近年浮选进展.pdf

S e rie s No ． 3 5 5 J a n u a r y 2 0 0 6 金 母 METAL MI NE 总 第 3 5 5期 2 0 0 6 年 第 1 期 近 年 浮 选 进 展 邱冠周 伍喜庆 王毓华 冯其明 胡岳华 中南大学 摘要通过浮选相关文献量的分布比较， 从数量上描绘了浮选近 5年的发展的概貌。重点评述了浮选以下 几方 面的发展 浮选设备 浮选机 、 浮选 柱和磁力浮 选设备 、 浮选 新药剂 捕 收剂 、 起泡 剂 和调 整剂 、 泡沫 中分选 粗粒浮选新方法 、 载体浮选 、 无捕收剂浮选 、 物理作用 外加电场 、 磁化 、 超声波等 与浮选 、 生物浮选 生物捕收 剂和调整剂 、 浮选泡沫图象、 硫化矿和铝土矿浮选等。此外， 简述了国内近年浮选工业实践的进展。 关键 词浮选浮选设备浮选药剂 Adv an c e i n Fl o t a t i on i n Re c e n t Ye a r s Q i u G u a n z h o u Wu X i q i n g Wa n g Y u h u a F e n g Q i m i n g H u Y u e h u a C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y Ab s t r ac t Th r o ug h t h e c o mpa ris o n o f t h e d i s t rib ut i o n o f t he flo t a t i o nr e l a t e d l i t e r a t u r e a mo un t ，t h e de v e l o pme n t o f flo t a t i o n i n t he r e c e nt fiv e y e a r s i s o ut l i n ed qu a n t i t a t i v e l y． Re v i e w i s ma i n l y o n t h e d e v e l o pme n t o f t he f o l l o wi ng a s p e c t s o f fl o t a t i o n fl o t a t i o n e q u i p m e n t fl o t a t i o n m a c h i n e ，fl o t a t i o n c o l u m n a n d m a g n e t i c fl o t a t i o n e q u i p m e n t ， n e w fl o t a t i o n r e a g e n t s c o l l e c t o r ， f r o t h e r a n d r e g u l a t o r ， s e p a r a t i o n i n f r o t h n e w fl o t a t i o n m e tho d f o r c o a r s e p a r t i c l e s ， c a r r i e r fl o t a t i o n ， c o l l e c t o r l e s s fl o t a t i o n ， p h y s i c a l f u n c t i o n e x t e r n a le x e rt e d e l e c t ri c fi e l d ， m a g n e t i z a t i o n ， u l t r a s o n i c w a v e e t c ． a n d fl o t a t i o n ， b i o l o g i c a l fl o t a t i o n b i o l o g i c a l c o l l e c t o r a n d r e gul a t o r ，i m a g e o f fl o t a t i o n f r o t h ，s u l fi d e o r e s a n d b a u x i t e o r e