《选矿学》m复习重点

1 《选矿学》复习重点 （题目答案来自PPT、资料和书本，个人观点，仅供参考）2012-06-27

1、矿物表面键能的差异对矿物的可浮性的影响？举例说明。 矿物表面键能的差异对矿物的可浮性有极大的影响。当矿物表面具有较强的离子键和共价键时,其不饱和程度高,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,那么,矿物表面就显示出亲水性,称之为亲水性表面,此时的矿物可浮性差，如：金刚石、SiO2（石英）、方解石、闪锌矿等。 当矿物表面是弱的分子键时,其不饱和程度较低,矿物表面的极性和化学活性均较低,对极性水分子的吸引力小,这种矿物表面具有疏水性,称之为疏水性表面,此时的矿物可浮性好，如：石墨、煤、硫。

2、双电层的概念，起因，结构，电位类型？ 概念：矿物在水溶液中受水偶极及溶质的作用，表面会带一种电荷。矿物表面电荷的存在影响溶液中离子的分布，带相反电荷的离子会被吸引到表面附近，带相同电荷的离子则被排斥而远离表面，于是矿物—水溶液界面产生电位差（但整个体系是电中性的）。这种在界面两边分布的异号电荷的两层体系称为双电层。 起因： （1）优先解离（溶解） （2）优先吸附 （3）先解离后吸附 （4）晶格取代 结构：内层（定位离子层），紧密层（Stern），滑动界面，扩散层。（示意图见课本P405） 电位类型： （1）表面电位——从矿物表面到普通溶液之间形成的电位差叫表面电位,又称表面总电位、热力学电位、电极电位，常用Ψ0表示。 （2）斯特恩电位——紧密层与普通溶液之间的电位差叫斯特恩电位，用Ψδ表示。 （3）电动电位——颗粒在外力作用下,颗粒与溶液沿滑动界面作相对运动产生的电位差叫电动电位,又称Zeta电位,用ζ表示。

3、吸附的种类及特性？举例说明。 按吸附的形态和本质，可分为三大类：物理吸附、化学吸附、特性吸附。 （1）物理吸附—靠分子键力产生的吸附。 特征：热效应小(~21kJ/mol)、吸附快、有可逆性、容易解吸、吸附分子可形成多层，吸附结果不改变矿物表面电性。 例子：如烃类油分子在非极性表面的吸附，醇类起泡剂分子在气液界面的吸附等。 （2）化学吸附——由化学键力引起的吸附，离子吸附都属于化学吸附。 特征：热效应大（84~840kJ/mol)、有很强的选择性、吸附慢、不可逆、不易解吸、通常只能单层吸附。吸附质可在矿物表面发生电子转移，并在矿物表面生成难溶性化合物。 例子：如黄药（巯基）在硫化矿表面的吸附；羧酸在CaF2, BaSO4 ,CaCO3表面的吸附等。 （3）特性吸附——当矿物表面对溶液中某种组分有特殊的亲和力所发生时吸附称特性吸附。 特征：特性吸附是介于物理吸附和化学吸附之间的过渡形态，具有极强的选择性。特性吸附不仅会改变界面的电动电位，而且其符号也会改变。 例子：如硫酸钠（Na2SO4）或烷基硫酸钠（RSO4Na）在刚玉（AL2O3 ）表面的吸附就属于特性吸附。 2

