分离工程 资源循环科学与工程(下).pdf

分离工程 156 第四章 浮选 4.1 概述 4.1.1 浮选的历史由来 浮选（flotation ），是广泛用于矿物富集或回收的一种物理化学分离过程。它是泡沫分 离技术的一种应用形式，即是利用矿物颗粒表面理化性质的差异，通过添加浮选药剂来扩大 物料间润湿性的差别，在固-液-气界面上选择性地富集一种或几种物料，从而达到有用物料 与废弃物料的分离。 在工业文明时代之前，已经有了选矿的实践。古代中国人利用矿物表面的天然疏水性 来净化朱砂、滑石等矿质药物，使矿物细粉飘浮于水面，而与下沉的脉石分开。古代欧洲人 利用油和沥青选择性收集矿物。 18 世纪时，人们已知道气体粘附固体粒子上升至水面的现象；19 世纪时人们就曾用气 化（煮沸矿浆）或加酸与碳酸盐矿物反应产生的气泡浮选石墨。 19 世纪末，由于对金属的需求量不断增加，能用重选处理的粗粒铅、锌、铜硫化矿的 资源逐渐减少，在澳大利亚、美国及一些欧洲国家开始用浮选选别细粒矿石，为冶炼提供精 矿。初期应用薄膜浮选法及全油浮选法。 浮选在矿物选别种的大规模应用可以上溯到 20 世纪初。20 世纪初开始应用泡沫浮选法， 按矿粒对水中气泡亲和程度不同进行选别。1922 年用氰化物抑制闪锌矿和黄铁矿，发展了 优先浮选工艺；1925 年开始使用以黄药为代表的合成浮选药剂，药剂用量由全油浮选时为 矿石量的 1～10%降至矿石量的万分之几，使浮选得到了重大发展，并广泛应用于工业生产。 在矿物加工和资源循环回收中，浮选是目前应用最广泛的一种富集手段，在各种物理分 离方法中最为常用。 在矿物的各种物理选别方法中，用浮选来操作的矿物的总吨量最大， [1-6] 全世界年均浮选处理的矿石量以 10 亿吨计。有些浮选工厂日处理矿石量多达 200 ，000 吨 。 4.1.2 浮选的应用 浮选技术可以广泛用于多种成分和粒度范围的矿物的选别，具有很强的通用性和高选 择性。浮选已用于各种硫化物矿（方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿、辉钼矿、镍黄铁矿）、 含铁、钛、锂、钨、铅、铜、钼、锡等金属的矿石、贵金属矿物以及稀土金属矿物、铀矿等 氧化矿物的选别，辉石石墨、硫黄、金刚石、石英、云母、长石等非金属矿物和硅酸盐矿物 及萤石、磷灰石、重晶石等非金属盐类矿物和钾盐、岩盐等可溶性盐类矿物的选别，等等。 浮选的生产指标和设备效率均较高，选别硫化矿石回收率在 90% 以上，精矿品位可接近纯 矿物的理论品位。用浮选处理多金属共生矿物，如从铜、铅、锌等多金属矿矿石中可分离出 铜、铅、锌和硫铁矿等多种精矿，且能得到很高的选别指标。 浮选的另一重要用途是用于处理细粒及微细粒物料，用其他选矿方法难以回收小于 10μm 的微细矿粒，也能用浮选法处理。一些专门处理极细粒的浮选技术，可回收的粒度下 限更低，超细浮选和离子浮选技术能回收从胶体颗粒到呈分子、离子状态的各类物质。 浮选还可选别火法冶金的中间产品，挥发物及炉渣中的有用成分，处理湿法冶金浸出渣 和置换的沉淀产物，用于污水治理、水的净化、从油砂中回收沥青、煤的脱硫等多种物质浓 集的场合。 4.2 矿物浮选分离基本原理 4.2.1 泡沫分离原理 浮选是泡沫分离的一种具体的应用。泡沫分离是利用泡沫表面的选择性吸附；一般是通 分离工程 157 过向液相鼓泡，使其中所含的表面活性物质富集于气液界面，气泡在溶液中上浮并携带气泡 周围的薄膜液层一起移动，上升到溶液表面后，聚集形成泡沫层；通过抽出泡沫层，实现与 溶液相主体的分离，就能在泡沫液中获得浓缩的表面活性物质，液相主体也得到净化。浓缩 对象既可以是表面活性物质，又可以是能与表面活性物质结合的任何溶质，如金属阳离子、 阴离子、蛋白质、酶以及染料等，还可以是矿石粒子以及沉淀微粒等。基于其分离对象是真 溶液还是带有固体粒子的悬浮液、胶体液，泡沫分离过程分成狭义上的泡沫分离和泡沫浮选 两类，如图 4.1 。