B e s i d e s，t h e a dv an c e i n d o me s t i c flo t a t i o n i n du s t r i a l p r a c t i c e i n r e c e nt y e a r s i s d e s c rib e d brie fly ． Ke y wo r ds Fl o t a t i o n，Fl ot a t i o n e q ui pme n t ，Fl o t a t i o n r e a g e n t 由于近 5年来 2 0 0 1～2 0 0 5 国内外涉及浮选 分离技术领域的论文多达近 3千篇， 所 以很难对该 技术领域做一个包罗万象的全面总结 。所幸的是 ， 表 1浮选分 离技术 2 0 0 12 0 0 5年 文献 分布 国内部分 注 文献篇数 2 0 0 1～2 0 0 5年 未统计 2 0 0 5年下半年的文献。 借助于科技文献的现代 网络组织技术 ， 可以容 易地 得出一张浮选分离技术近 5年来技术和应用研究的 分布， 给我们描绘 了浮选技术发展的概貌。 为避免误检 ， 人工剔除 了部分文献数。表 1仅 将文献数 3 0的浮选应用的相关领域列上。 从文献计量学 的观点 ， 这些文献数 目意味着浮 选研究 目前的重点所在 ， 下一阶段可能的突破方向； 国家和有关科技管理部门 目前的科研经费的投放重 点 ； 以及从事各方面相关科研 的人数 。因此 ， 从表 1 邱冠周 1 9 4 9一 ， 男， 中南 大学 ， 副校长 、 教授 ， 博 士生 导师 ， 4 1 0 0 8 3 湖南省长沙市岳麓山。 伍喜庆 1 9 6 4一 ． 男 ． 中南 大学 资源加 工与 生物 工程学 院 ． 副 教授 ． 英国博士 ， 4 1 0 0 8 3湖南省长沙市岳麓 山。 王毓华 1 9 64 一 ， 男 ， 中南 大学资 源加工 与生 物工 程学院 矿物工 程 系 ， 主任 ． 教授 ， 4 1 0 0 8 3湖南省长沙市岳麓 山。 冯其明 1 9 6 2一 ． 男 ， 中南 大学 资源加 工 与生物工 程学 院 ． 副 院长 ． 教授 ， 博士生导师 ， 4 1 0 0 8 3湖南省长沙市岳麓 山。 胡岳华 1 9 6 2一 ， 男 ， 中南 大学资 源加工 与生 物工程 学院 ， 院长 ， 教 授 ， 博士生导师， 4 1 0 0 8 3湖南 省长沙市岳麓 山。 4l 维普资讯 总第 3 5 5期 金 属 二 广 山 2 0 0 6年第 1期 可知近年浮选研究的几个特点 ①浮选应用的传统 领域 ， 如有色金属铜矿和萤石矿 的浮选研究方面有 所减少 ， 对浮选设 备 的研 究 包 括浮选柱 也在减 少 ， 而在铝土矿和煤的浮选研究方面有所增多 ， 试图 在纸浆脱墨和废水处理方面应用浮选也有相当多的 研究。说 明了一方面在一些较成熟 的浮选应用领域 对其研究在减少 ； 另一方面浮选作为一种分离方法 在努力拓展它的应用 范围， 无论是在矿物加工领域 还是其他分离应用方面。② 反浮选工艺研究增多 ， 该工艺主要应用在铁矿石和铝土矿等大宗原料的浮 选研究方面 ， 这主要与我国近年钢铁业和铝工业迅 猛发展 ， 对其原料 铁矿石 、 铝 土矿 量 的需 求增加 和质量要求提高 ， 以及政府科 技管理部 门对这一块 的科研投入增加有关。 国内浮选专利 发明 申请和实用新 型 年 申请 量在 2 0篇左右 ， 说明浮选研究在关键技术领域也有 一 些实质性的突破 。 上面是对浮选从文献量分布 出发所做 的概要分 析。所以， 虽然在一些传统 的有色金属浮选方面研 究有所减少 ， 但是 ， 它仍是一种最重要的选 矿方法 ， 浮选工艺绝非正在走向衰落 ， 相反， 正在继续开发新 的关键技术和拓展其应用领域。 1 浮 选研 究进 展 综观浮选文献的观点， 可以归纳为两类 浮选新 的技术或理论或观点 的发展 ； 浮选技术的应用研究。 为此 ， 将这些文献归纳为以下几方面来组织评述 浮 选设备 浮选机、 浮选柱和磁力浮选设备 、 浮选新药 剂 捕收剂 、 起泡剂和调整剂 、 生物浮选 生物捕收 剂和调整剂 、 泡沫 中分选 粗粒 浮选新方法 、 载体 浮选 、 无捕收剂浮选 、 物理作用 外加电场 、 磁化、 超声 波等 与浮选 、 浮选泡沫图象 、 硫化铜矿和铝土矿浮选 等。