《选矿学》（浮游选矿）授课教案.doc

黑龙江科技学院 备课笔记 第 １ 页 第 1 次课 授课时间 2002 年 2 月 20 日 章节及主要内容 第一章 绪论及浮选中的液相及气相 第一节 液相及其性质 第二节 气相及其性质 重点内容 气相、液相的结构及性质 难点内容 液相结构及性质 参考资料 浮选理论与实践、浮选 浮选理论与工艺 教学手段 课堂教学 扩展内容 教学后记 绪 论 一、浮选及浮选过程 浮选浮游选矿，重要指泡沫浮选。是按矿物表面物理化学性质的差异来分离各种细粒的方法。 浮选过程在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过程。其实是疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的脉石矿物留在水中，从而实现，从而实现彼此分离。 二、浮选发展简介 在古老的金银淘洗加工过程中，人们已认识到利用矿物的天然疏水性或亲水性（亲油性）的不同来提纯矿物原料。 浮选作为一种工业规模的选圹方法出现，在国外大约是在19世纪末叶。在我国，解放前只有少数几座有色金属和石墨浮选厂。大部分分布在东北和安徽。 １、 全油浮选法 根据各种矿物亲油性及亲水性的不同，加大量油类与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的亲油矿物刮去，面亲水性的矿物仍留在矿浆中，从而达到分离矿物的目的。早期工业浮选的先驱。 ２ 、表层浮选法 在工业上的应用出现于1892年，将磨矿干粉小心轻轻撒布在流动的水流表面，疏水性矿物不易被水润湿依靠表面张力面漂浮水面上，聚集成薄层，成为精矿；易被水润湿的亲水性脉石流入水中作为废弃尾矿排出。 ３、泡沫浮选法 1877年出现选别石墨的泡沫浮选专利，水煮沸水蒸气气泡。1886年出现化学法产生气泡进行浮选专利，气泡作为载体。 20世纪初，出现原始的泡沫浮选法，使浮选法向前推进一步，并出现了许多形式的泡沫浮选法。 （1）气体浮选法 （2）电解浮选法 （3）真空浮选法 （4）正压力浮选法 （5）机械充气搅拌浮选法 ４、药剂在浮选法发展过程中的作用 在浮选法发展过程中，药剂的应用和发展起了巨大的作用。 ５、浮洗应用的发展 各类浮选药剂的发展与在产实践中的其体应用，以及浮选工艺的新发展，使浮选效率大为提高，使浮选的应用范围日益扩大；由于浮选设备类型增多，设备不断更新且日益大型化，浮选厂的规模越来越大，处理矿量日趋增多。此外，浮选生产的发展和近代测试在浮选理论研究中的应用，致使对许多理论问题的认识日益深化。 三、浮选在矿物加工业中的作用与意义 １、浮选在矿物加工业中的重要性 （1）浮选的适应性强 （2）浮选的效率高，且适于处理细物料 （3）有利于对矿产资源的综合回收 ２、浮选法的缺点 主要是成本高，易污染矿山\环境 （1）需要较细的磨矿粒度细化 （2）使用各类药剂 （3）影响因素多，操作控制动手术要求较高 （4）产品脱水率较低，过程复杂。 第一节 液相及其性质 浮选是一种湿法分选过程，水及水中溶解的各种离子对矿物的表面性质，浮选药剂的物理化学性质都有极大的影响。 本章重点液体的一般性质和水的基本性质。 一、液体中质点排列的近程有序性 在每个分子周围由于分子间力的作用，其它分子可以出现类似晶体的有规则排列。而随距离的大，逐渐破坏直至消灭。即液体中分子有规划排列仅限于近程，近程有序。因此，液内的质点分布是介于完全不规则（即气态）和完全规则（即混合态）之间的一种中间过渡状态。