浮選工藝以及設備介紹

浮選 flotation 　　 利用礦物表面的物理化學性質差異選别礦物顆粒的過程,舊稱浮遊選礦,是應用*廣泛的選礦方法。振動篩 砂石生産線 破碎機幾乎所有的礦石都可用浮選分選。如金礦、銀礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、輝銅礦、輝钼礦、鎳黃鐵礦等硫化礦物，孔雀石、白鉛礦、菱鋅礦、異極礦和赤鐵礦、錫石、黑鎢礦、钛鐵礦、綠柱石、锂輝石以及稀土金屬礦物、鈾礦等氧化礦物的選别。石墨、硫黃、金剛石、石英、雲母、長石等非金屬礦物和矽酸鹽礦物及螢石、磷灰石、重晶石等非金屬鹽類礦物和鉀鹽、岩鹽等可溶性鹽類礦物的選别。浮選的另一重要用途是降低細粒煤中的灰分和從煤中脫除細粒硫鐵礦。全世界每年經浮選處理的礦石和物料有數十億噸。大型選礦廠每天處理礦石達十萬噸。浮選的生産指标和設備效率均較高，選别硫化礦石回收率在90％以上，精礦品位可接近純礦物的理論品位。用浮選處理多金屬共生礦物，如從銅、鉛、鋅等多金屬礦礦石中可分離出銅、鉛、鋅和硫鐵礦等多種精礦，且能得到很高的選别指标。

浮選适於(yú)處理細粒及微細粒物料，用其他選礦方法難以回收小於(yú)10μm 的微細礦粒,也能用浮選法處理。一些專門處理極細粒的浮選技術，可回收的粒度下限更低，超細浮選和離子浮選技術能回收從膠體顆粒到呈分子、離子狀态的各類物質。浮選還可選别火法冶金的中間産(chǎn)品，揮發物及爐渣中的有用成分，處理濕法冶金浸出渣和置換的沉澱産(chǎn)物，回收化工産(chǎn)品（如紙漿，表面活性物質等）以及廢水中的無機物和有機物。

浮選機-浮選工藝 各種浮選工藝的理論基礎大體相同，即礦粒因自身表面的疏水特性或經浮選藥劑作用後獲得的疏水（親氣或油）特性，可在液-氣或水-油界面發生聚集。目前應用*廣泛的是泡沫浮選法。礦石經破碎與磨碎使各種礦物解離成單體顆粒，並使顆粒大小符合浮選工藝要求。向磨礦後的礦漿加入各種浮選藥劑並攪拌調和，使與礦物顆粒作用，以擴大不同礦物顆粒間的可浮性差别。調好的礦漿送入浮選槽，攪拌充氣。礦漿中的礦粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的礦粒選擇性地粘附於氣泡並被攜帶上升成爲氣-液-固三相組成的礦化泡沫層，經機械刮取或從礦漿面溢出，再脫水、幹燥成精礦産品。不能浮起的脈石等礦物顆粒，随礦漿從浮選槽底部作爲尾礦産品排出。有時，将無用礦物顆粒浮出，有用礦物顆粒留在礦漿中，稱爲反浮選，如從鐵礦石中浮出石英等。

常規泡沫浮選機适於選别0.5mm至5μm的礦粒，具體的粒限視礦種而定。當入選的粒度小於5μm 時需採用特殊的浮選方法。如絮凝－浮選是用絮凝劑使細粒的有用礦物絮凝成較大顆粒，脫出脈石細泥後再浮去粗粒脈石。載體浮選是用粒度适於浮選的礦粒作載體，使微細礦粒粘附於載體表面並随之上浮分選。還有用油類使細礦粒團聚進行浮選的油團聚浮選和乳化浮選；以及利用高溫化學反應使礦石中金屬礦物轉化爲金屬後再浮選的離析浮選等。用泡沫浮選回收水溶液中的金屬離子時，先用化學方法将其沉澱或用離子交換樹脂吸附，然後再浮選沉澱物或樹脂顆粒。

處理呈分子、離子及膠體大小的物料，採(cǎi)用浮沫分離。其特點是利用某些物料的疏水性，緩慢攪拌及少量充氣，使成浮沫聚集於(yú)水面上刮出。如從水中回收油脂、蛋白質、紙漿以及化工産品等。離子浮選是在能與離子發生沉澱或絡合的表面活性劑的作用下，使反應生成物進入浮沫，完成分選。

無泡沫浮選 是使浮選物料在水－氣、有機液－水、水－油界面（或表面）萃取聚集後分離。例如早期使用的薄膜浮選，全油浮選；正在發展中的液－液萃取浮選等。油球團篩分是用油将已疏水化瞭(le)的有用礦物顆粒形成選擇性球團後，再行篩分。浮選所需的氣泡*早由煮沸礦漿或化學反應産(chǎn)生；目前常用機械攪拌以吸入空氣或導入壓縮空氣起泡，還有減壓或加壓後再減壓起泡以及電解起泡等。與浮選效果有關的因素很多，除礦石性質外以浮選藥劑，浮選機和浮選流程*爲重要。