在一些方面 尤其是涉及浮选新的技术或理论或 新观点的发展 往往文献量不大 ， 但作为一种技术萌 芽也不可忽视 ， 因为科学技术史也表明 ， 量变到质变 是一项规律； 技术的萌芽 、 发展 、 成熟到应用往往需要 多个反复 甚至短期否定 才能成功 ， 在选矿技术发展 史上 ， 也不乏这样的事例。而在另一些方面 尤其是 浮选技术的应用研究， 对浮选各技术应用于各矿石分 选的具体应用研究 文献量较大， 浮选作为工程技术 ， 这些方面显然很重要， 但 由于篇幅有限， 作 了较大取 舍。因此 ， 总结可能不全面。 1 ． 1 浮选设备 浮选设备一般分为浮选机和浮选柱两大类。 42 ． 1 ． 1 ． 1 浮选机 1 闪速浮选机。该机 本身无传动装置 ， 在高 速 、 高压射流作用下 ， 空气被卷 吸到射流束的外层 ， 喷射瞬间， 由于矿浆压力 的突降 、 体积 的突扩 ， 因而 矿物 、 药剂和气泡三者间强烈地接触 和碰撞 ， 有用矿 物粘附在微细气 泡上 ， 并经喉管垂直落人矿化反应 管 ， 在反应管内气泡急速上升 ， 而矿浆却强烈下压 ， 造成矿浆与气泡上 下交替接触 而矿化 ， 落人反 冲假 底后 ， 经调速孔板向上喷射 ， 矿化完全的气泡经悬浮 层二次富集后上 升至泡沫层 ， 而尾矿 自假底进入尾 矿管。闪速浮选机与一般浮选机最大的不同在于槽 内无搅拌 ， 矿化在管 内完成 ， 槽内的矿浆基本处于一 种有序 的流动状 态 ， 紊流度不大。大冶铁矿选厂采 用 S LS S F 7 51型 闪速 浮选 机对 硫精 矿进行 再 选。工业试验表 明， 原浮选硫精矿含铜 0 ． 7 1 3 ％ ， 经 闪速浮选机再选后 ， 含铜降至 0 ． 4 8 7 ％ ， 铜 的作业 回 收率3 3 ． 5 8 ％⋯ 。 2 K Y F一5 0充 气机械搅 拌式浮选 机。该机 主要创新点在于其叶轮 一定 子结构及槽体形式 ， 叶 轮采用高比转数后倾叶片， 槽体上部为八角形 、 底部 为 U型。作为一种超大型浮选设备， 运转平稳 ， 能耗 省。在金川有色金属公司铜镍选矿厂的工业试验表 明， 两台 K Y F一 5 0浮选机一段粗选作业选别指标与 原流程 5台 B SK一1 6浮选机及 1台 2 0 m 搅拌槽 相比， 镍精矿品位提 高 2 ． 3 0 ％ ， 铜提 高 1 ． 4 0 ％ ， 氧 化镁降低 4 ． 1 0 ％ ； 作 业 回收率镍提 高 0 ． 1 0 ％ ， 铜提 高 2 ． 3 0 ％ 。 3 圆形离心浮选机 。该机是 由 自吸式 气泡发 生器和圆柱 一圆锥形分选槽体组成 的浮选设备 ， 利 用矿浆加压 、 空气 自吸式喷射旋流形成 的离心力场 强化了重力场 中的气泡 碰撞 矿化和泡沫析 出过程。 工业试验结果表明 ， 圆形离心浮选 机对 细煤 泥浮选 效果好 J 。 4 浮选旋流器。该机实质是一个带气泡发生 器的旋流器 ， 由气泡发生器和旋流器组成。矿浆通 过气泡发生器给人旋流器 ， 在旋流器 内气 泡与疏水 矿粒作用 ， 疏水矿 粒 由溢流 管排 出 J 。目前 ， 小处 理量的浮选旋流器仅试验过煤的脱灰。 5 充填式浮选机。该机借鉴 国外充填式浮选 柱的概念 ， 在普通浮选机 内填充波纹板而成。波纹 板形成 的曲折交叉通道使矿粒与气泡接触的机会更 多 ， 而波纹板 上 的循 环孔 对 夹杂 脉石 和连 生体有 “ 过筛” 作用 ， 这些是使充填式浮选机指标较优的原 维普资讯 邱冠周等 近年浮选进展 2 0 0 6年 第 1期 因。小型实验室充填式浮选机选别硫铁矿的试验结 果表明 ， 在 同等试验条件下 ， 充填式浮选机无论品位 还是 回收率都高于普通浮选机浮选指标。不足之处 是不锈钢波纹板成本高 ， 使用一定时间后 ， 易结垢需 清洗 。 1 ． 1 ． 2 浮选 柱 1 旋流 一静态微泡 浮选 柱。该机包 括 柱浮 选 、 旋流分离和管流矿化 3部分。