选矿学
第五篇 浮选
贵州大学矿业学院
张覃 教授
课程的内容安排
? 第一章 浮选基本概述
? 第二章 浮选理论
? 第三章 浮选药剂
? 第四章 浮选设备
? 第五章 浮选工艺
? 第六章 典型浮选流程
学 习 方 法
?理论联系实际
?天道酬勤
?善于思考，要多问, 为什么？,
?动手做实验，不怕吃苦
相关的课程
,物理化学,, 表面化学,
,胶体化学,, 流体力学,
,无机化学,, 有机化学,
,矿石学基础,, 分析化学,
参考资料
?, 国外金属矿选矿,
?, 矿冶工程,
?, 浮选过程的物理化学, ―― 冶金工业出版社,
?, 国外选矿快报,
?, 化工矿物加工与利用,
?, 选煤技术,
?, 煤炭加工与综合利用,
?, 有色金属, （选矿部分） 1983
?, 浮选, 北京：冶金工业出版社
?, 选矿药剂概论, --邓玉珍,北京：冶金工业出版社
?, 浮选过程物理化学基础, --格列姆博茨基，北京：冶金
工业出版社
?, 晶体的结构及晶体的性质,
?, 浮选药剂, ―― 见伯熙,
?, 浮选药剂作用原理及应用, ― 王淀佐, 北京：冶金工业
出版社
?, 浮选溶液化学, ― 王淀佐
成绩评定
? 1、平时作业占 5%
? 2、平时提问占 5%
? 3、实验课（包括实验报告）占
20%
? 4、考试成绩占 70%
第一章 浮选基本概述
?第一节 浮选及浮选过程
?第二节 浮选发展历史
?第三节 浮选的特点
?第四节 浮选法在选矿中的地位
? 第五节 浮选在贵州矿业发展中的地位
1、什么是浮选？
?浮选是利用矿物表面物
理化学性质的差异,使矿
物颗粒选择性地向气泡附
着的选矿方法。
? 对浮选有较大影响的
表面性质主要有：湿润性、
电性、吸附、氧化、溶解、
分散、絮凝等等。
第一节 浮选及浮选过程
2 老的浮选概念
主要有三种：
1 全油浮选,1860年由英国人 Willian Haynis首先取得专
利权。
分选作用主要在油 -水界面发生，疏水矿粒进入油相，
亲水矿粒进入水相。 1898年这种工艺用于工业生产。
2 表层浮选,1907年由马克魁斯通（ Macquiston）首先取
得专利权。
分选作用主要在水 -气界面发生，疏水矿粒浮在水面
上，亲水矿粒沉入水中。
? 以上两种浮选因其是在两相界面发生，因此又称为界
面浮选。
3 泡沫浮选,1902年由 Potter首先取得专利权。
分选作用主要在气 -水 -固三相界面发生，疏水矿粒念
附气泡上浮，亲水矿粒留于水中。
泡沫浮选是一个将细粉碎后的有价矿物与其共生的
脉石分离的过程。该过程是建立在经过适当准备的
表面对气泡的亲和力的基础上的。将空气引入矿浆
产生气泡，矿浆由细分散于水中的矿石形成，矿浆
的水中含有起泡剂。对气泡有特殊亲和力的矿物上
升到表面进入泡沫，于是与被水湿润的那些矿物分
离开。在选矿过程中，矿石必须首先被粉碎，使共
生的有价矿物成份从无用的脉石物质解离出来。颗
粒粉碎，通常达到大约 208μm（ 65网目），将矿物
粉碎到这样的粒度，以便可以容易地被气泡升举。
3 矿物的浮选 过程 （矿物是怎样浮选的）
碎磨 — 搅拌槽（加药剂，矿物颗粒与药剂作
用） — 浮选机（搅拌使矿浆悬浮，产生细小气泡）
携带矿粒升到矿浆表面完成浮选分离 (正浮选工
艺：矿化泡沫即精矿，槽底物即尾矿；反浮选工
艺：矿化泡沫即尾矿，槽底物即精矿） — 产品脱
水（浓缩、过滤、有时也干燥）
? 矿物的浮选过程是在固 （ 矿物 ）, 液 （ 水 ）
和气 （ 气泡 ） 三相界面上进行的, 进行这一过程
的关键在于：矿物表面性质 （ 润湿性 ） 差异, 从
矿浆中析出足够量的稳定而细小的气泡；有用矿
物 （ 欲浮矿物 ） 有充分的机会与气泡群碰撞, 并
牢固地粘附在气泡上被浮到矿浆的表面, 脉石矿
物虽有机会与气泡碰撞, 但不粘附, 遗留在矿浆
中, 在这里气泡是分选的媒介, 同时又是运载工
具 。
第二节 浮选发展历史
