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選別銅、鉛、鋅、鐵、鎳與銻等硫化礦物時,常用各種有機硫代化合物作為捕收劑。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,又稱黃原酸鹽,俗稱黃藥;②烷基二硫代磷酸或其鹽類,如(RO)2PSSH,式中R為烷基,俗稱黑藥。烷基二硫代氨基甲酸鹽以及黃藥的酯類衍生物等,也是硫化礦物常用的捕收劑。
非硫化礦物捕收劑多為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。用于浮選鐵礦石、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。以上藥劑均為離子型化合物,有效部分為陰離子,稱陰離子捕收劑。常用的陽離子捕收劑有脂肪胺及醚胺,用于氧化鋅礦及硅酸鹽等礦物的浮選。
非離子型極性捕收劑的分子不解離,如含硫酯類,非極性捕收劑為烴油(也稱中性油),如煤油、柴油等,用于天然可浮性礦物如石墨、輝鉬礦及煤的浮選;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,定向吸附于水-空氣界面,降低水溶液的表面張力,使充入水中的空氣易于彌散成氣泡,并產生穩定的泡沫。起泡劑與捕收劑有聯合作用,共同吸附于礦物顆粒表面,促進礦物上浮。常用的起泡劑有松醇油(中國俗稱二號油)、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。如用硫酸銅處理難于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、銅氧化礦后,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,用水玻璃抑制硅酸鹽脈石等。利用淀粉,栲膠(單寧)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淀粉等。⑤分散劑。阻止細礦粒聚集,使之處于單體分散狀態,作用與絮凝劑相反,常用的有水玻璃、磷酸鹽等。
浮選藥劑的用量隨藥劑種類、礦石性質、浮選條件及流程特點等因素而變化。一般每噸礦石只用幾克、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,氣泡上升并形成泡沫層被刮出或溢流出等過程,都在浮選槽內進行。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。攪拌器在浮選槽內高速旋轉,驅動礦漿流動,在葉輪腔內產生負壓而吸入空氣。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并產生氣泡,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后降至常壓的方法,使礦漿中溶解的空氣析出,形成微泡。⑤壓力溶氣式。利用高壓將充入的空氣預溶于水,然后在常壓下于浮選槽內析出,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。浮選產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,不同礦物先后浮選的流程稱優先浮選或選擇浮選;先將有用礦物全部浮出后再行分離的流程,稱混合-分離浮選。工業生產時必須針對礦石的性質和對產品的要求,采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)等藥劑處理后浮選,以與脈石及共生的硫化鐵礦物分離。大多采用優先浮選。氧化銅礦一般用硫化鈉活化后再加黃藥浮選,或直接用脂肪酸作捕收劑浮選。
鉛鋅礦浮選 采用優先浮選流程時,用硫酸鋅、氰化物抑制閃鋅礦,用黃藥浮選方鉛礦;然后用硫酸銅活化并再加黃藥浮選閃鋅礦。采用混合浮選流程時,先用黃藥將鉛、鋅礦物一并浮出;再對混合精礦用硫酸鋅、氰化物抑制鋅礦物,浮出鉛礦物。現在許多選礦廠采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為捕收劑(兼起泡劑),浮選赤鐵礦、褐鐵礦等礦物,稱鐵礦正浮洗;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,稱鐵礦反浮選。可用絮凝-脫泥-反浮選工藝處理細粒浸染鐵礦石。
鎢、錫礦泥浮選 對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油作捕收劑,用水玻璃、栲膠、磺化粗菲等作脈石抑制劑進行浮選。
煤泥和石墨浮選 一般用醇類作起泡劑,用煤油等中性油作捕收劑浮選。
浮選發展趨勢 由于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,成分越來越復雜難選,同時,浮選領域不斷擴大,包括其他選礦方法難于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,以及污水的凈化等。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;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,使過程最佳化,達到最好的分選效果,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,以指導浮選生產實踐,進一步發展浮選理論體系。
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