柱浮选位于柱体 上部 ， 用于预分选 ， 并借助于其选择性得到高质量的 精矿 ； 旋流分离位于柱浮选下部 ， 用于柱浮选的进一 步分选 ， 并通过高回收率得到合格尾矿 ； 管流矿化是 引入气体并形成微泡。对萤石矿石浮选实验室研究 可获得 C a F 含量大于 9 8 ％的优质萤石矿粉 ， 与常规 浮选在基本相同的情况下进行对 比， 采用一次粗选 、 二次精选流程 即可达 到浮选 目标 ， 简化 了流程 J 。 以细筛筛下铁精矿为原料 ， 使用旋流 一静 态微泡浮 选柱阳离子反浮选工艺实 验室研究制取 高纯铁精 矿 ， 在 原 矿 T F e 6 3 ． 5 0 ％ 的情 况 下 ， 获 取 了 T F e 7 O ． o 0 ％ 以上 ， 回收 率 大 于 8 O ． o 0 ％ 的 高 纯 铁 精 矿 。 2 自吸式充气浮选柱。该机采用 自吸式气泡 发生器 ， 当矿浆经过可 以控制吸气量大小 的气泡发 生器后 ， 迅速形成矿化泡沫而沿浮选柱上升。 自吸 式充气浮选柱从铅锌选矿厂铅锌浮选尾矿中回收闪 锌矿的半 工业试 验， 取 得 了锌 精矿 品位 9 ． o 0 ％ ～ 1 4 ． o 0 ％的指标 。为了控制柱体 内流体大扰动这种 不利分选 的流体流动状态 ， 在 柱体内每间隔 0 ． 7 m 添加一层 开孔 为 9 0％ _ 1 。N一丙烯基 一O一烷 基 一硫代氨基 甲酸脂 A T C R O C S 一 N H C H 2 一 C H C H 2 ， R 乙基 ， 异丁基 ， 己基 类捕收剂 已在铜 、 锌硫化矿 浮选中得到 了应用 ， 对斑岩型铜矿浮选 的析 因试验 研究表明， 链长和用量对泡沫特性 、 铜精矿品位和回 收率以及粗粒 的浮选有很重 要 的影 响 ， 长链 C 6 A T C在浮选的初始阶段抑制泡沫 ， 就链 长和泡沫特 性而言 ， 中等长度的 A T C C 4 是最佳的； 与捕 收剂 O一烷基 一N一乙氧羰基 硫代氨基 甲酸脂 E C T C R O C S 一 N H C O 一O C H ， R 异 丁 基 和 N一烷基 一N一乙氧羰 基硫 脲 E C T U R N HC S 一 N H C O 一 O C H ， R 丁基 的 比 较发现 ， A T C 的浮 选 性 能 与 E C T C相 当， 而 好 于 ECTUl 1 3 ] 。三硫代碳酸盐 T F C 更 r E -硫代 碳酸盐 即黄药 ， D T C 易于氧化成相应 的二硫醇盐。捕收 剂常规吸附量分析结 果表 明， T I C捕 收剂可有效地 用于硫化矿混合 浮选 中。分批浮选试验研究证明 ， 1 T r C捕收剂浮选硫化铜矿物和铂族金属硫化矿物很 有效。所进行 的分批 小型试验 和在南非 A n g l o g o l d 选矿厂所进行 的工业试验 中， 评价 了 T F C捕收剂浮 选含金黄铁矿的效果 ， 还在铂族 金属矿石小型浮选 试验中应用了 T F C捕收剂 。在这些情况下 1 T r C捕 收剂都获得了高效 的分离效果 1 。以松节 油为起 始原料合成萜烯二硫代羧酸乙酯和萜烯黄原酸乙酯 的混 合 物 ， 它 比丁黄 药 对 硫 化 铜 的捕 收 能 力 更 强 。长烃链 到癸基 黄药对 N i 、 C u Ⅱ 、 z n和 F e Ⅲ 氧化物的可浮性 与 p H有关 ， 它遵循静 电作 用机理 ， 氧化物的浮选 回收率与它们的等电点有关。 随着黄药烃链长度的增 长， 金属氧化物 的回收率提 高， 浮选速率常数线性提高。 。 。 捕收剂 1一羟基 一2一萘甲羟肟酸是 H O 的同 分异构体 ， 用 于浮选包钢选矿 厂稀 土浮选给矿 含 R E O 1 0 ． 9 5 ％ 的试验表明 ， 1 一羟基 一2一萘甲羟肟 酸 能 有 效 地 捕 收稀 土矿 物 ， 粗 选 粗 精 矿 品位 为 3 7 ． 0 2 ％R E O， 稀土 回收率为 8 0 ． 1 0 ％。1一羟基 一2 一 萘甲羟肟 酸是一种 很有前途 的稀 土捕收 剂 。 以猪油为原料 ， 用 甲酯法和甘 油酯法两种方法合成 羟肟酸 ， 可低成本制得羟肟酸固状产品 ， 直接用于浮 选工业。这 2种方法所得 的产品中烃链都 以C1 8为 主， 其次还有 C 1 4、 C 1 6和 C 2 0及少量不饱 和烃基。 