浮選藥劑(jì) 浮選時使用各種藥劑(jì)來調(diào)節浮選物料和浮選介質的物理化學特性,以擴大浮選物料間的疏水-親水性（即可浮性）差别，提高浮選效率。常用的浮選藥劑(jì)分捕收劑(jì)、起泡劑(jì)和調(diào)整劑(jì)三大類。

捕收劑 自然界中除煤、石墨、硫黃、滑石和輝钼礦等礦物顆粒表面疏水，具有天然可浮性外，大多數礦物顆粒的表面是親水的。爲改善可浮性，需添加使礦物顆粒疏水的捕收劑，即極性捕收劑和非極性捕收劑。極性捕收劑由能與礦物顆粒表面發生作用的極性基團和起疏水作用的非極性基團兩部分組成。當(dāng)這類捕收劑吸附於(yú)礦物顆粒表面時，其分子或離子呈定向排列，極性基團朝向礦物顆粒表面，非極性基團朝外形成疏水膜，使礦粒具有可浮性。

選别銅、鉛、鋅、鐵、鎳與銻等硫化礦物時，常用各種有機硫代化合物作爲捕收劑。具代表性的是：①烷基（乙、丙、丁、戊基等）二硫代碳酸鈉（或鉀），如CH3CH2OCSSNa,又稱(chēng)黃(huáng)原酸鹽,俗稱(chēng)黃(huáng)藥；②烷基二硫代磷酸或其鹽類，如(RO)2PSSH，式中R爲烷基，俗稱(chēng)黑藥。烷基二硫代氨基甲酸鹽以及黃(huáng)藥的酯類衍生物等，也是硫化礦物常用的捕收劑。

非硫化礦物捕收劑多爲各種有機含氧酸及其鹽類，如脂肪酸及其皂類（常用的有油酸、塔爾油、氧化石蠟皂）以及烴基磺酸鈉等。用於(yú)浮選鐵礦石、磷灰石及螢石等。浮選鎢、錫礦泥時，則用甲苯胂酸、苯乙烯磷酸等捕收劑。以上藥劑均爲離子型化合物，有效部分爲陰離子，稱(chēng)陰離子捕收劑。常用的陽離子捕收劑有脂肪胺及醚胺，用於(yú)氧化鋅礦及矽酸鹽等礦物的浮選。

非離子型極性捕收劑的分子不解離,如含硫酯類,非極性捕收劑爲烴油（也稱中性油）,如煤油、柴油等,用於(yú)天然可浮性礦物如石墨、輝钼礦及煤的浮選；與極性捕收劑共用，可進一步增大礦物顆粒的疏水性。 起泡劑 具有親水基團和疏水基團的表面活性分子，定向吸附於(yú)水-空氣界面,降低水溶液的表面張力，使充入水中的空氣易於(yú)彌散成氣泡，並(bìng)産生穩定的泡沫。起泡劑與捕收劑有聯合作用,共同吸附於(yú)礦物顆粒表面,促進礦物上浮。常用的起泡劑有松醇油(中國俗稱二号油)、甲酚酸、混合脂肪醇、異構的己醇或辛醇、醚醇類以及各種酯類等。

調整劑 按用途不同分：①pH值調整劑。通過調節礦漿酸堿度，控制礦物表面特性、礦漿化學組成以及各種藥劑的作用條件，改善浮選效果。常用的有石灰、碳酸鈉、氫氧化鈉和硫酸等。②活化劑。能增強礦物同捕收劑的作用能力，使難浮礦物受到活化而被浮起。如用硫酸銅處(chù)理難於(yú)同黃藥作用的閃鋅礦，在礦物表面形成硫化銅覆蓋薄膜,能被捕收浮選;或用硫化鈉活化鉛、銅氧化礦後，再用黃藥浮選等。③抑制劑。提高礦物親水性或阻止礦物同捕收劑作用，使其可浮性受到抑制。如用石灰抑制黃鐵礦，用硫酸鋅及氰化物抑制閃鋅礦，用水玻璃抑制矽酸鹽脈石等。利用澱粉，栲膠(單甯)等有機物作抑制劑，可使多種礦物浮選分離。④絮凝劑。使礦物細顆粒聚集成較大顆粒，以加快其在水中的沉降速度；利用選擇性絮凝可進行絮凝-脫泥及絮凝-浮選。常用的絮凝劑有聚丙烯酰胺和澱粉等。⑤分散劑。阻止細礦粒聚集，使之處(chù)於(yú)單體分散狀态，作用與絮凝劑相反，常用的有水玻璃、磷酸鹽等。

