浮选技术现状与发展趋势

9.5 9.5 5.8 8.5 5.6，7.2 6.5 8.2，9.5，6.0 6－6.5 7.4，7.8
矿物 孔雀石CuCO3·Cu(OH)2
菱锰矿MnCO3 菱铁矿FeCO3 水磷铝石AlPO4·2H2O 红菱铁矿FePO4·2H2O 白钨矿CaWO4 黑钨矿（Mn·Fe）WO4
高岭石Al 蔷薇辉石MnSiO3 镁橄榄石Mg2SiO4 铁橄榄石Fe2SiO4
捕收矿物 硫化铜矿
硫化铜镍 矿
含Cu,Pb, Zn,Au,Ag
硫化矿
砂岩-碳酸 岩铜矿
银矿
硫铁矿
硫化矿的混合捕收剂
代号
简单说明
PAC+复合黄药
浮里伍铜矿精矿品位提高2.61%，回收率提高4.89%
PN4055+ZY-111 乙黄药+Z-96 ZNB组合药方
低硫亚砜与黄药混用
浮硫化铜矿与现场使用药剂相比浮铜指标高 浮硫化铜矿，铜回收率提高2% ZNB1、ZNB2 、 ZNB3组合药方
1.3浮选电化学
黄药与黄铁矿表面作用生成双黄原酸
1.4细粒浮选理论
颗粒间相互作用力
DLVO力
–范德华引力 – 静电斥力
扩展DLVO力
– 溶剂化力 (斥力) 离子化力
– 位阻力 (斥力) – 疏水力 (引力)
1.4细粒浮选理论
颗粒间相互作用力
颗粒的存在状态取决于 颗粒间引力和斥力的平衡， 斥力大于引力，导致分散， 引力大于斥力，导致凝聚
-10微米粘土用不同粒度 的气泡进行浮选的结果
1.2 浮选溶液化学
浮选剂/矿物相互作用溶液平衡
考虑矿物表面金属离子的水解反应，浮选剂离子的加质子反应 ，计算这种反应产物的条件溶度积，预测浮选剂与矿物表面相互 作用最佳条件，
Recovery (%) logKsp'Me(OHA)2
Adsorption (μM/g)
CH3CH2 CH3CH2
S
N-C-SH(Na)
疏水基 亲矿基 • 硫胺酯类捕收剂的组装:
CH3—CH2—NH
CH3 CH3
CH—O
C=S
疏水基 亲矿基
硫化矿捕收剂
已知结构式的硫化矿捕收剂
捕收矿物
黄铜矿
铜、镍硫化矿
黄铁矿， （含金）黄铁矿
黄铜矿、晨砂 硫化铜、铅矿
捕收剂名称 黄原酸甲酸酯 甲基硫胺酯 O-乙基N, N二甲硫胺酯 N-烯丙基O-异丁基硫胺酯 三硫代碳酸钠 二甲基氨基二硫代甲酸钠 十二烷基叔硫醇 已基硫代乙胺盐酸盐 Armac捕收剂 二烃基一硫代磷酸盐 二苯基二硫代次膦酸 二丁基二硫代次膦酸钠
诱导时间 (from data by Dai et al, 1999)
tind
75
dp0.6
稳定理论 (Schulze, 1993)
Ps
1exp1 1 Bo*
1.1经典浮选理论
气泡大小与浮选动力学
颗粒粒度不同，需 要不同粒度的气泡进行 浮选，如果颗粒与粒度 匹配，浮选结果好，反 之亦然。图示表明，对 于-10微米粘土颗粒来 说，5-10微米的气泡与 颗粒碰撞效率更好，浮 选结果更理想。
• 新型捕收剂 多胺系列（N-烷基-1，3-丙二胺)
R-N-C3H6-N H
H R=直链烷基,芳香烃等
H
季铵系列（N-烷基-三甲基铵盐)
R-N-(CH3)3Br
氧化矿捕收剂
回收率(%)
回收率(%)
铝硅酸盐矿物高效捕收剂（反浮选）
F /R (m N /m )
F /R (m N /m )
1 .0
pH 6
0 .5
pH 8
pH 10.5
0 .0 -0 .5 -1 .0 -1 .5 -2 .0
0
50
40
A dhesion force
30
wk.baidu.com20
10
R epulsive barrier 0
6
8
10
pH
10 20 30 40 50 60
Separation distance (nm )
1.1经典浮选理论
针铁矿的动电位与可浮性关系 针铁矿与石英混合物的分选 1- 以阴离子型RSO4 为捕收剂 1- 阴离子型捕收剂 R12OSO3Na 2- 以阳离子型RNH3为捕收剂 2- 阳离子型捕收剂 R12NH2Cl
1.1经典浮选理论
电性与可浮性
常见矿物表面零点位及等电点pH值
矿物 赤铁矿Fe2O3 针铁矿FeOOH 刚玉 Al2O3