4 4 ‘ 对于 甲酯 法 ， 油W N H ， o H I WN o H 5 ． 0 0 1 ． 0 0 1 ． 3 4 ， 肟化反应温度为 4 5℃， 时间为 6 h ， 羟胺 转 化 率 可 达 7 0 ． 2 ％ ； 对 于 甘 油 酯 法 ， 油 W N H 1 o H I WN o H 5 ． 0 0 1 ． 0 0 1 ． 2 3 ， 肟化反应温度 为 4 5℃ ， 时间为 8 h ， 羟胺转化率 为 6 0 ． 1 ％。但 是 ， 采用甘油酯法时 ， 不需经历 甲醇醇解 ， 避免了使用有 毒原料甲醇 _ l 。螯合捕收剂 C O B A含羧 基和羟肟 基 结构式约为 R 一 C H C O O H C O N H O H ， 它对一水硬铝石的捕 收能力强 ， 而对高岭石的捕收 能力弱， 具有 比水杨羟肟酸更好的选 择性 。其性能 差异主要是由极性基结构差异 即电负性 、 拓扑连接 指数 、 断面尺寸和疏 水性 所引起 的。C O B A对一 水 硬铝石 的捕收机理为其分子 中的 3个 O原子通过 化学成键 与矿 物 表面 的 A l原子 形成 了两 环螯 合 物 。 以十二胺和丙烯腈加成反应 ， 再用无水乙醇和 金属钠还原 ， 常压下实验室合成了阳离子捕 收剂 N 一 十二烷基 一 1 ， 3一丙二胺 D N1 2 。对高岭石 、 叶蜡石 、 伊利石的浮选行 为表明 ， D N 1 2的捕收性能 优于十二胺 ； D N1 2的浓度为 3 1 0。m o l ／ L时， 对 3种铝硅酸盐矿物的浮选 回收率均超过 8 0 ％ ， 对 3 种铝硅酸盐矿物的捕收能力顺序为高岭石 叶蜡石 伊利石 ； 浮选 p H范围为 58 。动电位和红外光 谱说 明， D N1 2与铝硅酸盐类矿物形成 了氢键 并产 生静电吸附 ， 且作用较强 ⋯。极性部分为氨基而在 非极性烃链 的不 同位 置嵌 人酰胺 基的一类捕 收剂 结构通式约为 R C O N HR N R 2 R 3 ，R l C 23 ； R 2和 R C 1 2或 H ， 如 N一 3一氨丙基一月桂酰胺 、 N一 2一氨乙基 一月桂酰胺 、 N一[ 3一二 甲氨基 丙基 ]一 脂肪酸酰胺 、 N 一3一二乙基氨丙基 一 脂肪酸酰胺等 ， 对一水硬铝石、 高岭石 、 伊利石和叶 蜡石等铝硅酸盐都有较好的捕收性能。在酸性介质 中 ， 这类捕 收剂 分子通 过静 电引力吸 附在矿粒 表 面 ； 碱性介质中 ， 捕收剂分子通过氢键吸附在矿粒表 面_ 2 卜 。与这类捕收剂相反 ， N一十二烷基 一b一 氨基丙酰 胺 C H 3 C H 2 I I N H C H2 C H 2 C O N H2 H C 1 ， D A P A 以酰胺 基位于分子端部 为极性 部分而 在非极性烃链嵌人氨基 ， 以试 图屏 蔽一般胺类捕收 剂氨基强而选择性较差的缺点。浮选试验 表明， 在 p H 6 ． 5～ 8 ． 5的中性范 围内， D A P A用量 为 l 2 ． 5 m g ／ L的条件 下 ， 对石英 的浮选 回收率最大 可达到 9 0 ％以上。与 十二胺相 比， D A P A表现 出较弱 的对 石英的捕收能力和较好 的选 择性 石英 与赤铁矿 、 维普资讯 邱冠周等 近年浮选进展 2 0 0 6年第 1 期 磁铁矿和镜铁矿之问 。在 自然 p H条件下 ， 能成功 地分离石英与这 3种铁 矿物分别组成 的人工混 合 矿 引 。 用 S O 将氧化石蜡磺化 ， 便可 以在其 位引入 磺酸根 ， 得到磺化氧化石蜡 ， 再用碱将其皂化 ， 可得 磺化氧化石蜡皂。磺化氧化石蜡皂捕收剂用于包钢 选矿厂弱磁选铁精矿反浮选去除氧化矿杂质 ， 与氧 化石 蜡 皂相 比， 在 3 7～ 3 8℃ 时， 选矿 效 率 提 高 2 ． 9 7 ％ ， 药剂用量 降低 4 5 ％ ； 在 2 2℃时 ， 选 矿效率 提高 1 ． 3 5 ％， 药剂用量降低 5 4 ％ 。用各 种不同 结构的捕收剂对铌铁矿浮选发现 ， 辛基二磷酸 R C O H P O H 比苄基砷酸等捕收能力强 ， 比 7 9羟肟酸选择性好 铌铁矿与白云石之 间 L 2 7 J 。 