SiO2
求实 创新 团结 进取
pHPZC或pHIEP 7.9 10.5 11.2 4.0 2.8 1.8
2－2.8 3.4 2.8 4.1 5.7
7.5，5.2 2.8 3.6
的一种界面作用。易被润湿的表面称为亲液（水）表面，其矿物称为亲 液（水）矿物；反之称为疏液（水）表面，疏液（水）矿物。
θ角越大, 矿物表面疏水性越强；θ越小，矿物表面亲水性越强 求实 创新 团结 进取
1.1经典浮选理论
润湿性与可浮性
可以通过添加化学药剂 对矿物表面可浮性进 行调控进而达到富集 矿物的目的，如图增 大黄药浓度时，矿物 表面接触角增大，矿 物表面疏水，进而回 收率提高。
求实 创新 团结 进取
1.4细粒浮选
颗粒间相互作用力
研究颗粒间相互作用，有助 于我们理解矿物颗粒间的微 观行为，进而对实践进行指 导。如：AFM检测的ZnS与 黄铁矿作用能表明，随着pH 升高，闪锌矿与黄铁矿颗粒 间的吸引能减小，排斥能变 化不大，导致两者发生异相 凝聚的几率减小，有利于品 位提高。
tind
75
dp0.6
稳定理论 (Schulze, 1993)
Ps
1exp1 1 Bo*
求实 创新 团结 进取
1.1经典浮选理论
气泡大小与浮选动力学
颗粒粒度不同，需 要不同粒度的气泡进行 浮选，如果颗粒与粒度 匹配，浮选结果好，反 之亦然。图示表明，对 于-10微米粘土颗粒来 说，5-10微米的气泡与 颗粒碰撞效率更好，浮 选结果更理想。
求实 创新 团结 进取
1.1经典浮选理论
针铁矿的动电位与可浮性关系 针铁矿与石英混合物的分选 1- 以阴离子型RSO4 为捕收剂 1- 阴离子型捕收剂 R12OSO3Na 2- 以阳离子型RNH3为捕收剂 2- 阳离子型捕收剂 R12NH2Cl
求实 创新 团结 进取
1.1经典浮选理论
电性与可浮性
pHPZC或pHIEP 8.0，6，7.8，4
7.4，6.7 9.0，9.4 4.5，6.6 6.2，6.0 5.6，7.4
9.5 9.5 5.8 8.5 5.6，7.2 6.5 8.2，9.5，6.0 6－6.5 7.4，7.8
矿物 孔雀石CuCO3·Cu(OH)2
菱锰矿MnCO3 菱铁矿FeCO3 水磷铝石AlPO4·2H2O 红菱铁矿FePO4·2H2O 白钨矿CaWO4 黑钨矿（Mn·Fe）WO4
捕收矿物
黄铜矿
铜、镍硫化矿
黄铁矿， （含金）黄铁矿
黄铜矿、晨砂 硫化铜、铅矿
捕收剂名称 黄原酸甲酸酯 甲基硫胺酯 O-乙基N, N二甲硫胺酯 N-烯丙基O-异丁基硫胺酯 三硫代碳酸钠 二甲基氨基二硫代甲酸钠 十二烷基叔硫醇 已基硫代乙胺盐酸盐 Armac捕收剂 二烃基一硫代磷酸盐 二苯基二硫代次膦酸 二丁基二硫代次膦酸钠
X- = Xad + e 捕收剂被氧化为双分子（黄铁矿）
2X- = X2 + 2e 捕收剂与表面金属离子进行电化学反应（方铅矿）
2MS+4X-→2MX2+S2O32-+6H2O+8e 阴极反应
1/2O2+H2O+2e →2OH在不同矿浆氧化还原气氛下，硫化矿溶液界面发生 不同的电化学反应，表现不同的浮选行为。
求实 创新 团结 进取
1.5 浮选药剂结构性能理论
浮选剂分子内的化学基团组装
浮选剂作用的三项因素
价键因素
亲水—疏水因素
空间因素 (药剂基团与矿物靶 点的几何大小关系)
药剂 矿物
疏水端 亲水端
求实 创新 团结 进取
浮选剂 矿物靶点
1.5 浮选药剂结构性能理论
已知药剂库
药剂活性数据库
量子化学参数
00
2
4
6
8 10 12 14
pH
β-辛基胺基乙基膦酸（ONP）解离组分分布（1a）及其浮选萤石、 白钨矿、重晶石回收率（1b）与pH值的关系。
求实 创新 团结 进取
1.3 浮选电化学
电位对不同硫化矿物浮选有决定性影响
浮选回收率与电位关系 求实 创新 团结 进取
1.3 浮选电化学
矿物表面的阳极反应 捕收剂的单分子吸附
湖南衡阳出土的商代青铜牛尊