锡石 SnO2 金红石TiO2 软锰矿MnO2 墨铜矿CuO 赤铜矿Cu2O 锆石 ZnSiO3 钛铁矿FeTiO2 铬铁矿FeCr2O4 磁铁矿Fe3O4 方解石CaCO3 菱镁石MgCO3 菱锌矿ZnCO3
pHPZC或pHIEP 8.0，6，7.8，4
7.4，6.7 9.0，9.4 4.5，6.6 6.2，6.0 5.6，7.4
100 80 60 40 20 0 0
Adsorption Recovery
Mn(OHA)2 Fe(OHA)2
24 68 pH
0
5
-2
-4
4
-6
3
-8
-10
2
-12
1
-14
-16
0
10 12 14
1
辛基羟肟酸与Mn2+、Fe2+生成化合物的条件溶度积及其在黑钨 矿上的吸附量和矿物的浮选回收率与pH值的关系
的一种界面作用。易被润湿的表面称为亲液（水）表面，其矿物称为亲 液（水）矿物；反之称为疏液（水）表面，疏液（水）矿物。
θ角越大, 矿物表面疏水性越强；θ越小，矿物表面亲水性越强
1.1经典浮选理论
润湿性与可浮性
可以通过添加化学药剂 对矿物表面可浮性进 行调控进而达到富集 矿物的目的，如图增 大黄药浓度时，矿物 表面接触角增大，矿 物表面疏水，进而回 收率提高。
1.1经典浮选理论
电性与可浮性 矿物表面荷电机理：
优先解 离
优先吸附
吸附和电离
晶格取代
矿物的可浮性与矿物本身的电化学性质有关, 研究矿物表面电 位、动电位及电极电位的变化、双电层的变化性质，都有助于控 制浮选过程。
1.1经典浮选理论
电性与可浮性
矿物表面双电层示意图 A.内层（定位离子层）；B—紧密层(Stern层)；C—滑移面；D—扩散层（Guoy层）；
pH
β-辛基胺基乙基膦酸（ONP）解离组分分布（1a）及其浮选萤石、 白钨矿、重晶石回收率（1b）与pH值的关系。
1.3 浮选电化学
电位对不同硫化矿物浮选有决定性影响
浮选回收率与电位关系
1.3 浮选电化学
矿物表面的阳极反应 捕收剂的单分子吸附
X- = Xad + e 捕收剂被氧化为双分子（黄铁矿）
结构式
ROC(S)SCOOR’
C2H5OC(S)NHCH3 C2H5OC(S)N(NH3)2 i-C4H9OC(S)NHCH=CHCH3
RS(S)SNa
(CH3)2NC(S)SNa C12H25SH
CH3(CH2)4CH2SCH2CH2NH2·HCL C12H23NHCH2C(O)SH←→C12H23NHCH2C(S)OH
(RO)2P(S)OH (C6H5)2P(S)SH (C4H9)2P(S)SNa
硫化矿捕收剂
用代号表示的硫化矿捕收剂
捕收矿物 硫化铜矿 含Au, Ag硫化铜、镍矿等 高硫含Au铜矿 含Co硫化铜矿 硫化铜、镍矿 硫化铅、锌矿 硫化银、铜、铅、锌矿 含铅、锌的银矿 Au, Ag矿 含砷、锑、硫、碳的金矿 辉钼矿 含砷铜锡多金属硫化矿
2.浮选药剂研究现状与进展
起泡剂
捕收剂
浮选剂
调整剂
2.1捕收剂
硫化矿捕收剂
金属硫化矿（CuFeS2,PbS,ZnS,FeS2）捕收剂
• 黄药(烷基二硫代碳酸盐)捕收剂的组装:
乙醇基+二硫化碳黄原酸(钠)
S
CH3-CH2-OH+S=C=S
CH3CH2-O-C-SH(Na)
• 烷基氨基二硫代甲酸（盐）捕收剂的组装:
红柱石Al2SiO3 透辉石CaMg(SiO3)2
滑石
石英SiO2
pHPZC或pHIEP 7.9 10.5 11.2 4.0 2.8 1.8
2－2.8 3.4 2.8 4.1 5.7
7.5，5.2 2.8 3.6
1.8，2.2
1.1经典浮选理论
药剂的吸附能力与可浮性
捕收剂的结构包括链长、基团种类、支链结构、侧链基团等会 直接影响矿物-药剂的相互作用，进而影响到浮选的回收率。
2X- = X2 + 2e 捕收剂与表面金属离子进行电化学反应（方铅矿）
2MS+4X-→2MX2+S2O32-+6H2O+8e 阴极反应
1/2O2+H2O+2e →2OH在不同矿浆氧化还原气氛下，硫化矿溶液界面发生 不同的电化学反应，表现不同的浮选行为。
1.3浮选电化学
黄药与方铅矿表面作用生成黄原酸铅
1.5 浮选药剂结构性能理论
浮选剂分子内的化学基团组装
浮选剂作用的三项因素