? 自 1906年发布第一个具有现代泡沫浮选特征的专利
（ Sulman and pickard,美国专利 8351201/1906）至今
已有 近百年 的历史。
? 现在泡沫浮选已成为最重要的和应用最广泛的一种选矿
方法。可应用于以前认为没有工业利用价值的低品位的
及结构复杂的矿物。最初用于 硫化矿物,逐渐发展到用
于 氧化矿物 和某些 非金属矿物 和 煤炭、石墨 等。以至扩
展到环保、化工、食品、材料、医药、生物等领域。但
是常规的泡沫浮选有其局限性，它的有效分选粒度基本
上在 0.3~0.01mm（对煤炭 0.5~0.03mm）超出此粒度范
围泡沫浮选的效果很差。
? 大于 0.3～ 0.5mm的颗粒，其它物理分选法有
较好的适应性。近年发展起来的泡沫分离法
（ foam fractionation）对 0.5～ 1.0mm的颗
粒具有良好的应用前景。
? 小于 0.01~0.03mm的微细颗粒迄今也已有一
系列成功的分选工艺，近年来利用相界面实
现分选的工艺过程发展到可以分离胶粒、离
子、分子等更微小的颗粒领域，如电泳分离、
离子浮选等。
浮选领域的进展
? 近二三十年来, 浮选领域的进展是：
? 1,浮选机的不断改进和大型化
? 2,新药剂, 新工艺不断涌现
? 3,浮选理论的研究不断深入
追溯浮选的发展历史，主要经历了四个阶
段：
⑴ 1860年～ 1902年，全油浮选法为主要时期，
效率底，耗油大。
⑵ 1902年～ 1912年，除全油浮选外，出现了表
层浮选和泡沫浮选，并在方法砂锅内不断改进、
完善。
⑶ 1912年～ 1925年，是泡沫浮选与其他浮选竞
争，并取得优势的时期。这一时期内：人们通
过生产实践和反复的比较发现，由于气泡的引
入是矿粒分选效率大为提高，尤其是 1910年机
械搅拌式浮选机的制造成功,1912年正式投入
使用以后，人们开始偏向使用泡沫浮选。
二 浮选发展历史
同时，随着化学工业的发展，人们开始设
想用化学试剂来改变矿物的可浮性，因而浮选
药剂业不断地得到了发展。
比较重要的有,1913年发现重铬酸钾用于
抑制方铅矿；硫酸铜活化铅锌矿； 1921年采用
有机化合物作捕收剂； 1922年用氰化物作抑制
剂抑制硫化矿； 1924年用脂肪酸作氧化剂的捕
收剂； 1925年黄药的合成并作为硫化矿的捕收
剂，使得泡沫浮选的分选效率大大优于全油浮
选和表层浮选。从而摆脱了竞相争艳的局面，
以至于当我们现在谈到浮选是一般都是指泡沫
浮选
二 浮选发展历史
⑷ 1925年至今，是泡沫浮选在理论与实践上蓬勃
发展时期。 1930年起，对各种矿物的可浮性开始
进行全面的研究； 1940年前后开始了煤泥的大规
模浮选，使浮选的范围由硫化矿推广到氧化矿、
非金属矿、以及现在的稀有金属矿。由于浮选依
据的是矿物表面性质，而表面性质是多样的，而
且对于每一种矿物之间都必然存在某些差异，更
何况采用了化学药剂的处理，因此，原则上浮选
可以分选自然界中的各种矿物，浮选的生命力及
其广阔的前程也正在于此。近几十年来，浮选已
经不再局限于矿物加工工程，而向其他领域发展，
在化学工业、造纸工业、农产、食品工艺及废水
处理等方面有着广泛的应用。
第三节 浮选的特点
⑴ 应用广泛；
⑵分选效率高、富集比高；
⑶有益于矿产资源的综合利用；
⑷分选粒度细，前途广阔，处理细粒浸染的矿物特别有效。
浮选是资源加工技术中最重要的技术，由于浮选法所
取得依据决定，它的应用前景是极为广阔的，几乎所有的
矿物都可以采用浮选法从矿石中分离出来，同时可加工处
理二次资源及非矿物资源。涉及无机化学、有机化学、表
面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形
成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选
表面化学等交叉学科领域。随着浮选的不断发展，目前，