浮選藥劑的用量随藥劑種類、礦石性質、浮選條件及流程特點(diǎn)等因素而變(biàn)化。一般每噸礦石隻用幾克、數十克至數百克，也有多至數千克的。

浮選機是浮選工藝的主要設備。由單槽或多槽串聯組成,浮選中礦漿的攪拌充氣，氣泡與礦粒的粘附,氣泡上升並形成泡沫層被刮出或溢流出等過程，都在浮選槽内進行。按攪拌和充氣方式的不同，可分 5種：①機械攪拌式。攪拌和充氣都由機械攪拌器實現。有離心葉輪、星形轉子和棒形轉子等類型。攪拌器在浮選槽内高速旋轉，驅動礦漿流動，在葉輪腔内産生負壓而吸入空氣。②充氣機械攪拌式。除機械攪拌外，再向浮選槽中充入低壓空氣。③充氣式。靠壓入空氣進行攪拌並産生氣泡，如浮選柱和泡沫分離裝置等。④氣體析出式。用降低壓力方法或先加壓後降至常壓的方法，使礦漿中溶解的空氣析出，形成微泡。⑤壓力溶氣式。利用高壓将充入的空氣預溶於水,然後在常壓下於浮選槽内析出,形成大量微泡。 浮選流程 包括磨礦,分級,調漿及浮選的粗選、精選、掃選作業。有一段磨浮流程；分段磨礦－浮選的階段磨浮流程；精礦或中礦再磨再選流程。浮選産出粗精礦的作業稱粗選；粗精礦再選作業稱精選；尾礦再選作業稱掃選。回收礦石中多種有用礦物時，不同礦物先後浮選的流程稱優先浮選或選擇浮選；先将有用礦物全部浮出後再行分離的流程，稱混合－分離浮選。工業生産時必須針對礦石的性質和對産品的要求，採用不同的藥方和浮選流程。

銅礦浮選 硫化銅礦物常用黃藥（捕收劑），松醇油(起泡劑)和石灰（調整劑）等藥劑處(chù)理後浮選，以與脈石及共生的硫化鐵礦物分離。大多採(cǎi)用優先浮選。氧化銅礦一般用硫化鈉活化後再加黃藥浮選，或直接用脂肪酸作捕收劑浮選。

鉛鋅礦浮選 採(cǎi)用優先浮選流程時，用硫酸鋅、氰化物抑制閃鋅礦,用黃藥浮選方鉛礦;然後用硫酸銅活化並(bìng)再加黃藥浮選閃鋅礦。採(cǎi)用混合浮選流程時，先用黃藥将鉛、鋅礦物一並(bìng)浮出；再對混合精礦用硫酸鋅、氰化物抑制鋅礦物，浮出鉛礦物。現在許多選礦廠採(cǎi)用亞硫酸及其鹽類代替氰化物。

鐵礦浮選 常用油酸、塔爾油、氧化石蠟皂或石油磺酸鹽爲捕收劑（兼起泡劑），浮選赤鐵礦、褐鐵礦等礦物，稱(chēng)鐵礦正浮洗；或用陽離子胺類捕收劑浮選石英，或用陰離子捕收劑浮選經鈣離子活化的石英，稱(chēng)鐵礦反浮選。可用絮凝-脫泥-反浮選工藝處(chù)理細粒浸染鐵礦石。

、錫礦泥浮選 對(duì)含有黑鎢礦或錫石的細泥，用油酸或甲苯胂酸或苯乙烯磷酸作捕收劑，用水玻璃作脈石抑制劑浮選回收。有時還(hái)需用硝酸鉛等作活化劑。

螢石及磷灰石浮選 常用油酸或氧化石蠟皂或塔爾(ěr)油作捕收劑(jì)，用水玻璃、栲膠、磺化粗菲等作脈石抑制劑(jì)進行浮選。 煤泥和石墨浮選 一般用醇類作起泡劑(jì)，用煤油等中性油作捕收劑(jì)浮選。

發展趨勢 由於(yú)需浮選處理的礦石中的有用成分含量越來越低，浸染粒度越來越細，成分越來越複雜難選，同時，浮選領域不斷擴大，包括其他選礦方法難於(yú)奏效的細泥物料的處理，老選礦廠尾礦的再處理，各種廢舊金屬材料的回收以及各種廢料的處理、利用，以及污水的淨化等。因此必須：①繼續發展新的浮選工藝和大型高效的浮選設備(bèi)；②研究作用力強，選擇性好，用量少，無毒或毒性小的浮選藥劑；③研究浮選數學模型以及過程的自動控制,使過程*佳化，達到*好的分選效果,以提高經濟效益；④進一步從礦物工藝學、化學、物理學、表面化學、流體動力學、概率統計等方面深入研究浮選機理，以指導浮選生産實踐，進一步發展浮選理論體系。

浮選工藝流程圖