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[科普中國]-浮選原理

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浮選原理研究的中心是礦物的可浮性,它是以礦物表面的物理化學性質(zhì)為基礎,討論相界面現(xiàn)象與礦物可浮選性的關系。有了這些基礎知識作為指導后,就能對浮選過程進行分析,掌握各種礦物間分離的條件,確定適宜的工藝流程,以獲得較高的數(shù)量、質(zhì)量指標。1

簡述浮選原理是利用礦物表面物理化學性質(zhì)的不同來分選礦物的選礦方法。工業(yè)上廣泛應用的是泡沫浮選,它的特點是有用礦物選擇性地附著在礦漿中的空氣泡上,并隨之上浮到礦漿表面,達到有用礦物與脈石的分離。

浮選前礦石要磨碎到符合浮選所要求的粒度,使有用礦物基本上達到單體解離以便分選。并添加浮選藥劑。浮選時往礦漿中導入空氣,使形成大量的氣泡,于是不易被水潤濕的,即通常稱之為疏水性礦物的顆粒附著在氣泡上,隨同氣泡上浮到礦漿表面形成礦化泡沫層;而那些容易被水潤濕的,即通常稱之為親水性礦物的顆粒,不能附著在氣泡上而留在礦漿中。將礦化泡沫排出,即達到分選的目的。

一般是將有用礦物浮入泡沫產(chǎn)物中,將脈石礦物留在礦漿里,這種浮選通常叫正浮選。但有時卻將脈石礦物浮入泡沫產(chǎn)物中,將有用礦物留在礦漿里,這種浮選叫反浮選。

如礦石中含有兩種或兩種以上的有用礦物,其浮選方法有兩種,一種叫做優(yōu)先浮選,即把有用礦物依次一個一個地選出為單一的精礦;另一種叫混合浮選,即先把有用礦物同時選出為混合精礦,然后再把混合精礦中的有用礦物一個一個地選分開。

浮選應用范圍特別廣泛,絕大多數(shù)的礦石都可用浮選法處。有色金屬(銅、鉛、鋅等)礦石90%以上是用浮選法選別。

浮選法的選分效率比較高,它能有效地將品位很低的礦石選成為高品位的精礦,特別是對于細粒嵌布、成分復雜的礦石,采用浮選法處理時,常常可取得較好的選分效果。但浮選法必須使用浮選藥劑,所以它的選礦成本與重選法和磁選法相比較,一般要高些。2

基本原理浮選原理主要是根據(jù)液體表面張力的作用原理,使污水中固體污染物黏附在小氣泡上。當空氣通入廢水時,廢水中的細小顆粒物共同組成三相體系。細小顆粒黏附到氣泡上時,使氣泡界面發(fā)生變化。顆粒能否黏附于氣泡上與顆粒和液體的表面性質(zhì)有關。親水性顆粒易被水潤濕,水對它有較大的附著力,氣泡不易把水推開取而代之,這種顆粒不易黏附于氣泡上而除去。而疏水性顆粒則容易附著于氣泡而被除去。

各種物質(zhì)對水的親疏性,可用它們與水的接觸角θ(以對著水的兩切線夾角為準)來衡量。接觸角θ90°的為疏水物質(zhì)。

若要用浮選法分離親水性顆粒(如紙漿纖維、煤粒、重金屬離子等),就必須投加合適的藥劑——浮選劑,以改變顆粒表面性質(zhì),使其改為疏水性,易于黏附于氣泡上。同時浮選劑還有促進起泡的作用,可使廢水中的空氣形成穩(wěn)定的小氣泡,以利于氣浮。

浮選劑的種類很多,如松香油、石油及煤油產(chǎn)品,脂肪酸及其鹽類、表面活性劑等。對不同性質(zhì)的廢水應通過試驗選擇合適的品種和投加量,也可參照礦冶工業(yè)浮選的資料。

形式浮選法的形式比較多,常用的浮洗方法有加壓浮選、曝氣浮選、真空浮選以及電解浮選和生物浮選法等。

(一)加壓浮選法

加壓浮選法,在國內(nèi)應用比較廣泛。幾乎所有的石油煉廠都是采用這種方法來處理廢水中的乳化油,并獲得較好的處理效果。出水中含油量可以達10mg/L~25mg/L。

其操作原理:在加壓的情況下,將空氣通入廢水中,便空氣溶解在廢水中達飽和狀態(tài),然后由加壓狀態(tài)突然減至常壓,這時溶解在水中的空氣就成了過飽和狀態(tài),水中空氣迅速形成極微小的氣泡,不斷向水面上升。氣泡在上升過程中,捕集廢水的懸浮顆粒以及膠狀物質(zhì)等,一同帶出水面。然后從水面上將其去除。

加壓浮選法的工藝流程有兩種:一種為全部廢水加壓流程;另一種為部分廢水加壓流程。

(二)曝氣浮選法

曝氣浮選法是將空氣直接打入到浮選池底部的充氣器中,空氣形成細小的氣泡,均勻地進入廢水;而廢水從池上部進入浮選池,與從池底多孔充分器放出的氣泡接觸,氣泡捕集廢水中顆粒后上浮到水面,由排渣裝置刮送到泥渣出口處排出。凈化水通過水位調(diào)節(jié)器由出水管流出。

曝光浮選法的特點是動力消耗最小,但由于氣泡較大,而又很難均勻,故浮選效果略差些,同時操作過程中,多孔充氣器需經(jīng)常進行清理防止堵塞,這給操作帶來不便。

(三)真空浮選法

該法是使廢水與空氣同時被吸入真空系統(tǒng)后接觸;一般真空度為27kPa~40kPa,在真空系統(tǒng)內(nèi),空氣泡會大量產(chǎn)生,氣泡攜帶廢水中的顆粒物質(zhì)浮于水面,即可去除。

這種方法多用在油料生產(chǎn)工業(yè)廢水的治理方面,去除抽脂懸浮物效果較好,便于管理,但運轉(zhuǎn)動力費用較高,機械轉(zhuǎn)動部分運轉(zhuǎn)不夠穩(wěn)定,因此,國內(nèi)采用的不多。

(四)電解浮選法

電解浮選法,是對廢水進行電解,這時在陰極產(chǎn)生大量的氫氣。氫氣泡直徑很小,僅有20μm~100μm,廢水中的顆粒物質(zhì)黏附在氫氣泡上,隨它上浮,從而達到凈化廢水的目的。同時,在陽極電離形成的氫氧化物,又起著混凝劑和浮選劑的作用,幫助廢水中的污染物質(zhì)上浮或下沉,有利廢水的凈化。

電解浮選的優(yōu)點是產(chǎn)生的小氣泡數(shù)量很大,每平方米的電極可以在1min內(nèi)產(chǎn)生16×1017個小氣泡,在利用可溶性陽極時,浮選過程和沉降過程可結合進行,裝置簡單。這是一種新的廢水凈化處理方法。

(五)生物浮選法

此法是將活性污泥投放到浮選池內(nèi),依靠微生物的增長和活動來產(chǎn)生氣泡(主要是二氧化碳氣泡),廢水中的污染物粘附在氣泡上浮漂到水面,加以去除,使水凈化。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學