1 ． 2 ． 2 起 泡剂 7 3 0系列起泡剂是根据不 同结构起泡剂组分组 合使用产生协 同作用研制 的， 主要组分有 a ， a ， 4一 三甲基 一 3一 环 己烯 一1 一甲醇 、 1 ， 3 ， 3一三 甲基 一庚 一 2一醇 、 樟脑 、 13 68醇 、 醚 和酮等。与松醇 油相 比， 起泡能力强 、 起泡速度可调 。 以泡尺寸大小和动态发泡指数DF I 为指标 ， 对一 系 列 的 聚 氧 丙 烯 烷 基 醚 型 结 构 式 13 H， O 13 H n O H， n 1～6 ． 3 ， 国外常用 的起泡剂 D F 一 2 0 0 、 D F一2 5 0和 D F一1 0 1 2的 n分 别为 3 、 4和 6 ． 3 起泡剂的起泡性能进行了评 价。结果发 现， 起 泡剂分子 中丙氧基 O 13 ， H 的个数与临界兼并浓度 c c c 和动态发泡指数 o H有稳定的关系， 丙氧 基 0 13 ， H 的个数越多 ， 减小气泡尺寸的能力越强 C C C越小 ， 形成 的小气 泡 因此越 稳定 DF I越 大 驯。 1 ． 2 ． 3 调整剂 用三丁基 乙基硫 酸乙酯铵作 相转移催化剂 ， 以 苯二酚 、 一氯乙酸和氢氧化钠为原料 ， 用三氯甲烷作 溶剂 ， 合 成 了 3种 不 同结 构 的 苯 二 氧 基 二 乙 酸 C H O C H C O O H 。分别 以油酸钠 、 十二 胺和 丁黄药为浮选捕收剂 ， 考察 了苯二氧基二乙酸对方 解石 、 一水硬铝石 和黄铁矿 的抑制性能。苯二氧基 二乙酸的抑制能力较强 ， 对 3种矿物 的抑制性能大 小顺序为方解石 一水硬铝石 黄铁矿 ， 可作为 方解石等含钙 、 镁 脉石矿物 的有效抑 制剂 j 。氧 肟酸淀粉和氧肟酸聚丙烯酰胺两种高分子药剂对铝 土矿中一水硬铝石 和高岭石的浮选表明 氧肟酸淀 粉在酸性条件下对一水硬铝石有较强的抑制作用 ， 而对高岭石有活化现象 ； 氧肟酸 聚丙烯酰胺在整个 试验 p H值范围内对两种矿物均有活化作用。两种 大分子药剂属于阴离子 型。动电位测定结果表 明， 它们在带负电的高岭石 、 一水硬铝石表面吸附 ， 使其 动电位负性增加 ， 表 明药剂与矿 物存在氢键力或化 学作用力 。由于在一水硬铝石表 面， 氧肟酸淀粉可 以罩盖十二胺捕收剂 ， 增加矿物表面的亲水性 ， 从而 对其产生抑制作用 。而线型氧肟酸聚丙烯酰胺在矿 物表面上为卧式吸附 ， 其分子链 上的负电区能够增 加阳离子 的吸附 ， 从而活化矿物的浮选 。有低分 子量 的有 机 药 剂 二 甲 基 二 硫 代 氨 基 甲 酸 钠 ， 衄 K 存在时， 磁黄铁矿对丁基黄药的吸附量大幅 度降低 ， 使其可浮性减弱 。在这种情况 下， 约 6 0 ％ ～ 7 0 ％的仅能使矿物表面弱疏水化 的 衄 K吸 附 在磁黄铁矿表面上形成了较大的复盖层， 从而降低 疏水性强的丁基黄药在矿物表面上的吸附量， 降低 磁黄铁矿 的可浮性 引。 1 ． 3 生物浮选 生物浮选可定义为将微生物作为药剂 ， 使矿物 选择性分选的过程。微生物细胞表面或代谢产品中 存在的非极性基 烃连 和极性基团 羰基 、 羟基 、 磷 酸基团等 使得微生物培养液具有表面活性剂 分子 的类似特性。 目前 ， 没有发现针对生物浮选 的特定 工艺过程或设备 ， 往往采用与常规浮选相同的方法 ， 只是用微生物作为药剂来调节浮选性能。根据他们 的作用 ， 笔者将它们分为生物捕 收剂和生物调整剂 两大部分来介绍 ， 生物絮凝剂也包括在生物调 整剂 部分。 1 ． 3 ． 1 生物捕收剂 生物捕收剂要有一般捕 收剂的结构特点 ， 即极 性基团和非极性基团 ， 非极性基团要保证较 高的疏 水性。 目前 ， 相对于生物调整剂 ， 生物捕收剂的报道 少得多。 草分枝杆菌广泛存在于土壤和植物叶子 ， 无毒 ， 具较高的负电性和疏水性 。它的细胞壁的组成和性 质类似于常规赤铁矿捕 收剂 ， 可作为赤铁矿捕 收剂 使用。草分枝杆菌与常规赤铁矿捕 收剂 石油磺 酸 钠和油酸钠 的对 比试验 表明 ， 草 分枝杆菌对微 细 粒赤铁矿的捕收能力 明显 比常规 赤铁矿捕 收剂强 ， 在 中性偏酸性环境中较好 ， 它主要是通过“ 架桥” 作 用实现赤铁矿絮凝再 浮选 的 。