《选矿学—浮游选矿》课程 实验指导书 （统招）

矿物加工工程专业 目 录 实验一、接触角测定试验 ................................................................................................................................ 2

实验二：真空浮选演示试验 ............................................................................................................................ 7

实验三：可比性浮选试验 ................................................................................................................................ 7

实验四：浮选速度试验 ................................................................................................................................... 16 实验一、接触角测定试验 一、目的和意义 1、了解“润湿角测量仪”的结构和掌握测定矿物润湿接触角的方法。 2、测定几种常见矿物的接触角。了解矿物天然可浮性和润湿接触角的关系。 3、了解捕收剂对矿物接触角的影响。 二、基本原理

润湿接触角是指液滴在物体表面扩展并达到平衡状态后，三相周边上某一点引气液界面的切线，则该切线与固液界面的夹角称为润湿接触角。 应用特定的仪器可以准确测得该角。物体表面润湿接触角的大小与物体表面被该液体润湿的难易程度。对于矿物加工来说，矿粒表面的润湿接触角的大小直接反映其可浮性的好坏。矿物的可浮性=1-cos，为润湿接触角。利用特定的装置和手段即可测得该角。本实验以JY-82型润湿接触角测量仪为基础，目前市场上已有借助显微摄像和计算机多媒体技术测定接触角的设备，更易操作、人为误差小、精度较高。 表1 矿物表面润湿性分类

类型 表面不饱和键性质 表面同水的作用能 接触角 界面水结构 代表性矿物

强亲水 离子键 共价键 金属键 >>1 无 直接水化层 石英、云母、锡石、刚玉、菱铁矿、高岭石、方解石

弱亲水 弱疏水 离子-共价键（部分自身闭合） 1左右 无或很小 直接水化层为主

方铅矿、辉

铜矿、闪锌矿

疏水 分子键为主（层面间），离子、共价键为辅（层端、断面） <1 中等（40~90度） 次生水化层为主 滑石、石墨、辉钼矿、 叶腊石

强疏水 色散力为主的分子键 <<1 大（90~110度） 次生水化层 自然硫、 石蜡 三、仪器设备和材料

1、仪器设备：接触角测定仪； 2、烧杯、量筒、竹镊子、注射器； 3、丁基黄药、煤油等表面改性药剂、水玻璃 4、磨料：400号、600号 5、矿物磨片：方铅矿、黄铁矿、煤、石英、石蜡、聚胺脂抛光片或其他材料（规格：4厘米X2厘米X0.5厘米。 四、 实验步骤和操作技术 1、学习了解所用仪器设备的操作说明书和操作规程。 JJC-l型润湿接触角测量仪的使用方法： 本仪器由底座9、测量显微镜8、样品盒10和照明光源11等4部分组成(见图4—16—2)。 (1)底座：底座是基础，其他3个组件装在底座上。 (2)测量显微镜：测量显微镜除瞄准、观察外，由于采用动、定分划板相结合的结构，所以既能作角度测量，又能作线性测量。 (3)样品盒：样品盒是用于放置矿物薄片及液滴的，可方便的从底座上取下和放上矿物薄片，矿物薄片还可以随同升降块上、下调整，以适应观测的高度。样品盒还能通过调整手轮按直角坐标任意移动。 (4)照明光源：照明光源采用6v15w白炽灯泡，光源和6v可调变压器相接，可以根据需要调整其亮度。 操作方法如下： (1)将仪器放在牢固、平稳、无振动的工作台上，调整调平轮5，伎园水准器9的气泡居中(见图4—16—3)，此时底座处于水平状态。 (2)接通电源，伎光线照亮样品盒的长方形玻璃宙上，高低可松动固定手轮6(图4—16—3)进行调节，高低调节合适后，再将其固定住。 (3)观察矿物薄片上液滴三相周边投影的一端边缘(4点)和矿物接触线与定

分划板(图4—l 6—4)水平线是否重合，如不重合可松动升降手轮3(图4—16—2)进行调节．并使液滴一端边缘A与定分划板刻度中心O点重合。 (4)使动分划板做线性移动，转动手轮2使动分划板旋转，通过A点与液滴气液界面相切，读出夹角读数，其测量即完成。 本仪器在使用中，切记不可将照明光源直接插入220v电源。 五、试验过程及步骤 1、检查设备，使之处于待测状态； 2、净化物料磨片（抛光片）：将待测磨片置于干净的玻璃板上，用磨料轻轻磨去表面的污染物，用蒸馏水洗净；然后用潮湿的昵粘打光，并用蒸馏水清洗； 3、用绒布擦干，用镜头纸包好待测； 4、将待测磨片置于样品盒上，用微量注射器给上一滴水滴，然后调整焦距，使影像清晰的出现与目镜中，按照所用仪器的测试原理测定润湿接触角，重复两次取平均值； 5、将待测磨片置于药剂溶液中，浸泡3分钟后用镜头纸擦干，再次测定润湿接触角； 6、注意：每次测量时间越短越好，水滴直径不能太大，最好保持在1~2毫米。测试过程必须注意保持磨片的洁净度。 7、整理仪器、清理实验现场，报请指导教师验收和数据记录签字。 六、试验中注意寥项 (1)每次测量时间不可超过1min。 (2)每次测量，动划刻板相切气液界面，需微调移动，确认相切时才能读数。 (3)水淌直径最好为1~2mm。 (4)严禁用手直接接触磨片。 (5)为防止产生干扰，各种矿物所用磨料要严格区分。 七、数据处理与实验报告

