红铁矿浮选

红铁矿浮选

一、浮选概述

浮选是指用药济处理过的矿粒，在空气和水的界面上选择性的附着到气泡上的一种选矿方法。它是根据矿物表面润湿性的不同进行分选矿物的一种方法。

浮选前先将矿石磨至有用的矿物与脉石矿物基本单体解离。在磨矿或磨后加水调成矿浆，同进添加必要的药剂，往矿浆中导入空气，以便形成大量的气泡。一些不易被水润湿即疏水性矿物粒子便附着于气泡上，并同气泡一起浮到矿浆表面形成泡沫层。另一些容易被水润湿的即亲水性的矿物粒子不附着于气泡，留在矿浆中，将含有特定矿物的矿化泡沫排出，即达到分选的目的。

1、浮选中的几个概念

（1）正浮选：一般浮选是将有用矿物浮入泡沫产物中，而将脉石留在矿浆中，这样的浮选为正浮选。

（2）反浮选：在浮选过程中，有时也将脉石矿物浮入泡沫产物中，而将有用矿物留在矿浆中，这样的浮选称为反浮选。

（3）优选浮选：如矿石中含有两种或两种以上的有用矿物，将有用矿物依次地一个一个的选出为单一精矿的方法。

（4）混合浮选：如果把有用矿物共同浮出为混合精矿，然后再把混合精矿中的有用矿物一个一个地分开，称为混合浮选。

2、矿物表面的润湿性

（1）润湿现象

固体颗粒表面的润湿性是指固体表面与水相互作用这一界面现象的强弱程度。被水润湿的程度是固体物料可浮性好坏的最直观标志。例如，往干净的玻璃板上滴一滴水，这滴水会很快沿玻璃板表面展开，成为平面凸镜的形状。若往石腊上滴1滴水，这滴水则力图保持球形。因重力作用使水滴在石腊表面形成一椭圆形水珠，而不展开。上述现象表明，玻璃易被水润湿，是亲水物质，而石腊则不能被不润湿，是疏水物质。

浮选过程是靠分散在矿浆中的矿粒选择性的附着于气泡上，主要取决于矿物表面是疏水性还是亲水性。如果矿物表面是亲水的，它与水分子间亲合力很强，则水分子在矿物表面上固着就很牢固，形成稳定的水膜，因而难以附着于气泡上，这种矿物是不能或很难浮的。相反，疏水性矿物，当矿物颗粒与气泡矿撞接触后，很容易排开水分子发生附着，这种矿物是可浮或易浮的。

（2）润湿接触角

在浮选时，矿物被水润湿是沿着矿物，水和空气三个相触的周边，在润湿周边上任何一点处液气界面的切线与固液界面的切线之间的夹角叫“平衡接触角”。简称为接触角，用θ表示。见图，θ是液气和液固界面夹角。

常见矿物的自然润湿接触角

θ愈大，疏水性愈强，矿物愈易浮。矿物表面的润湿性可通过添加药剂加以改变。因为自然界中只有少数矿物比如硫、石墨、辉钼矿等少数矿物θ角大，可浮性好。

二、浮选药剂

浮选药剂是浮选过程中的关键因素，它可以调节矿物表面性质，提高矿物的可浮性和选择性。根据用途不同浮选药剂基本上分三类：捕收剂、起泡剂、调整剂。

1、捕收剂：捕收剂是一种能与矿物表面发生作用的有机药剂。它附着于矿物的表面上，能增强矿物表面的疏水性，有利于矿物附着到气泡上。

作为捕收剂使用的一般都是异极性的有机化合物，分子的结构中包括两个基—极性基和非极性基。当药剂与矿物表面作用时，极性基吸附到矿物表面上，非极性基指向水，从而减弱了水分子对矿物表面的作用，使矿物表面的疏水性大大增加，为矿物被扑集于气泡上创造

了条件。

根据药剂与矿物表面作用的极性基不同，将捕收剂又分为硫代化合物类捕收剂，烃基酸类捕收剂，胺类捕收剂和油类捕收剂。硫代化合物类捕收剂主要用来浮选硫化矿物（如方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿等），油类捕收剂主要用于选分天然疏水性很强的矿物如石墨、辉钼矿、煤炭自然硫、滑石等。

下面主要介绍与铁矿浮选有关的捕收剂

（1）有机酸类捕收剂：目前铁矿浮选实践中常用的为羧酸（脂肪酸）类捕收剂，表达式为RCOOH （Na,K），其次为磺酸类，表达式为RSO3H（Na,K）。及硫酸类，结构式为ROSO3H（Na,K）。

a）脂肪酸及其皂类：脂肪酸是红铁矿浮选常用的捕收剂，其典型代表为油酸，分子式为C17H33COOH。学名是十八碳烯酸。

当油酸中羧基——COOH中的H+被Na+或K+取代时，则称为皂（钠皂或钾皂），通常使用的是钠皂。其通式为R-COONa（k），结构式为R-C-O-Na+（K+）。

O

COO-基是脂肪酸类捕收剂的亲因基。

b)氧化石腊皂：氧化石腊皂是用石油炼制过程中的副产品（含15-40个碳原子的饱和烃类混合物）做原料在150-170°C的温度下，以空气为氧化剂，高锰酸钾为催化剂进行氧化加工及皂化而制得的。氧化石腊皂的组成可分为脂肪酸，未被氧化的烷烃或煤油和不皂化物等3部分。其中的脂肪酸是起扑收作用的主要成分，碳链长度随原料和氧化深度而定（一般以C10—C20为宜）。其中饱和酸占80%，羟基

酸占5——10%；未被氧化的高级烷烃或煤油对脂肪酸起稀释作用，使其在浆体中易于分散，同时起辅助捕收作用；不皂化物主要是一些极性物质，如醇、酮和醛等，有起泡作用。

氧化石腊皂中的羟基酸主要是α一羟基酸，也有β一羟基酸。其结构式为：

R—CH—COOH R—CH—CH2—COOH

OH （α型）OH （α型）

氧化石腊由于主要是饱和酸，且低分子量酸占一定比例，因而扑收性能较低，起泡性能也较差，不宜单独使用。我国红铁矿浮选的成功经验表明，氧化石腊皂和租塔尔油混合使用（混合比例一般为3：1），可以取长补短，改善浮选效果。

塔尔油是脂肪酸和树脂酸的混合物，还有一定数量的非酸类的中性物。

c）烃基磺酸（盐）类

结构式R—SO3Na，其中的R为烃基，烷基或环烷基，这类捕收剂是烃类油经浓硫酸作用所得的产品。例如煤油经过磺化得到了烃基磺酸盐，称为磺化煤油。以石油副产品为原料经磺化，皂化所得的产品称为石油磺酸盐。烃链中碳原子数目大于18的烷基磺酸盐才能用作氧化矿物和含氧盐矿物的捕收剂。

磺酸盐与脂肪酸相比，水溶性好，耐低温性能好，抗硬水能力及起泡能力强。扑收能力和相同碳原子数目的脂肪酸相比稍低，但有较好的选择性。常用于浮选弱磁性铁矿物、萤石、磷灰石等。