草 分枝杆菌对煤 的作用主要是絮凝疏水捕收作用 ， 用草分枝杆菌浮 选煤时 ， 在最佳试验条件下， 煤的全硫脱除率和灰分 脱除率可分别达到 7 0 ％和 7 5 ％I 3 4 ] 。非病源性疏水 45 维普资讯 总第 3 5 5期 金 属 矿 山 2 0 0 6年 第 1期 暗红球细菌 R ． O p a c u s 是一种化能有机营养菌， 具 有高疏水性 。作为赤铁矿 一石英体系中的浮选捕收 剂， 虽然随细菌用量的增加 ， 这两种矿物回收率均增 加， 但对赤铁 矿 的 回收率 要大 得多 ， 在一 定 p H 范 围， 可选择性浮选赤铁矿颗粒 。 1 ． 3 ． 2 生物调整剂 氧化铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌通常用于生物浸 出， 它们也可用于选择性浮选 。3个菌种 氧化亚铁 硫杆菌 、 氧化硫硫杆 菌和球 形红假单胞 菌 对煤 中 黄铁矿表面润湿性 的影响 比较结果表明 ， 在所选 择 的这 3种细菌中， 球形红假单胞菌具有 良好抑制 黄 铁矿的作用 ； 此外 ， 生物抑制作用是一个复杂的动态 过程 ， 细菌抑制黄铁矿上 浮的机理不仅与菌体吸附 在黄铁矿表面有关 ， 还 可能与菌体及其解离物质 参 与改变反应体系的气液 、 液 固自由能有关 J 。在氧 化铁硫杆菌和被黄铜矿驯服 的异养型细菌 P ． 多粘 芽胞杆菌细胞存在时 ， 黄药浮选黄铁矿的反应被 抑 制 ， 而黄铜 矿 的浮选 却不 受影 响 。对伊 朗 S a r c h e s h m e h铜矿用氧 化铁硫 杆菌可选 择性抑制黄铁 矿， 可使黄铁矿 回收率降低 5 0 ％ 多 ， 而对黄铜矿 等 其他硫化矿没什么影响 引。另一种常用生物浸 出 菌氧化硫硫 杆菌 T ． t ． 菌 可选 择性地吸 附在方 铅 矿上 。在方铅矿和闪锌矿 表面上 的吸附数量与 p H 无关 ， 但是 ， 细菌细胞在方铅矿上 的吸附量比在 闪锌 矿上的吸附量高 1 个数量级 ， T ． t ． 菌在方铅矿 和闪 锌矿上的吸附等温线表现为兰格缪 尔特性 。方铅矿 和闪锌矿的等电点位于 p H2附近 ， T ． t ． 菌的等电 点位于 p H 3附近。与 T ． t ． 菌作用后 ， 矿物的等电 点 向高 p H偏移 ， 这表明细菌在矿物表面上特性 吸 附。闪锌矿与T ． t ． 菌作用后不影响浮选 回收率 ； 而 方铅矿的浮选几乎完全被抑制。它们的人工混合样 分离表明， T ． t ． 菌存在时 ， 可以优先浮选 闪锌矿 。 多粘芽胞 假单 胞 菌 P P菌 ， P a e n i b a c i l l u s p o l y my x a 与铁矿石中的矿物石英和高岭石作用后使 其 具有更高的疏水性 ， 而使其它矿物变得更亲水 ， 可以 浮选或选择性絮凝从铁矿石 中分 出二氧化硅和铝硅 酸盐。P P菌作用后的赤铁矿 、 刚玉和方解石表面上 细菌多糖 占主导地位 ， 而在石英和高岭石表面上 蛋 白质 占主导地位， 因而使矿物表面性质发生不同变 化 。方铅矿和闪锌矿 与多粘芽胞杆菌代谢物 之 间的相互作用研究表明， 在 p H6～7范围内， 代谢 物的碳水化合物在闪锌矿上的吸附密度最大， 而在 方铅矿上的吸附密度随 p H升高而一直增大。相反 ．46 ． 地 ， 细菌蛋白质在两种矿 物上的吸附密度 随 p H升 高而连续降低。代谢物的两种组分对方铅矿的吸附 亲合力 比对闪锌矿要高。矿物经代谢 物处理后 ， 其 电泳迁移率向负值小的方向变化， 并且其值与作用 时间长短有关。有趣的是 ， 在生物处理后 ， 闪锌矿等 电点向 p H高的方向偏移 ， 但是方铅 矿的等 电点不 变化。方铅矿与闪锌矿人工混合物的生物浮选和絮 凝表明， 在适 当条件下， 代谢物使方铅矿选择性抑制 和选择性絮凝 。 1 ． 4 泡沫中分选 S I F 粗粒浮选新方法 泡沫中分选 S I F 技术是基于将 矿浆直接给入 液体介质表面上 的泡沫层 中。泡沫相分选在 2 O世 纪 7 O年代早期在前苏联第一 次试验。