4、气泡矿化形式： (1)气泡与矿粒碰撞附着在气泡上的矿化过程 (2)溶解气体在矿物表面以微泡析出的矿化过程

5、浮选药剂分类及概念、原理、举例及加药顺序，聚丙烯酰胺作用原理 （具体药剂的分类见教材P430） 5.1 按浮选药剂的作用分为三大类 1）、捕收剂—凡是能提高矿物表面的疏水性，增强矿粒与气泡的附着强度的一类物质叫捕收剂。其主要作用发生在固-液界面上。如：①捕收非极性矿物用的烃类油——煤油、轻柴油等；② 捕收硫化矿物用黄药、黑药等；③ 捕收氧化矿物用的胺类、脂肪酸阳离子化合物等。 2）、起泡剂—凡是能促使空气在矿浆中分散，产生有足够数量的、大小合适的、有一定稳定性气泡的一类物质叫起泡剂。主要作用发生在气-液界面上。如各种醇类、松油等。 3）、调整剂—能调整矿物的表面性质、调整矿物与其它物质的作用、调整矿浆性能的一类物质叫调整剂。如活化或抑制气泡与矿物的粘附，调整矿浆的pH值等，它又可以分为： (1)抑制剂(depressants)—提高矿物表面的亲水性，消除捕收剂的作用。如选多金属矿物时，第一段流程把所有的有用矿物都收集起来；进一步分选各类矿物时，需要把某些暂时不选出的金属抑制，这就需要抑制剂。 (2)活化剂(activators)—能促使捕收剂和矿物作用,从而提高矿物可浮性的药剂。一般为无机盐。如ZnS直接浮选不容易浮起,利用CuSO4作为活化剂,让其中的Cu++去吸附ZnS,再用黄药中的ROCSS¯ 阴离子与Cu++发生作用，起到捕收基的作用。 （3）介质pH值调整剂（pH regulators）—改变浮选介质的pH值，形成对某些矿物浮选有利，而对另一些矿物浮选不利的介质性质。如利用它调整矿浆的离子组成、改变矿浆的pH值、调整可溶性盐的浓度等。一般用无机酸、碱类作为介质pH值调整剂。 （4）凝聚剂（Flocculants）和分散剂（dispersants）—调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。如加入水玻璃等分散剂使高岭土分散。 浮选药剂的作用和分类不是绝对的，某些药剂在这种条件下属于此类；而在另一条件下可能属于另一类。 5.2 药剂作用原理： 捕收剂: 非离子型（煤油）：由于煤油分子属于非极性分子且分子较大，而 水分子是极性分子，所以煤油有很好的疏水性；另一方面，煤油能够在非极性矿物表面吸附及在矿物表面展开并形成油膜，而不能在极性矿物表面吸附，从而扩大了煤粒与矸石表面润湿性的差别，致使分选顺利进行。 离子型： 离子型捕收剂的分子结构中一般有两个基团：极性基和非极性基。极性基能够活泼地与矿物表面发生作用，使捕收剂固着到矿物表面；非极性基起着疏水作用。 起泡剂： 作用机理：起泡剂多数是杂极性表面活性剂，可以在气-液界面吸附浓集，并在相界面上进行定向排列，极性端指向水，非极性端指向气，降低了气-液表面自由能，使气泡体系能量降低，促使空气分散，生成直径较小的气泡。由于极性端和水分子发生作用，在气泡表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，同时还可以增加气泡抗变形及破裂的能力。另外，当捕收剂与起泡剂共同存在时，二者在气泡表面联合作用，产生共吸附现象。当矿粒与气泡碰撞时，起泡剂与捕收剂由于在界面上共吸附而相互穿插，使气泡与矿物固着稳定。 调整剂： 调整剂按其作用原理可分为：活化剂、抑制剂、（矿浆）PH调整剂、分散与絮凝剂。 活化剂的作用机理：主要通过： 3

（1）在矿物表面生成难溶的活化薄膜 （2）活化离子在矿物表面吸附 （3）清洗矿物表面的抑制性亲水薄膜 （4）消除矿浆中有害离子的影响 等使得矿物更容易被捕收剂捕收。 常用的活化剂种类有：硫酸铜及有色重金属可溶性盐，碱土金属和部分重金属的阳离子，可溶性硫化物，无机酸或碱 抑制剂的作用机理：主要通过 （1）消除溶液中的活化离子 （2）消除矿物表面的活化薄膜 （3）在矿物表面形成亲水的薄膜，提高矿物表面的水化性，削弱对捕收剂的吸附活性 等使得不欲浮的矿物表面的亲水性提高，从而不能被捕收。 常用抑制剂的种类有：硫化钠及其他可溶性硫化物，氰化物，硫酸锌，二氧化硫、亚硫酸及其盐类，重铬酸盐，水玻璃，有机抑制剂。 PH调整剂主要通过： （1）调整矿浆的离子组成 （2）改变矿浆的PH值 （3）调整可溶性盐的浓度作用来调节矿浆性质使得浮选对某些矿物有利。而对另一些矿物不利。 常用的PH调整剂有：石灰，苏打，硫酸和苛性钠。 分散剂的作用机理：使矿粒表面的负电性增强，增大矿粒之间的排斥力，并使矿粒表面呈现强的亲水性，防止矿粒聚结，达到分散的效果。 常用的分散剂有：苏打，水玻璃，三聚磷酸盐，丹宁，木质磺酸盐。 絮凝剂的作用机理： （1）受无极电介质的作用，颗粒表面的电动电位下降，从而引起颗粒间相互碰撞，聚集生成聚合体 （2）在捕收剂作用下，颗粒表面形成疏水膜，各颗粒疏水膜之间粘附缔合成团 （3）颗粒高分子絮凝剂的作用下被吸附，通过桥连作用把矿粒连接在一起，构成松散多孔的大絮团。 常用的絮凝剂种类有：无机电解质，有机捕收剂，有机高分子絮凝剂。 5.3 加药顺序： pH调整剂→活化剂或抑制剂→捕收剂→起泡剂。 pH调整剂、抑制剂都加在球磨机中，难溶的捕收剂也加在球磨机中；易溶的捕收剂以及活化剂、起泡剂一般加在浮选前的搅拌桶中；还可将20%～40%的捕收剂与起泡剂加在浮选机中。药剂与矿浆的接触时间通常需要2～4min。 5.4 聚丙烯酰胺作用原理： 聚丙烯酰胺属于人工合成有机高分子絮凝剂，聚丙烯酰胺通过酰胺基(CONH2)反应可以制得阴离子型或阳离子型聚丙烯酰胺。水解的或磺化的聚丙烯酰胺，在分子上都有阴离子活性基团，属于阴离子聚丙烯酰胺。 由于阴离子基团的作用，增强了选择性。高分子絮凝剂的特点是分子量大、链长、并且链上有大量的活性基团，可以吸附于几个或几十个甚至更多的矿粒上，通过桥联作用把矿粒联结在一起，构成松散、多孔的大絮团。 高分子絮凝剂的絮凝机理可用“架桥理论”来解释，这一理论可以描述为多个矿粒吸附高分子絮凝剂分子；通过絮凝剂的联接使矿粒产生不规则的絮团。