我国商朝即已有矿石拣选技艺
矿物加工与浮选的历史
《天工开物》插图之一：河池山锡 天工开物——淘洗铁砂
矿物加工与浮选的历史
矿物学之父的德国矿物学家阿格里科拉(Agricola Georgius)（1494～1555）以20年时间用拉丁文写 成《论冶金》一书。该书于1556年问世
AFM检测的ZnS与黄铁矿作用能
调整剂 石灰,捕收剂 黄药 活化剂 硫酸铜
求实 创新 团结 进取
1.5 浮选药剂结构性能理论
浮选剂分子内的化学基团组装
通过分子设计，筛选有针对性改变矿物表面性质的专用表面活性剂 表面活性剂分子的基团独立性原理 浮选剂基团组装模型（见下图） 通过量子化学及经验公式的计算，定量设计分子结构
S
CH3-CH2-OH+S=C=S
CH3CH2-O-C-SH(Na)
• 烷基氨基二硫代甲酸（盐）捕收剂的组装:
CH3CH2 CH3CH2
S
N-C-SH(Na)
疏水基 亲矿基 • 硫胺酯类捕收剂的组装:
CH3—CH2—NH
CH3 CH3
CH—O
C=S
求实 创新 团结 进取
疏水基 亲矿基
硫化矿捕收剂
已知结构式的硫化矿捕收剂
矿物加工与浮选的历史
近代
1890年，湖广总督张之洞主持兴建湖北汉阳铁厂
1894年7月3日张之洞视察汉阳铁厂
●1909年（清宣统元年），湖南水口山建成我 国第一座机选厂，即机械重力选矿厂， ● 1917年辽宁青城子建成铅锌浮选厂。
矿物加工与浮选的历史
现代的矿物加工
我国最大的选矿厂——江西 德兴铜矿60kt/d大山选矿厂
预测和设计
QSAR 计算
解释
训练\计算验证 开发新药
求实 创新 团结 进取
2.浮选药剂研究现状与进展
起泡剂
捕收剂
浮选剂
调整剂
求实 创新 团结 进取
2.1捕收剂
硫化矿捕收剂
金属硫化矿（CuFeS2,PbS,ZnS,FeS2）捕收剂
• 黄药(烷基二硫代碳酸盐)捕收剂的组装:
乙醇基+二硫化碳黄原酸(钠)
求实 创新 团结 进取
-10微米粘土用不同粒度 的气泡进行浮选的结果
1.2 浮选溶液化学
浮选剂/矿物相互作用溶液平衡
考虑矿物表面金属离子的水解反应，浮选剂离子的加质子反应 ，计算这种反应产物的条件溶度积，预测浮选剂与矿物表面相互 作用最佳条件，
Recovery (%) logKsp'Me(OHA)2
结构式
ROC(S)SCOOR’
C2H5OC(S)NHCH3 C2H5OC(S)N(NH3)2 i-C4H9OC(S)NHCH=CHCH3
RS(S)SNa
(CH3)2NC(S)SNa C12H25SH
CH3(CH2)4CH2SCH2CH2NH2·HCL C12H23NHCH2C(O)SH←→C12H23NHCH2C(S)OH
《论冶金》书中的插图——欧洲16世 纪的水力驱动捣矿机和重选溜槽
矿物加工与浮选的历史
近代 19世纪末至20世纪20年代
●颚式破碎机 ●球磨机 ●机械分级机 ●重选、电磁选的设备与工艺 ●浮选药剂、工艺与设备,特别是20年 代初，脂肪酸、黄药、黑药在氧化矿和 硫化矿浮选中的工业应用
破碎、筛分、磨矿、重选、电选、磁选、浮选等
求实 创新 团结 进取
1.3浮选电化学
黄药与方铅矿表面作用生成黄原酸铅
求实 创新 团结 进取
1.3浮选电化学
黄药与黄铁矿表面作用生成双黄原酸
求实 创新 团结 进取
1.4细粒浮选理论
颗粒间相互作用力
DLVO力
–范德华引力 – 静电斥力
扩展DLVO力
– 溶剂化力 (斥力) 离子化力
– 位阻力 (斥力) – 疏水力 (引力)
1.8，2.2
1.1经典浮选理论
药剂的吸附能力与可浮性
捕收剂的结构包括链长、基团种类、支链结构、侧链基团等会 直接影响矿物-药剂的相互作用，进而影响到浮选的回收率。
求实 创新 团结 进取
1.1经典浮选理论
气泡大小与浮选动力学
碰撞理论 (Yoon and Luttrell, 1989)
Pc 1.5145Rb 0e.72
求实 创新 团结 进取