矿物加工学复习 ( 三 )

浮选复习

第一章：浮选基本原理

1.浮选法的依据是什么？表层浮选、多油浮选和泡沫浮选各自的原理？

答：浮选是根据矿物表面物理化学性质的差异，而分选矿物的一种选矿方法。

①表层浮选：分选作用主要在水-气界面发生，将细矿石粉洒在流动水面，矿石中某些疏水亲气的矿物浮在水面，另一些亲水疏气的矿物则沉在水中，分别收集后实现分离。

②多油浮选：将细粒矿石与大量的油和水一起搅拌，分选作用主要在油-水界面发生，矿石中某些疏水亲油的矿物进入油中后浮起，其他亲水疏油的矿物则留在水中，然后从油和水中再分离出不同的矿物。

③泡沫浮选：利用矿浆中产生的气泡增加气液界面，提高分离效率，分选作用主要在气-水-固三相界面发生，疏水矿粒念附气泡上浮，亲水矿粒留于水中。2.浮选在矿物精选工业中的地位。为什么？

答：浮选是应用最广且最有前途的选矿方法。因为：

①回收率高

②适应性广

③有效处理细泥

3.煤泥浮选在煤炭分选工业中的作用是什么？

答：煤泥浮选是利用煤与矸石表面物理化学性质的差异，并能过添加特定浮选药剂的方法来扩大煤与矸石间表机润湿性的差别，在固、液、气三相界面，选择性地富集低灰煤炭，从而实现煤与矸石分离的一种煤泥分选技术。浮选之所以能广泛地应用于煤泥分选，重要的原因在于它能能过浮选药剂灵活地控制浮选过程，并按照人们的要求有效地实现煤与矸石分离，使煤炭资源得到综合高效利用。

4.浮选系统中气-水两相的结构特点有何同异处？

答：气相中的水蒸气和液相中的水分子都是极性分子；气相中大部分气体是非极性分子，而水分子为极性。之所以要单独提出同点，是因为气相中的水蒸气对浮选有影响，如水蒸气加速矿物表面的氧化等。

5.简述矿物表面的极性与非极性含义。为什么矿物表面有极性与非极性之分？

（答案见作业题第一题第二小问）

6.矿物表面为何有亲水和疏水之分？

答：因为矿物晶格破裂时，由于暴露在表面的键型不同，矿物表面性质也就不同。当矿物表面具有较强的离子键、共价键时，其不饱和程度较高。矿物表面有较强的极性和化学活性，对极性水分子有较大的吸引力，矿物表面表现出亲水性，称为亲水性表面，此时矿物的可浮性差。当矿物表面是弱的分子键时，其不饱和程度低，矿物表面的极性和化学活性均较弱，对极性水分子的吸引力小，这种矿物表面具有疏水性，称为疏水性表面，此时矿物的可浮性好。

7. 煤的组成、结构特点和表面性质？（详见选矿学P422）

答：煤的组成：煤的组成有明显的不不均匀性。煤是由有机质和多种无机矿物组成的复合体，其成分随煤化程度的变化而大幅变化。因此，不同的煤具有不同的可浮性。按煤岩学的观点：煤有四种主要成分：丝炭、暗煤、镜煤和亮煤，各组分具有不断相互转化的性质。

煤的结构特点：煤不是晶体结构，他的表面的并不是均一的，而是由各种各样不规则的有机化合物组成。煤的表面有大量空隙，因此，很容易从液体中吸附大量无机和有机物质。

煤炭表面很容易氧化，氧化后的可浮性变差。煤炭表面是否存在官能团是决定煤能否氧化的重要因素。煤在水中的氧化比在空气中剧烈得多，所以煤的浸泡时间对煤可浮性有很大的影响。

8. 不同的矿物表面为何有不同的水化作用？怎样用接触角评价矿物表面的水化作用？

答：极性水分子定向排列在矿物表面的现象称为矿物表面的水化，当矿物断裂时，其断裂面存在不饱和键和键能，使矿物表面呈现出一定程度的极性。若将破碎的矿物置于水中，则极性的水分子会定向吸附于极性的矿物表面，使矿物表面的不饱和键及键能得到一定的补偿，并使整个体系的表面自由能降到最低。不同的矿物，因其组成和结构不同，破碎时断裂面的键不同，因而表面不饱和键及键能不同。键能的不饱和程度影响矿物表面的极性，因而使不同矿物表面的水化作用不相同。

固—水与水—气两个界面自由能所包之角（包括水相）称为接触角，用θ表示。可见，在不同矿物表面接触角是不同的，接触角可以标志矿物表面的润湿性：如果矿物表面形成的θ角很小，则称其为亲水性表面；反之，当θ角较大，则称其为疏水性表面。亲水性和疏水性的明确界限是不存在的，只是相对的。θ角越大说明矿物表面疏水性越强；θ角越小，则矿物表面亲水性越强。