原理是将调 过浆的给料送 入泡沫 1 5 0～ 1 0 0 0 a m深 的介质顶 部 ， 疏水性的粒子 留在泡沫的上层 ， 亲水性的粒子随 给料水冲走。优点在 于大的气 一液界面 ， 给料通过 泡沫的时间长 ， 紊流度低 ， 矿物粒子吸附在几个气泡 上而不是一个气泡上 ， 粒 子的湿周长。这些都有利 于粒子与气泡的作用 ， 适合 于粗粒 回收。据称能有 效分离的粒度 5～ 1 0倍于机械浮选机的极限粒度。 主要的缺点是对细粒级高岭石 伊利石 叶蜡 石 ， 这与 A l O断裂键数 目以及 A l O断裂键数 目 与 s i O断裂键数 目的比值减小顺序基本一致 。阳 离子捕收剂在矿物表面上的吸附作用主要为静电作 用 ， 可用反 浮选 分离 含铝硅 酸盐 矿物 和一 水硬 铝 石_ 7 。六偏磷酸钠在低用量 条件 下 ，对高岭 石的 抑制作用大于对一水硬铝石 ， 可 以实现铝土矿的正 浮选脱硅 ； 而在高用量的条件下 ，六偏磷酸盐对一 水硬铝石的抑制作用很强 ， 对高岭石的抑制作用与 低用量条件相比没有 明显变化 ，因而可 以实现铝土 矿的反浮选脱硅 。一水 硬铝石 的另一有效 抑制 剂为 阳离子聚丙烯酰胺。一水硬铝石表面活性 A J 原子数量多 ， 易与酰胺基团结合 ，导致 阳离子 聚丙 烯酰胺中的季铵基团定向排列在一水硬铝石表面的 外面 ， 阻止大部分十二胺阳离子吸附在其表面 ， 并增 大一水硬铝石 的 亲水 性 ，抑 制 了一水 硬铝石 的上 浮， 而阳离子聚丙烯酰胺对十二胺 浮选 高岭石影响 很小 。因此 ， 在 p H 5 ． 5～8 ． 5的范围内， 以十二胺 醋酸盐为捕 收剂时，可反浮选分离高岭石和一水硬 铝石 。在季铵盐捕 收剂体系 中，氟化钠 可活化 层状硅酸盐矿物高岭石 、 伊利石和叶蜡石 的浮选 ， 而 对一水硬铝石的浮选没有影响 ， 可 以作为铝土矿反 浮选的有效调整剂 。氟化钠在矿物表面上发生特性 吸附作用 ， 显著降低硅 酸盐矿物 的 Z e t a电位 ， 而对 一 水硬铝石 的电位影响不大。氟离子扩散至硅酸盐 矿物颗粒内部 ， 使得其 在硅酸盐矿物颗粒上的吸附 量很高 ， 而只在一水硬铝石表面发生较低量的吸附。 氟离子在硅酸盐矿物颗粒的表面和 内部的高吸附量 显著降低矿物的动 电位 ， 增 强捕 收剂 与矿物的静电 作用 ， 从而起 到活化作用 【 7 6 ] 。油酸钠作捕 收剂时 ， 草酸钠 、 柠檬酸钠对高岭石 和一水硬铝石有抑制作 用 ，水杨酸钠 、 乳酸钠 只对高岭石有抑制作用 ， 4种 调整剂对叶蜡石可浮性均无影响 7 J 。此外 ， 在浮选 药剂部分所述 的铝土矿浮选捕 收剂和抑制 剂的研 究 ， 在此不再赘述。 对实际铝土矿的浮选 ， 脱除有害矿泥是实现铝 土矿反浮选脱硅的关键 。添加高效分散剂实现选择 性脱泥是较有效途径 ， 碳酸钠是众多分散剂中最有 效的分散剂 。可在磨矿过程 中添加碳酸钠 ，实现矿 泥的选择性脱除。脱泥后反浮选精矿铝硅比提高 了 0 ． 3 2、 A 1 2 0 回收率提高 了4 ． 3 2 个百分点 ；同时大大 降低了药剂用量 引。 2国内浮选工业实践进展 2 ． 1 柿竹园法 柿竹园钨 、 铋 、 钼 、 萤石复杂多金属矿 ， 矿物种类 多， 共生关系密切 ， 属难选矿石。选矿工艺技术是制 约该基地矿 产资源有效开发利用 的瓶颈 。1 0年的 科技攻关研制成功 的以主干全浮流程为基础 、 以螯 合捕收剂为核心 的综合选矿新技 术柿竹 园法 ， 很好地解决 了该矿石 的选矿技术难题 ， 于 2 0 0 0年底 完成工业试验 ， 并成功地应用于柿竹园 1 0 0 0 t ／ d选 厂 的工 业生 产 。 2 ． 2 载体浮选 矿泥系列引进砂矿可以起到载体浮选作用 ， 由 中南大学 、 凡 口铅锌矿开发的新技术利用浮选 4 9 维普资讯 总第 3 5 5期 金 砖 2 0 0 6年第 1期 体系中同类矿粒的粗粒效应与载体作用 ， 利用常规 浮选设备实现了细粒矿石的浮选 回收， 并将该技术 用于工业生产。针对硫化铅锌矿 ，以原矿作为粗粒 载体加入至矿泥系统 的技术方案 ， 与矿泥单独浮选