浮选已不局限于冶金矿山，在化工、造纸、食品、农业、
医药、工业废物、废水诸方面都有着广阔的应用前景。
分选效率高主要可以在以下方面可以看出来,1、
可适于选别低品位矿石，且富集比高，如：辉钼矿浮选，
原矿品位仅为 0.03%，经过浮选可达到 45%左右的钼精矿，
其富集比达 1500。这是用重、磁选法无法达到的指标，
因而，大大扩大了矿物资源的范围，把过去不能开采的
矿床变为有价值的工业矿床。 2、对呈微细粒嵌布的矿石
特别有效，因而解决了许多微细矿粒中有用成份的回收
问题。
浮选方法、依据决定了浮选法有利于处理共生复杂的
矿石，利用它们之间的表面性质的差异，通过人的处理，
可有效地分选多种有用成份。因而对矿产资源的综合利
用是极为有效的方法之一。
分选粒度的下限，浮选中目前定为 10微米，有些比重
大的重矿物甚至可以达到 5微米。
第四节浮选法在选矿中的地位
? 浮选法原则上可选别所有矿石。目前，
每年经浮选处理的矿石已超过十亿吨。
可以肯定的说，浮选法是一种最重要
的选矿方法，预计今后还会得到更广
泛的应用 。
◆ 可选别各种黑色、有色、稀有金属、贵金属矿
物 100多种有用矿物。
◆ 对贫矿、细粒矿、杂矿石有更大适应性。目前，
回收率＜ 60％的项目都被禁止，已从矿业扩展到其
他领域。
◆ 除浮选矿石，目前，浮选广泛应用于冶金、化
工、造纸工业、农产品及食品工业、医药微生物、
工业废物及废水处理等方面。
◆ 冶金工业产品浮选，如铜镍混合矿、炼铜炉渣、
阳极泥等的浮选、锰矿石中伴生 Ag(740g/t)的富集
回收。
? 造纸工业,纸浆废液中回收纤维素、废纸再
生中脱油墨。
? 化学工业,回收肥皂厂的油脂，浮选染料等。
? 农产品及食品工业,从黑麦中分出角麦，牛
奶中分出乳酪等。
? 医药微生物,从水中脱除寄生虫卵，分选结
核杆菌和大肠杆菌等，分离细胞。
? 工业废物及废水 （ 二次资源 ）,
自然矿产的最大特点是数量的有限性和开发的
一次性, 因此, 资源的循环使用, 是最大的节约 。
,三废治理, 环境保护, 是目前全世界共同关心
的问题 。 例如, 我国全国固体废料已堆有 80多亿
吨, 占地 90多万亩, 目前固体废料利用节约 24％,
每年有 76％ 左右的固体废料堆存 （ 引起资源和环
保问题 ） 。 如粉煤灰的综合利用首先得用浮选法
回收碳, 而省内目前是空白, 省外已蓬勃开展 。
以贵铝为例, 目前已堆存 200万吨, 每年排放 15万
吨, 堆场建设费 6元 /吨 。
? 水是人类宝贵的资源, 一般来说, 工业产值每增
长 1％, 工业废水增加 0.65％, 我国水资源不丰富,
人均占水量只相当于世界人均占水量的 25％, 随
着工业的发展, 用水量加大, 排放的污水量会增
加, 反过来又加大了对原有水源的污染 。 因此水
资源的合理利用与污水的治理已成为当务之急 。
CF型超效浮选装置系列便是目前污水处理的有效
设备 。
? 贵州省矿产资源丰富，在贵州这仅占全国总面积
1.84%的地方，至今发现的矿产达 110种以上，发现各
类矿床、矿点 3000余处。其中 76种已程度不同地探明
了储量，全省探明储量的产地达 1338处，这些矿种中
,煤、磷、铝、锑、金、锰, 构成贵州主要的矿产资
源优势。根据全国保有储量对比排序，贵州有 40种矿
产排列全国前十位，其中 29种矿产列第一至第五位，
22种列入第一至第三位。全省已探明矿产价值 3亿万
元以上，人均 8.2万元，居全国第八位，单位国土面
积的矿产潜在价值和人均占有量，高于全国平均水平，
在西部 12省区中居前列，发展矿业在贵州具有广阔的
前景。
第五节 浮选在贵州矿业发展中的地位
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
贵州作为矿业大省，煤、磷、铝、电是我省
四大支柱产业，但是，优势矿产资源却未能得到
充分和合理的开发利用，资源优势未能变成经济