促使液体内质点产生近程有序性的作用力比较复杂。此不作深究深究。 二、液体的表面张力和表面能 上节讲，固体表面的质点和内部质点所处环境状态不同，能量状态亦不尽相同，液体也有类似情况。 液体分子间存在着很大的内聚力（引力）。 液体内部的任一分子，各种引力相得补偿，合力为零。而液体表面层的分子，由于气体内不受引力的作用，使其所变到的向内部的引力不能得到补偿，形成合力P。在液体表面形成了一层向下挤压的表面膜，以缩小表面，即 形成表面引力。 一个分子如果要从液体内部迁移到液体表面，必须克服液体内部的合力。因此，液面上的分子比液体内部的分子具有过剩的能量，即为表面自由能（表面能成界面能）。 表面能等于液体内部分子迁移到表面并把位于表面分子移开所消耗的功，也就是增加液体单位新表面所需消耗的功。由于增加体系的表面需要作功，需要增加体系的总能量，根据能量最小原理，液体尽可以能收缩，以减少自己的表面积。 表面张力与单位面积上表面能（比表面能）的数值相等，但单位不同。表面张力δN/cm 表面能J/cm2.δ.γ，设一液体的表面积S，总表面的自由能w＝δS。 三、水分子的结构及基本性质 分子式H2O. 结构三个原子核构成两个质子为底的等腰三角形。氧原子的两个杂化轨道与氢成键，形成两个正电中心。而两个独对电子不成键，形成两个负电中心。构成四面体结构。电荷集中于四面体的四个顶部“四极”。 偶极正、负电荷中心较远，使水分子里具有较强的偶极矩。属强极性分子。称水分子为水偶极子。 基本性质 （1）4℃时水的密度最大。4℃为略高于冰点； （2）具有很高的价电常数； （3）具有很高的溶解能力； （4）导电率低，但对其它化合物有较大的电极能力； （5）有较疝的偶极矩，缔合作用强； （6）有形成氢键的特性。 四、水对浮选过程的影响 1、水分子之间的缔合作用 （1）氢键缔合 由于水分子的四极结构，每个分子都能和邻近的四个水分子通过氢键缔合形成四面体笼架（腔架）结构，此外还有“固体水---冰的结构”和“闪动簇团”模型。这些特征对浮选过程均有影响。以后再讲。 （2）偶极缔合 水偶极子的单分子缔合，在定向效应，色散效应和诱导响应作用下，水分子缔合。即分子按一定形成相互聚合成聚合体。 2、水分子与矿物表面的作用 水分子是强极性分子，即可以合极性表面作用，作用的结果是矿物表面水化或湿润，严重影响矿物与气泡的接触过程。 3、水的溶解能力 水的溶解能力在浮选过程中是有相当重要的作用，从而改变矿物表面的化学组成，界面电性，液相的化学组成而改变，近而改变矿物在浮选过程中的行为。 溶解过程是复杂过程，并伴随着复杂的化学反应，所以在浮选过程中应非常注意水对矿物的作用，水质情况及其离子对浮选的影响。 影响溶解的因素较多，液体中的离子组成，温度及粒度。 第二节 气相及其性质 浮选中所用的气相主要是空气，起到载体作用。 一、空气的组成及溶解度 空气是混合物，典型的非极性物质，是有对称的结构。易合非极性表面结合。 21％O2、78％N2 、0.9％Ar氩、0.04CO2及少量的其它气体和水蒸气。 水中溶解度顺序CO2 O2 Ar N2 空气在矿浆中的溶解度与压力、温度和水中溶解的其他物质的浓度有关。对浮选有意义的是压力与溶解度的 关系。 享利定律温度一定，混合气体中的每一组分的溶解度，随着其分压的增加而增加。 溶解度q＝KP。 温度与溶解度的关系qKT-1。 其他物质的浓度与q的关系qKC-1。 二、气相在浮选中作用与影响 作用 （1）载体作用主要组分能活跃地被吸附在矿物表面产生特殊作用，并直接影响矿粒的可浮性。 （2）活化剂作用其中最活跃的是氧。