6、三类浮选设备类型、结构、原理、区别(课本P469-490，建议完整查看课本PPT，每类记住一个例子) 4

（设备之间的区别没有找，因为不知道比较对象） 共有三大类浮选设备：机械搅拌式浮选机、浮选柱和喷射旋流式 6.1 机械搅拌式浮选机 机械搅拌式浮选机分两大类：机械搅拌自吸式和机械搅拌压入式。 1）决定机械搅拌式浮选机工作性能特点的结构主要是其定子、转子部分和槽体结构。 （1）转子、定子（9种） （2）槽体（12种） 槽体的几何特征一般用槽深（浮选机溢流堰到槽底的距离）与槽宽之比表示，简称深宽比。 浮选机叶轮的切向速度与叶轮直径、深度比有关。 浮选机的槽深由浮选机中三个作用区所必需要求的高度决定，即混合区、分离区、刮泡区。通常浮选机容积越大，深宽比越小；习惯上将深宽比>=1的称之为深槽型，深宽比<1的称为浅槽型。 2）搅拌装置的简单示意图：以XJM-4型为例 图3-3是XJM-4型浮选机搅拌机构。XJM-4型浮选机搅拌机构的固定部分主要有伞形定子8、套筒5、一对进气管4、轴承座3组成。进气管4的上端安装有调节盖9，可调节进气量。 转动部分主要由伞形叶轮7、空心轴6和三角皮带轮1组成。

伞形叶轮由3层组成。第1层上部有6块直叶片，与定子配合吸入循环矿浆和套筒中的空气；第2层伞形隔板与第1层之间构成吸气室，由中空轴吸入空气；第3层是中心有开口的伞形板，与第二层之间形成吸浆室，前一室矿浆通过中矿箱和U型管由此吸入。 定子也呈伞形,由圆柱面和圆锥面两部分组成,圆柱面上开6个、圆锥面开16个矿浆循环孔。定子起到稳定矿浆液面作用;定子盖板保证浮选机突然停机时叶轮不被淤塞;定子上的循环孔使没粘附气泡的矿粒再进入叶轮,循环矿化，强化分选。 3）机械搅拌式浮选机的工作原理： XJM-4型机械搅拌式浮选机工作时,叶轮高速旋转使矿浆甩出,形成负压，来自套筒的空气和循环孔吸入的矿浆在叶轮上部空间混合；从叶轮底部中心吸入的新鲜矿浆与空心轴吸入的空气互相混合；然后在离心力作用下甩出。新鲜矿浆、循环矿浆、多股空气流及药剂交叉相遇并混合,对矿化极为有利。 矿浆先甩到槽底,失去部分动能后上升,同时也降低了运动速度;在此过程中部分没矿化的颗粒经循环孔又吸入叶轮腔与套筒吸入的空气相遇混合并甩出。这就形成了W形矿浆流动形式,运动中气泡不断矿化,并稳定升浮到液面,形成泡沫层;最然后由刮泡机构刮出,进入到精矿槽。