优势，大量的矿产资源流失。
长期以来，我省矿业以采矿为主，为追求短
期效益而采富弃贫、采易弃难，加之浮选技术水
平低、成本高，导致我省矿产资源存在有用成分
回收率低、综合利用率低、储量利用率低等问题，
且大量难选矿产资源成为, 死宝, 而未得到利用，
仅资源回收率就只有国家规定回收指标的三分之
一。我省现阶段矿业发展的状况与一个矿产资源
大省的地位不相称。
目前资源的合理开发、能源的高效利用和生态
环境的改善已成为促进经济和社会协调发展的重
要因素，矿物加工工程正在发挥重要的作用。由
于矿产资源的不可再生性，矿山普遍存在供矿危
机，随着高品位矿产资源不断枯竭，大量低品位
的矿物只能靠矿物加工技术才能得以利用。煤、
磷、铝是我省的支柱产业，也是现实优势资源，
还是我省发展战略的主要依托资源。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
我省煤炭资源储量大、种类全、埋藏浅、煤
质优良，被誉为, 江南煤海,,煤炭储量处在全
国第五位，达 492.48亿吨，煤炭的蕴藏量为江南 9
省之和，含煤地层主要为二叠系上统，含煤面积 7
万平方公里。 2005年我省生产原煤 1.08亿 t，在全
国排第六位，具有明显的区位优势，目前已开发
利用储量占总储量的 12%，后备储量较大。当前，
要发展洁净煤技术，为炼焦工业提供原料，必须
进行选煤，选煤具有很大的经济效益和环境效益，
随着, 西电东送, 作为西部大开发的一项重要战
略措施的实施，发展选煤业可加强我省能源优势。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
? 随着国家对环境保护的重视，特别是对大气中
二氧化硫造成的酸雨污染更为关注，对生产煤层
硫分大于 3%的矿井，逐步实行限产或关停，新建、
改造含硫分大于 1.5%的矿井，应当配套建设相应
规模的煤炭洗选设施，另外,在我国各大、中城市，
以及经济发达地区，一般要求硫分介于 0.5～ 1%，
灰分小于 20%，而从我省煤炭资源赋存情况来看，
大部分原煤的硫分都大于 1.5%，按要求都应配套
建设选煤厂，而目前我省除在建的金佳选煤厂为
动力煤选煤厂外，其余均为炼焦煤选煤厂，在今
后一段时间内将会建设一批选煤厂。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
? 贵州磷矿分布广泛，全省 46个县市均有产出，
以瓮福、开阳、织金最为丰富，现有储量 26亿吨，
占全国总储量的 1/6，排名全国第三位，全省磷
（ P2O5）含量平均达 22%，瓮福磷矿是国内少有的
特大型中低品位磷矿石矿山，是我国目前最大的
磷矿石采选联合企业，磷（ P2O5）平均含量 26%，
现有储量占全省总储量的 1/3。这些矿石都必须
经过选矿才能得到含 P2O5大于 30%的富矿；织金磷
稀土矿 13亿吨的储量（平均品位仅 18%左右），
也因矿物加工技术问题未解决而无法进行伴生稀
土的综合回收；开阳的磷矿石原矿品位一般都在
30%以上，暂时不需要选矿。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
截止 1999年底，我省铝土矿保有储量尚存 4亿吨，
能经济地开发利用的露采储量只有 1亿吨。按国家规
定的回收率，以 2005年达到年产 400万吨矿石的规模
计算，这 1亿吨露采储量尚可满足 25年的需求，我省
非国有矿山资源回收率不足 20%，如果继续用这种方
式，按每年 400万吨矿石的需求量开采，则保有的 1
亿吨露采储量只能维持 5年,5年以后我省的铝业就
成无米之炊了，年产 45万吨的规模的贵州铝厂存在
很大的供矿危机，并且在现有的铝土矿露采储量中,
大部分为 A/S在 5— 6,Al2O3〉 58%的普铝矿石，猫场
的地下矿床,A/S大部分在 8以上，但含硫大于 0.7%，