9. 矿粒与气泡的接触时间和附着时间（书上叫诱导时间）有何区别？

答：接触时间是指气泡从形变开始到恢复形变所需要的时间，即矿粒和气泡开始接触到离开气泡的时间。附着时间是指气泡完成矿化的时间，也叫感应时间。附着时间一般小于接触时间。

10. 浮选的基本行为是什么？此行为的进行方式有哪两种？

答：浮选的基本行为是气泡的矿化，即浮选过程中颗粒附着于气泡上的过程。气泡的矿化有两种，第一种是气泡与矿粒碰撞，附着在气泡上的矿化过程，第二种是溶解气体在矿物表面以微泡析出的矿化过程。

11. 影响矿粒与气泡碰撞的主要因素有哪些？

答：与气泡直径、矿粒直径、水流运动状态及矿浆浓度有关。

12. 矿粒与气泡碰撞的矿化过程中，其间的水层是如何破裂的？

答：矿粒与气泡碰撞的矿化过程中，其间的水层破裂分为三个阶段，第一个阶段为两者互相接触，第二阶段为水化层的破裂，这是气泡矿化的决定性条件，第三个阶段为气泡粘上矿物，经过这3步，水层发生了破裂。

13、影响气泡与矿粒固着的主要因素？

（主要：三相接触周边a与接触角θ。其他：粒度、浓度、充气量、搅拌强度、矿粒密度、表面性质、药剂制度等）

14. 水中析出的微泡对浮选有什么好处？影响水中气泡析出的因素有哪些？

答：附在微细颗粒表面的微泡可以携带微粒上浮，或微泡和微粒互相形成气絮团，促使它们上浮。前者的上浮速度要比大气泡慢得多，后者可借助微泡群的浮力进行有效的浮选。微泡可以成为颗粒和大气泡之间附着的桥梁，促使它们之间的附着。颗粒通过微泡和大气泡的附着比一般颗粒和气泡之间的附着更牢固。这是因为它们之间的附着接触面积较大，而且颗粒和微泡之间的附着是没有残余水化层的气固直接接触。微泡是颗粒表面疏水区的气核，可以提高表面疏水性不均匀颗粒和难浮颗粒的附着几率，特别是提高粗粒，重颗粒回收率和浮选速率，改善细粒矿物的选择性。

水中溶解的气体多少服从亨利定律，随压力和温度变化。浮选中析出的微泡均是在恒温降压条件下析出的。矿物表面疏水性越强，气泡增长速度越快。水中气体过饱和度越高和大气泡含量越多，微泡核发展为微泡几率越高。微泡大小数量还与充气量有关。

15. 浮选相界面上有哪些吸附形式？举例说明。

答：（1）气-液界面的吸附，浮选过程中用起泡剂使气体形成稳定气泡。（2）固-液界面的吸附，浮选中无论添加何种药剂，绝大多数都在固-液界面发生吸附。捕收剂在矿物表面的吸附

（3）液-液界面的吸附，浮选中经常使用非极性烃类油，泡沫浮选要将油分散水中形成水包油型乳状液，为维持其稳定，可用表面活性剂降低油水界面自由能。

16. 如何判别浮选相界面上药剂吸附是物理吸附还是化学吸附？

凡是由分子键力引起的吸附都是物理吸附，其特点是热效应小，无选择性，吸附快，具有可逆性，易解吸，吸附的分子可在矿物表面形成多层。

凡是由化学键力引起的吸附称化学吸附，热效应大，吸附牢固，不易解吸，吸附不可逆，通常只有单层吸附，吸附具有很强的选择性，吸附慢。吸附物质可在矿物表面发生电子转移，形成难溶性化合物，但不能形成新相。

17．矿物表面双电层来源有哪几种？双电层的结构如何？

答：来源：①优先解离

②优先吸附

③吸附与电离

④晶格取代

结构如右图所示：

18．什么是ζ电位？ζ电位与浮选

有何关系？

答；双电层中的扩散层与固体表

面的斯特恩层（Stern层）之间有

一个滑动界面，滑动界面上的电

位和溶液内部的电位差称为电动

电位（ζ电位）。

与浮选的关系：电动电位绝对值

降低可使浮选效果变好。对煤等

矿物的实验表明：在等电点时，

矿物表面吸附的捕收剂数量最多，即等电点时矿物的浮选活性最好。矿物表面吸附的捕收剂增多，矿物表面的水化作用减弱，水化层变薄，提高了矿物表面的疏