细粒矿物浮选技术和高效浮选柱研究进展

Series No.426 December2011金属矿山

METAL MINE

总第426期

2011年第12期

赵培培（1989—），女，硕士研究生，221008江苏省徐州市中国矿业大学南湖校区。

细粒矿物浮选技术和高效浮选柱研究进展

赵培培曹亦俊

（中国矿业大学化工学院）

摘要在分析细粒矿物浮选特性的基础上，综述了载体浮选、絮凝浮选、生物浮选、综合力场浮选等近年来应用广泛的新型细粒矿物浮选技术，并介绍了Jameson浮选柱、充填式浮选柱、旋流－静态微泡浮选柱这3种高效细粒矿物浮选柱，最后对细粒矿物浮选技术今后的研究方向进行了展望。

关键词细粒矿物浮选技术浮选柱研究方向

Study Status of Flotation Technology and High Effective Flotation Columns for Fine Mineral

Zhao Peipei Cao Yijun

（School of Chemical Engineering and Technology，China University of Mining and Technology）Abstract On the basis of analyzing the property of fine mineral flotation，some flotation technologies for fine mineral which are used widely in recent years are briefly described，such as，carrier flotation，agglomerate flotation，biological flo-tation，comprehensive force-field flotation etc；and three kinds of high effective flotation columns for fine mineral，Jameson flotation column，packed flotation column，and cyclonic-static microbubble flotation column，are introduced.Finally，the future study direction of flotation technology for fine mineral is prospected.

Keywords Fine mineral，Flotation technology，Flotation column，Study direction

随着人类的不断开采，矿石资源日趋贫、细、杂化，细粒浮选问题显得越来越突出。据报道，全世界每年约有1/5的钨、1/3的磷、1/6的铜以及1/10的铁（美国）、1/2的锡（玻利维亚）损失在细泥中［1］，而我国作为一个矿石资源消耗大国，每年因为矿物粒度过细无法选别而造成的损失更是相当惊人，因此加强对细粒矿物浮选技术的研究具有重要的现实意义。

1细粒矿物浮选特性

（1）细粒矿物在矿浆中的动量小，与气泡碰撞的几率低，难以克服与气泡之间的能垒而黏附于气泡表面，从而导致细粒矿物浮选速率和回收率低下。

（2）细粒矿物的大表面积和高表面能易造成目的矿物与脉石矿物之间非选择性团聚严重，影响浮选的选择性，同时会对药剂发生非选择性吸附，使浮选药剂的用量加大。

（3）细粒矿粒在水介质中溶解度较大，造成矿浆中离子增多，浮选矿浆溶液化学作用行为复杂，从而使浮选过程难以控制。

（4）细粒矿物的表面电性对浮选也有干扰作用，主要表现为矿粒罩盖和微粒互凝，这也会恶化浮选指标。

因此，对细粒矿物浮选的研究主要是着眼于以下两个方面：

（1）提高矿粒与气泡接触及选择性附着的几率，以增强气泡与疏水性矿粒之间的矿化作用，提高目的矿物的回收率。

（2）抑制矿粒在气泡上的无选择性非接触黏着，克服脉石矿粒的夹杂问题，提高精矿品位。

2细粒矿物浮选技术研究进展

2.1载体浮选

载体浮选方法又称背负浮选，通过增大矿物颗粒尺寸来提高精矿回收率，其基本原理是向微细粒悬浮体系中添加适宜粒度的粗颗粒作为载体，在表面活性剂及剪切力场等动力学因素的共同作用下使细粒矿物附着有粗粒载体上，形成疏水性聚团，然后再用常规泡沫浮选法回收。根据所采用载体类型的不同，通常可将载体浮选分为同类载体浮选和异类载体浮选两种。其中异类载体浮选由于载体的制备

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和分离比较困难，所以没有同类载体浮选应用广泛，一般只用于精选阶段脱除含量较少的脉石矿物。

国内外学者都对载体浮选技术进行了大量的研究，证明载体浮选法对细粒矿物的浮选效果远远优于常规浮选法。邱冠周等发现，载体浮选可使－5μm赤铁矿的浮选回收率大大提高［2］；S.科尔等用载体浮选法从高岭土中分离明矾石的研究结果表明，载体浮选工艺优于传统浮选工艺，在优化条件下可以获得精矿SO

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含量为1.03%、高岭土回收率为57.95%的优良指标［3］；郭建斌对东鞍山－10μm粒级赤铁矿进行的载体浮选试验中，获得了精矿铁品位64.20%、回收率90.76%的分离指标［4］。