这类矿石资源难于满足氧化铝拜尔法生产，必须通
过选矿方法脱出矿石中硫化矿和含硅矿物，才能提
高铝土矿的质量，使 A/S达 8— 10，含硫小于 0.5%。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
黄金：贵州是国内首先发现的有工业价值
的微细粒金矿省区，属产金大省，主要有红土
型和卡林型两类金矿，卡林型金矿进一步分为
以沉积岩和火山碎屑岩为容矿岩石两种类型。
现已探明储量 150吨，远景储量 500吨，全
省黄金资源主要以微细粒浸染型原生金矿为主，
除少部分为砂金矿 (如天柱金矿等 )及氧化矿 (如
老万场金矿、紫木凼金矿上部氧化矿 )外,90%
以上属微细粒浸染型原生金矿，它主要分布在
黔西南地区 (136吨 )，目前已发现紫木凼、烂泥
沟、板其、丫它、泥堡、戈塘、苗龙等 7个较大
矿床。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
作为全国黄金十大重要生产基地之一，国
家已把我省列为黄金工业拓展的新基地，制定
了, 北矿南下、东矿西移, 黄金工业布局的战
略转移。我省黄金工业在, 十五, 规划目标中
指出，计划五年内规划投资 109020元，新增生
产能力 6645公斤，确保 2005年产金 21.2万两，
省委、省政府把黄金工业作为可持续发展的新
的经济增长点予以重视和培育,目的就是要通
过发展黄金,振兴地方经济,富民兴黔,投向方
兴未艾的贵州黔西南微细粒金和黔东南岩金的
开发,促使贵州黄金工业实现从资源优势转换
为工业优势和经济优势的战略升级。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
锑矿,30多万吨的储量，主要分布于晴隆、
独山、三都,但是，晴隆的锑矿资源已枯竭，
入选的矿石品位越来越低，氧化率越来越高，
对现有浮选技术提出了更高的要求。
硫铁矿：毕节的硫铁矿资源最为丰富。可以
预计，作为生产硫酸原料的硫铁矿资源的开采
利用将得到较快的发展。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
非金属矿：我省非金属矿丰富且用途广泛，
作为冶金辅助原料矿产的有石灰石、菱镁矿、水
镁石、粘土、叶腊石、石墨、铁矾石、蓝晶石类
矿物、白云石、黄石、水晶石等，其中石灰石、
粘土、石墨、白云石等具有较大的生产潜力，我
省每年有 3万吨的非金属矿开采量，但缺少矿物
加工工程技术人才，非金属矿深加工技术急待提
高和发展，常有, 低价卖出原矿而高价买入加工
产品, 的现象，也有, 一流的资源、二流的价格、
三流的技术, 之说。
今后十年，我国非金属矿将优先发展国内急
需、国际市场畅销、创汇率高的产品，包括：饰
面石材、高岭土、石墨、膨润土、重晶石、石棉、
石膏、硅灰石。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
工业废渣：目前资源的合理开发、能源的
高效利用和生态环境的改善已成为促进经济和
社会协调发展的重要因素，我省每年排放工业
废弃物 3000万吨,(其中化工渣占 500— 600万
吨 )，累计占地近 900万平方米。以粉煤灰为例，
我省粉煤灰的年排量将近 400万吨,粉煤灰综合
利用率仅 30%左右，而在上海等地区已超过 100%，
粉煤灰原灰供不应求 (80— 90元 /吨 )，而贵阳电
厂的粉煤灰仅 10元 /吨，贵州铝厂的粉煤灰则为
0元 /吨。由于锅炉的燃烧方式不同，湿排粉煤
灰中未燃尽碳含量很高，常达 20%以上，不能综
合利用，这就需要浮选技术来进行分选，才能
资源化和建材化。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
城市垃圾：城市垃圾每年以 10%
的速度增长，其处理在很大程度上