价键因素
亲水—疏水因素
空间因素 (药剂基团与矿物靶 点的几何大小关系)
药剂 矿物
疏水端 亲水端
浮选剂 矿物靶点
1.5 浮选药剂结构性能理论
已知药剂库
药剂活性数据库
量子化学参数
预测和设计
QSAR 计算
解释
训练\计算验证 开发新药
丁黄药和戊黄药1:3与 9538混用
W3+W4
浮选丰宁银矿与原用药剂相比，浮选指标显著提高 W3与W4混用浮选硫铁矿效果好
氧化矿捕收剂
铝硅酸盐矿物高效捕收剂
• 常规捕收剂-直链烷基胺
H
R-N H
常用于半溶盐类矿物（如磷酸盐矿、萤石矿等）和氧化物 （如赤铁矿、金红石等）浮选，用于铝土矿选择性不足。
代号 AP，DY-1，NXP-1‘JT-235 Y-89，MOS-2，T-2K，BS-1201 Mac-10 TF-3 PN405，T-208，BF系列捕收剂，PN403 36#黑药,ZY101 BK905B，BK906 BK320 FZ-9538 ZJ-1 N-132 KM-109
硫化矿捕收剂
AFM检测的ZnS与黄铁矿作用能
调整剂 石灰,捕收剂 黄药 活化剂 硫酸铜
1.5 浮选药剂结构性能理论
浮选剂分子内的化学基团组装
通过分子设计，筛选有针对性改变矿物表面性质的专用表面活性剂 表面活性剂分子的基团独立性原理 浮选剂基团组装模型（见下图） 通过量子化学及经验公式的计算，定量设计分子结构
1.2浮选溶液化学
浮选剂解离组分分布与浮选活性
通过溶液平衡计算，确定浮选剂解离组分分布，讨论其浮选活性。
F%
100
80 60 40 20
ONP
ONP-
(a) ONP2-
Recovery %
80 (b)
60
Fl u o ri t e
40
Sch eel i t e
20
Bari t e
00
2
4
6
8 10 12 14
内容提要
1 浮选理论现状与进展 2 浮选药剂研究现状与进展 3 浮选工艺新进展 4 浮选设备新进展
1.浮选理论现状与进展
经典浮选理论
浮选理论 现状与进展
浮选溶液化学 浮选电化学
细粒浮选
浮选药剂结构性能理论
1.1经典浮选理论
润湿性与可浮性
润湿现象 润湿是自然界中常的现象，是由于液体固体表面排挤在固体表面所产生
1.1经典浮选理论
气泡大小与浮选动力学
碰撞理论 (Yoon and Luttrell, 1989)
Pc 1.5145Rb 0 e.72
dp 2 db 2
黏附理论 (Yoon and Luttrell, 1989)
P a s2 i 2 n arc etx a p (4 1 n d b 5 5 8 (d R b/b 0 d .7 p e )2 U 1 b )tin d
浮选金川铜、镍矿比用Y-89效果好 低铜镍矿捕收剂效果好
Z-200+黄药
浮多金属硫化铜矿比单用黄药，回收率高
40#捕收剂 丁黄药+SK
由三种碳链长短不同的黄药混合而成，适宜用于多种硫 化矿，对黄铁矿浮选效果好
提高含Au硫化矿浮选速度，得到较高浮选指标
F-100+LET+MX
浮砂岩-碳酸岩铜矿效果好，提高了浮选指标
ψ0—表面总电位；ψδ—斯特恩层的电位；ζ—动电位；δ—紧密层的厚度
1.1经典浮选理论
电性与可浮性 PZC和IEP是矿物表面电性质的重要特征参数，当用 某些以静电力吸附作用为主的阴离子或阳离子捕收剂 浮选矿物时，PZC和IEP可作为吸附及浮选与否的判 据。 当pH>PZC时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂能 吸附并导致浮选； 当pH<PZC时,矿物表面带正电,阴离子捕收剂可以靠 静电力在双电层中吸附并导致浮选。
1.4细粒浮选
颗粒间相互作用力
可以通过添加分散剂 和絮凝剂的形式来调 节颗粒表面电势，以 达到调节颗粒间相互 作用的目的。 如通过控制静电斥力 和位阻实现分散。
1.4细粒浮选
颗粒间相互作用力
研究颗粒间相互作用，有助 于我们理解矿物颗粒间的微 观行为，进而对实践进行指 导。如：AFM检测的ZnS与 黄铁矿作用能表明，随着pH 升高，闪锌矿与黄铁矿颗粒 间的吸引能减小，排斥能变 化不大，导致两者发生异相 凝聚的几率减小，有利于品 位提高。