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| 关于矿物浮选的这些知识，你一定要知道（一） |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2016-03-15 11:07:46 浏览次数： |
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1、什么叫浮游选矿(浮选)？其应用范围如何？
浮选即泡沫浮选，是根据矿物表面物理化学性质的不同来分选矿物的选矿方法。在浮选过程中，矿物的沉浮几乎与矿物密度无关。比如黄铜矿与石英，前者密度为4.2，后者密度为2.66，可是重矿物的黄铜矿很容易上浮，石英反而沉在底部。经研究发现矿物的可浮性与其对水的亲和力大小有关，凡是与水亲和力大，容易被水润湿的矿物，难于附着在气泡上，难浮。而与水亲和力小，不易被水润湿的矿物，容易上浮。因此可以说，浮选是以矿物被水润湿性不同为基础的选矿方法。一般把矿物易浮与难浮的性质称为矿物的可浮性。浮选就是利用矿物的可浮性的差异来分选矿物的。在现代浮选过程中，浮选药剂的应用尤其重要，因为经浮选药剂处理后，可以改变矿物的可浮性，使要浮的矿物能选择性地附着于气泡，从而达到选矿的目的。
浮选是最重要的选矿方法之一。据统计，有90％的有色金属矿都是用浮选法处理的。此外浮选法还广泛用于稀有金属、贵金属、黑色金属、非金属以及煤等矿物原料的选别。近年来，国内外还用浮选法进行水质净化，污水处理等。可见浮选法的应用范围是相当广泛的。与其他选矿方法相比，用浮选法选别细粒浸染矿石时，效果较好而且比较经济合理。浮选法也常用于选别粗粒或粗细不均匀浸染矿石的细粒部分。
浮选与其他选矿方法一样，要做好选别前的物料准备工作，即矿石要经过磨矿分级，达到适宜于浮选的浓度细度。此外，浮选还有以下几个基本作业：
1）矿浆的调整和浮选药剂的加入，其目的是要造成矿物表面性质的差别，即改变矿物表面的润湿性，调节矿物表面的选择性，使有的矿物粒子能附着于气泡，而有的则不能附着于气泡。
2）搅拌并造成大量气泡，借助于浮选机的充气搅拌作用，导致矿浆中空气弥散而形成大量气泡，或促使溶于矿浆中的空气形成微泡析出。
3）气泡的矿化，矿粒向气泡选择性地附着，这是浮选过程中最基本的行为。
4、矿化泡沫层的形成与刮出；矿化气泡由浮选槽下部上升到矿浆面形成矿化泡沫层，有用矿物富集到泡沫中，将其刮出而成为精矿（中矿）产品。而非目的矿物则留在浮选槽内，从而达到分选的目的。通常浮选作业浮起的矿物是有用矿物，这样的浮选过程称之为正浮选，反之，浮起的矿物为脉石，则称之为反浮选（或称逆浮选）。
3、矿物的晶体结构与可浮性有什么关系？
自然界的矿物种类繁多，大约有3500多种。由于结晶时的物质组成、温度、压力等条件的差异，矿物的晶格千差万别。矿物的可浮性与晶体结构有很大的关系。实践证明：具有天然可浮性的矿物不多，只有石蜡、石墨、滑石、叶蜡石、辉钼矿等少数几种。而云母、石英等认为是没有天然可浮性的矿物。晶体结构与可浮性的关系十分复杂，下面只能列举几种典型矿物晶体结构与可浮性的关系。
石墨
石墨的成分是碳。石墨晶体中的碳原子按六方形环状成层排列。层中相邻的碳原子以共价键相结合，作用力很强，而两层间的碳原子由分子键联系着，作用力很弱。石墨晶体沿层面破裂后形成小片，石墨碎片的两端是断裂的共价键，对于水分子有很大的吸引力，有一部分水分子排列其周围。所以碎片的两端是亲水的。但是碎片的平面是微弱的分子键，是疏水的，并占很大的优势。所以结晶石墨的疏水性好，具有天然可浮性。
硫化矿中的辉钼矿（MoS2）和硅酸盐中的叶蜡石，与石墨晶体结构相似，有一定的天然可浮性。但并非一切层状的矿物都有天然可浮性。如云母虽然有光滑的片状解理面，在水中其层面以离子键存在，层面与两端都亲水。
石英
石英是在选矿过程中最为常见的脉石矿物。它是由许多硅氧四面体彼此以顶角相连，组成向三维空间延伸的架状结构，破裂时都是折断Si—O间的共价键，所以断面上有很强的亲水性，没有天然可浮性，断裂后的Si-常吸附OH-,断裂后的O-常吸附H＋。
总之，矿物的晶格与可浮性的关系，主要取决于表面暴露的是什么键，若表面呈离子键，即表面作用力为很强的静电力场，这类矿物（方解石、萤石等）是亲水的。其天然可浮性差，需加异极性的捕收剂来改变矿物表面的亲水性，才可能浮选。如果矿物表面是共价晶格或是分子晶格，破碎后表面可能是共价键，也可能是分子键，或者两者兼有。如果表面呈共价键，即表面有较强的价键能。这类矿物（如绿柱石、石英等）是亲水的，不易浮，也需要加异极性捕收剂作用后才能浮选。
只有表面暴露的是分子键，才是疏水的。如前面所述的，分子键力于三种，其中以色散力为主的表面疏水性最好，如石蜡、石墨、辉钼矿等。
应当指出，在浮选实践中，矿物是否可浮，不仅与矿物表面固有的润湿性有关，更主要是要看是否与捕收剂起作用。
4、矿物表面键能的不平衡状态是如何形成的？