也取决于矿物加工技术。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
西部大开发提出要利用自然资源优势，发展特
色经济和优势经济，特别是科学合理地开发利用和
有效保护矿产资源和能源，变矿产资源优势为经济
优势，这预示着我省的矿业生产在今后相当长的一
段时期内将有长足的发展，这同时要求我省的矿业
技术必须紧紧跟上经济发展的步伐。矿业的发展，
依赖于矿产资源的储量和高效的开采技术及深加工
技术。在中国西部地区外商投资优势产业目录中，
贵州省的 11个优势产业中就有 5个产 业涉及到煤炭、
钛、低品位难选冶金矿、钡盐以及磷矿的加工应用
技术开发及产品生产。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
针对我省矿产资源特点，发展具有贵州特色的浮选技
术，实施将生物技术用于传统矿业，可大大解决环境污染
问题。加强浮选技术，在贵州西部大开发中依靠矿产品产
值作为新的增长点发挥作用，提高社会效益和经济效益。
经过几十年的发展,浮选已从一门纯工程技术向工程科学转
化,目前,浮选的三大理论 (润湿理论、吸附理论及双电层理
论 )已经初步形成。
随着我国工农业的飞速发展，对金属的需求量也越来
越大，而矿产资源属不再生资源，矿业开采的矿床趋势朝
着贫、细、杂方向发展，矿石的分选难度也必将越来越大，
因此，可以预见浮选法的应用前景也将在一定时期内更加
广阔。
四 浮选在贵州的矿产开发中的地位
第二章 浮选理论
本章重点：
矿粒为什么能选择性的向
气泡附着？在什么条件下
发生附着？
第一节 浮选理论之一
------润湿理论
润湿是自然界常见的现象。任意两种流体与固
体接触，所发生的附着、展开或浸没现象（广义
的说）称为润湿过程。其结果是一种流体被另一
种流体从固体表面部分或全部被排挤或取代，这
是一种物理过程，且是可逆的。如浮选过程就是
调节矿物表面上一种流体 (如水 )被另一种流体取
代 (如空气或油 )的过程 (即润湿过程 ) 。
判断矿物表面润湿
性的大小,常用接触角表
示，接触角的大小随着
疏水程度的增大而增加，
颗粒疏水性越高，越容
易被稳定气泡吸附。 接
触角是反映矿物表面亲
水性与疏水性强弱程度
的一个物理量。成为衡
量润湿程度的尺度，它
既能反映矿物的表面性
质,又可作为评定矿物可
浮性的一种指标。
SA SW W A C O S? ? ? ???
?接触角的大小与 固 -气 (γSA),固 -
液 (γSW) 以及 液 -气 (γ WA) 界面的
表面张力有关，平衡状态时如右图所示。
?接触角的定义
?当气泡在矿物表面附着 （ 或水滴附着
于矿物表面 ） 时, 一般认为其接触角处
为三相接触, 并将这条接触线称为, 润
湿周边,, 在接触过程中, 润湿周边可
以是移动的, 或者变大, 或者缩小, 当
变化停止时, 表明该周边上的三相界面
的自由能 （ 以界面张力表示 ） 已达到平
衡, 此时在润湿周边上任一点处, 自液
－气界面经过液体内部到固液界面的夹
角叫, 平衡接触角, （ 简称接触角 ）,
用 θ表示 。
S A S W
WA
C O S ??? ???
γSA Air θ
Solid
γWA
γSW
? 在一定条件下,γwA值与矿物表面性质无关，
可看成恒定值，故 θ的大小取决于 γSA-γsw的差
值大小，若矿物表面与水分子作用活性较高
（亲和力强），致使 γsw很低，同时若空气与
矿物表面亲和力较弱,γSA就高，这样 γSA-γsw
差值就大,cosθ值大，而 θ值小，反映出矿物
表面有较强润湿性（亲水性）。反之，若 γSA-
γsw差值小,cosθ值也小，而 θ值大。反映出矿
物表面亲水性较弱（疏水性强）。极个别的
γSA＜ γsw 表示空气对矿物的亲和力比水大，
这时 θ＞ 900。
? θ是反映矿物表面亲水性与疏水性强弱程度的