1、实验条件及测试结果记录于下表 序号 测试对象 表面改性措施或条件 润湿接触角 1 2 3 4 2、分析药剂作用前后接触角的变化及原因分析，结合界面化学和表面活性剂知识分析表面改性剂的作用机理与实际应用。 3、编写实验报告 八、思考题 1、测试时间太长、液滴直径过大等对测量结果有何影响？ 2、选矿用捕收剂和抑制剂的作用机理是什么？举例介绍其实际应用。 实验二：真空浮选演示试验 一、实验目的 1、验证亨利定律，了解气体析出原理、过程和影响因素。 2、了解析出矿化的过程和作用，掌握 二、实验原理 1、亨利定律： 空气在矿浆中的溶解度与压力、温度和水中溶解的其他物质的浓度有关。对浮选有意义的是压力与溶解度的 关系。 享利定律:温度一定，混合气体中的每一组分的溶解度，随着其分压的增加而增加。 溶解度q＝KP。 2、析出气泡过程 A、气体分子移动：减压瞬间，气体分子向易于聚合起来的区域移动，间断水分子间力的阻碍。 B、生成“气泡晶核”。 气体分子在范德华力作用一相互聚合，形成气泡晶核，半径为R最小（即能稳定地存在于液相中的气泡最小半径）。 气泡剩余毛细压力

设P1为气体在溶液内旦饱和状态时的液面压力，P2为降压后气体在溶液内呈饱和状态时的液面压力。

C、初生气泡长大。 3、析出矿化 随着润湿接触角的增大，体系自由能升高越小，微泡析出越容易。即从理论上得出微泡能在疏水矿物表面析出，析出矿化提高选择性。

三、仪器设备及材料

1、真空浮选装置，1台； 2、不同矿物颗粒若干； 3、正十二烷、煤油等捕收剂，少量。

四、 实验步骤和操作技术

1、开启真空瓶，加入1/3高度的自来水，密闭真空瓶，检查装置的气密性，设备处于待工作状态。 2、接通电源，开启真空泵，观察真空瓶水中气体析出现象。 3、停止真空泵，开启真空瓶，在真空瓶中装入矿物颗粒，密闭真空瓶。 4、接通电源，开启真空泵，观察真空瓶中气体析出现象、析出矿化现象。 5、停止真空泵，开启真空瓶，加入被捕收剂浸泡的矿物颗粒，密闭真空瓶。 6、重复步骤4，观察现象。 7、停止真空泵，开启真空瓶，排出矿物颗粒，清洗真空瓶。 五、数据处理与实验报告 本试验是验证性试验，无试验数据，要求记录试验现象。实验报告的编写要按规定格式进行，做好记录，完成思考题要求的内容。 六、思考题 1、说明亨利定律以及真空泵开动的时间与气体析出量关系？分析原因？ 2、用热力学第二定律解释为什么气体易于在疏水表面析出。 实验三：可比性浮选试验 一、试验目的 1、评价煤泥的可浮性。 2、进行单元浮选试验方法的基本训练。 3、为后续的浮选试验操作奠定良好基础。

二、试验原理 煤炭可浮性，是指煤泥浮选的难易程度。迎常采用实验室可比性浮选试验和选煤实验室分步释放试验评定煤泥(粉)可浮性的优劣。 所谓可比性浮选试验就是对不同的煤泥(粉)的可浮性进行比较的试验，也就是对不同的煤样采用相同的试验操作条件下进行试验，测定其产率和灰分，并计算出可浮性指标进行比较。 我国煤炭可浮性采用浮选精煤可燃体回收率作为评价指标。浮选精煤可燃体回收率E0的计算式为

式中 E0—精煤可燃体回收率，％， r0—浮选精煤产率，％； Ad0—浮选精煤灰分，％； Adf—浮选入料灰分，％。 计算结果取小数点后二位，修约到小数点后一位 煤炭可浮性等级及E0的界限见表

三、仪器设备及材料 (1)XFDM—1.5型(或XPD—1.5)浮选机1台，叶轮直径60mmo (2)转速表l块。 (3)秒表1块，量程为0~10min，精度1s。 (4)洗瓶：250mL 2个。 (5)微量进样器；25uL l支。 (6)注射器：0.25mL l支。 (7)浮选药剂：十二烷，化学纯，d＝0.750；甲基乙丁基甲醇(MlBC)，d=0.813。 (8)天平：最大称量100g，感量0.1g。 (9)恒温干燥箱，温度范围50~200度。 (10)马弗炉1台 (11)搪瓷盆、搪瓷盘、搪瓷杯若干。