浮选是利用矿物表面（相界面）性质的差异来进行分选的。因此弄清楚矿物表面性质，对于理解浮选过程有着重要的意义。矿物表面与其内部的主要差别，就是靠近矿物表面的分子具有较大的自由能，液体内部分子A受到周围分子力的作用，所有这些力是平衡的，它们作用在A的合力等于零。可是位于液体表面的分子B却不同，在它的下面受到邻近分子的吸引力作用，但在它的上部却没有这些作用力。因此表面层的分子尚未达到平衡状态，存在不平衡的剩余力，这叫表面张力。矿物的表面与液体的表面有类似情况，因为矿物和其他物质一样，是由原子、离子或分子组成的，所以在矿物表面的分子同样有未平衡的力（又叫未饱和的键能）存在，因此就具有吸引外界分子（离子）的能力。正是由于这种表面键能的不平衡状态的存在，决定了矿物表面对水、溶液与浮选药剂的作用能力。
5、与浮选有关的主要界面现象有哪些？
由于矿物表面性质具有某种特殊性，因此在浮选相界面上主要存在以下几个基本现象：（1）润湿现象（2）界面电现象（3）吸附现象（4）化学反应与氧化现象等。这些现象之间既有联系又有区别，我们研究这些现象产生的原因并认识这些现象的本质，就能更好地掌握浮选的基本原理，从而
来指导浮选生产实践。下面将对以上问题分别叙述。
6、什么叫润湿现象？它与浮选有什么关系？
润湿现象是发生在固液界面的基本现象之一。把一滴液体置于矿物表面，液滴就会在表面展开，这种现象叫做固相表面被液相所润湿。如果水能在矿物表面展开，就说这种矿物是亲水的，反之，水不能在其表面展开不被水润湿的则叫疏水表面。例如在光滑的石英表面上放一滴水，那么水就在石英表面展开。说明石英的表面是亲水的。若将一滴水放在石蜡的表面时，水滴不扩展而成球形，说明石蜡的表面是疏水的。
矿物被水润湿是沿三相接触周边进行的，这三相就是矿物、水、空气。矿物润湿性的大小可用润湿接触角υ 的大小来表示（即通过水相的角υ）。
应当指出，润湿的速度是很重要，各种矿物由于润湿性及其速度的差异，所以矿粒能够选择性地附着于气泡。
某些浮选药剂可用来改变与调整矿物表面的润湿性。例如白钨矿（CaWO4）的表面吸附了油酸后，其表面由亲水性转变为疏水性。这是由于油酸分子的极性基与白钨矿晶格中的钙离子发生作用后，而固着于矿物表面，油酸分子的非极性基向着水。因此，白钨矿的表面形成疏水表面。
润湿性是用来判断矿物可浮性好坏的重要标志之一。不易被水润湿（疏水）的矿物（如石墨、硫）就认为易浮的，或可浮的。反之，易被水润湿（亲水）的矿物，如石英就认为难浮，或不可浮。
7、PH值对矿粒表面电位及其可浮性有什么影响？
对于矿粒表面的电位值能发生影响的是双电层内层与密集层中的离子。定位离子一般都是构成矿物晶格的成分，像Pb2+和S2-是方铅矿的定位离子。但是，由于矿物表面的成分在水溶液中会发生一系列的反应，产生一系列的离子，都会影响到双电层的电性，对于一些难溶氧化物及硅酸盐类矿物来说，H＋和OH－是其定位离子。定位离子可以穿过固液界面，并力图在界面建立平衡，形成一定φ电位与ζ电位。
因为H＋和OH－是一些难溶氧化物及硅酸盐类矿物的定位离子。不同的PH值。表明溶液中有不同的H＋和OH－浓度。PH值越大，溶液中的OH－越多，矿粒表面吸附的离子与它建立平衡后，在矿粒表面吸附的OH－也越多。反之，PH值越小，溶液中H＋多，矿粒表面吸附的H＋增多。因此，PH值的大小直接影响到矿粒表面ζ电位。
H＋和OH－是石英的定位离子，用NaOH使溶液呈碱性，石英的ζ电位为-70~-120毫伏。PH值随HCl用量的增大而下降，当PH值为3.7±，继续增大HCl的用量时，可使其ζ电位越过零变为正。使ζ电位为零时的PH值称之为等电点。与此相似，使φ电位为零的PH值称之为零电点。φ值为零时，ζ值也为零，但是，φ值不为零时，ζ值也可以为零。因为当溶液中的离子强度很大时，扩散层中的异号离子可能都挤到紧密层中，致使滑动面内的配衡离子与定位离子电性相等。
在某些氧化矿（如刚玉和石英）的浮选中，捕收剂与矿物的作用是静电引力，必须使捕收剂离子在双电层的密集层中充当异号离子，对内层离子的电性起抗衡作用才能奏效。PH值低于等电点时，矿物表面荷正电，应该选用阴离子捕收剂。PH值高于等电点时矿物表面荷负电，应该选用阳离子捕收剂。
阴离子捕收剂十二烷基硫酸钠在PH＜2~3时，对石英浮选有效。在PH＜9.4时，对刚玉浮选有效。而十二烷基胺是阳离子捕收剂，对石英和刚玉的浮选，其PH值必须分别大于2~3和9.4。但在PH＞12时，十二烷基胺主要以水化胺分子形成出现，失去了捕收作用。
必须指出，黄药作为金属硫化矿的捕收剂，药剂与矿物表面的作用不是靠静电引力。而是靠化学键力。所以，矿粒表面的电性对回收率影响很小，甚至没有实际意义。
烃油、双黄药等捕收剂分子本身不带电荷，它们与矿物作用，可以穿过双电层而不受界面电荷的阻挡。矿粒表面不带电荷也可以吸收捕收剂离子，例如用油酸浮选金红石时，当矿粒表面基本上不带电荷时回收率更高。
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