2.2絮凝浮选

絮凝浮选方法有多种，其中应用较为广泛的是选择性絮凝浮选和剪切絮凝浮选。二者的基本思想都是通过选择性地聚集细粒疏水矿物以增大“表观直径”，使疏水矿物粒度达到能够用常规方法有效地予以分选。

选择性絮凝浮选一般是通过向调整剂调整后的稳定分散的矿浆中添加高分子絮凝剂，选择性地絮凝其中某种细粒矿物，使其形成尺度较大的絮团而与其他仍处于分散状态的组分分离，达到分选细粒矿物的目的。

剪切絮凝浮选理论首先是由澳大利亚的War-ren教授在研究油酸钠溶液中细粒白钨矿的絮凝现象时提出的，其基本思想是在细粒悬浮体系中加入表面活性剂，然后通过高速搅拌产生足够大的剪切力，使吸附有表面活性剂的细粒矿物水化膜破裂而相互聚集成团，从而增大其表观直径，再用泡沫浮选法将絮片浮出。

国内外对絮凝浮选的研究也比较多。王怀法等人对高灰极难选煤泥的试验结果表明，选择性絮凝浮选是这种煤泥的一种有效分选方法，其分选效果优于常规浮选［5］；英国的R.D.帕斯科和E.多尔蒂研究发现，超细赤铁矿在浮选之前先进行剪切絮凝，可显著提高浮选回收率［6］；戚家伟等对极细粒煤的试验研究表明，选择性双向絮凝脱硫降灰可以获得灰分小于1%的超低灰精煤，可燃体产率最高可达94.57%，脱灰率为77.49%，脱硫率达到87.00%［7］。

2.3生物浮选

所谓生物浮选（Bioflotation），是将微生物技术与传统的浮选工艺结合起来用于处理各种细粒难选矿石的一种技术。由于某些微生物含多种极性基团和非极性基，而且其表面具有很高的电负性，所以，通常所说的生物浮选更多地是将微生物作为一种新型浮选药剂，用微生物本身（直接）或其代谢产品（间接）与矿物表面发生作用，来提高浮选性能。

生物浮选国内外都有研究，属于一种新兴的具有安全、环保、低耗和高效等优点的浮选技术。N.A.阿布德尔－克哈吉克等对使用生物浮选法从沉积型磷酸盐矿石中分离碳酸盐的可能性进行了研究，结果发现使用油酸作为捕收剂的常规浮选结果不如有细菌存在时的浮选结果那么好［8］；周桂英等利用微生物絮凝剂处理煤泥水的试验研究表明，草分枝杆菌对煤泥水具有较好的净化效果，可使煤泥水的各项指标均达到国家排放标准，并可回收煤泥水中的可燃物质［9］；T.R.霍西尼用氧化亚铁硫杆菌对Sarcheshmeh铜矿石进行的生物浮选试验结果表明，有氧化亚铁硫杆菌存在时，黄铁矿的回收率比不存在这种细菌时低50个百分点，从而证实了这种细菌对黄铁矿的抑制效果［10］。

2.4综合力场浮选

所谓综合力场浮选是指在浮选过程中引入其他的能场来改变细粒矿物的物性，以求得到较好的浮选效果，典型的有引入离心力场的离心浮选法，引入磁场的疏水—磁种浮选法、引入电场的电浮选法等。

已被大量试验证明能够高效快速浮选细粒物料的气浮水力旋流器就是一种新型的在浮选中引入离心力场的离心浮选设备，它将离心分离和加气浮选相结合，使高速旋转的矿浆与气泡发生碰撞剪切运动，强化了疏水性目的矿物与气泡的矿化作用，有利于克服细粒矿物的非选择性团聚及脉石矿粒在气泡团中的夹杂，从而达到强化细粒浮选的目的［11］；付丽珠等研究发现，磁浮联合力场能促进药剂在矿物表面的吸附和矿物表面疏水性组分的转化，有利于降低泡沫黏度，减少泡沫夹带并提高目的矿物的浮选速率［12］；朱红等用金属腐蚀电偶法强化煤的浮选脱硫过程，结果表明，该法能使煤和黄铁矿颗粒表面朝不同的方向改性，从而提高煤的可浮性，降低黄铁矿的可浮性，在较优试验条件下，脱硫率可达61.39%，并能脱出部分有机硫，而且其脱硫条件比较温和［13］。

3高效细粒浮选柱研究进展

浮选柱因其对细粒级物料的高分选性而在浮选领域取得了长足发展，在细粒级物料处理方面一直

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赵培培等：细粒矿物浮选技术和高效浮选柱研究进展2011年第12期