一个物理量 。 成为衡量润湿程度的尺度, 它既
能反映矿物的表面性质又可作为评定矿物可浮
性的一种指标 。
理想润湿状态,θ ＝ 0
完全不润湿,θ ＝ 1800
通过实验测得部分矿物的接触角如表 1。
表 1 部分矿物的接触角
矿物名称 θ 0 矿物名称 θ 0
硫 78 黄铁矿 30
滑石 64 重晶石 30
辉钼矿 60 方解石 20
方铅矿 47 石灰石 0～ 10
闪锌矿 46 石英 0～ 4
萤石 41 云母 ～ 0
由表可以看出,大部分矿物是亲水的。
? 表 1所列 θ 值与实际浮选的可浮性次序大致相
当, 故通过对矿物 θ 值的测定与研究, 即可掌
握各个矿物的可浮性, 由表 1也可知, 大部分
矿物是亲水的, 只有少部分为天然疏水的 。
? 一般地,
? θ ＞ 700 矿物天然可浮性好
? θ ＝ 60－ 700 矿物天然可浮性中等
? θ ＜ 600 矿物天然可浮性差
亲水性矿物,θ 小, 比较难浮
疏水性矿物,θ 大, 比较易浮
? 实际生活中表明, 水油不相容, 的现象, 在矿
物的表面性质中也同样存在, 即亲水性矿物不
亲油, 而疏水性矿物则亲油, 这是气泡与油具
有的共同性质 。 由于多数矿物不是自然疏水的,
因此必须在矿浆中添加各种浮选药剂来选择性
地控制各种矿物表面的亲水性, 获得所需要的
矿化能力 。 在浮选过程中加入捕收剂后, 扩大
了有用矿物与脉石矿物之间的这种差异是进行
矿物浮选的基础措施 。
? 在矿物浮选中，为了改变矿物表面的物理化学性
质，提高或降低矿物的可浮性，以扩大矿浆中各
种矿物可浮性的差异，进行有效地分选，所使用
的各种无机和有机化合物，称为浮选药剂。浮选
药剂或用于调节矿浆的浮选性质，或用来改善气
泡的浮选性质，为矿物的分选创造有利条件。
? 原矿 （ 方铅矿, 闪锌矿, 萤石, 石英 ）
? 碎磨
? 碳酸钠：调 PH 7-7.5
? 硫酸锌 +氰化钠 （ 抑制闪锌矿 ）
? 黄药 +黑药 （ 捕收方铅矿 ）
? 松醇油
?
? 碳酸钠：调 PH 8左右
? 方铅矿 硫酸铜 （ 活化闪锌矿 ）
? 黄药 +松醇油
? 闪锌矿
碳酸钠：调 PH 8-9
水玻璃（抑制石英）
油酸
萤石,
尾矿（石英等）
矿物表面键性与润湿性关系
? 经破碎解离出来的矿物表面, 由于晶格
受到破坏, 表面有剩余的不饱和键能,
因此, 具有一定的, 表面能, 。 这种表
面能对矿物与水, 溶液中的离子和分子,
浮选药剂及气体等的作用起决定性影响 。
矿物表面未饱和键决定于：第一 晶体内
部的键性；第二, 断裂规律 。
晶体内部的键性
? 1,晶体内部的键性：
? 矿物内部结构按键能可分为四大类：
? （ １ ） 离子键或离子晶格：如 ＣａＦ ２, ＣａＣＯ ３,
ＰｂＣＯ ３ ＰｂＳＯ ４, ＣａＷＯ ４, ＣｕＣＯ ３, Ｃ
u(OH)２, Ｚ nS,ＺｒＳｉＯ ４, ＮａＣｌ,
? （ ２ ） 共价键或共价晶格：如金刚石, Ｓ iＯ ２,
Ｔ iＯ ２ Ｓ nＯ ２
? （ ３ ） 分子键或分子晶格：菱形硫中硫分子间是
分子键 （ 硫分子中硫原子之间是共价键 ）, 石墨,
辉钼矿的层状结构中层与层之间也是分子键 。
? （ ４ ） 金属键或金属晶格：自然金属如自然铜 。
至于自然界及浮选常见的硫化矿如方铅矿, 黄铁
矿等具有半导体性, 是介于离子键, 共价键, 金
属键之间的过渡的包含多种键能的晶体 。
断裂规律
? a,与内部一致
? b,沿弱键断裂 （ 键长愈长, 键性愈弱 ）
如：石墨的层与层之间距离为 3.39Ａ 0,而层内
碳原子间距离仅为 1.42Ａ 0,所以易于沿层片断裂 。
? ｃ, 对具有层状结构的硅酸盐矿物, 层间有些
情况 （ 取代离子 ） 下, 暴露出离子键 。
因为在硅酸盐四面体中, Ｓｉ ４＋ 易被
Ａｌ ３＋ 所取代, 这是因为Ａｌ ３＋ 大小与Ｓｉ ４
＋ 相近, 性质也相似, 因而浮选时经常遇到铝
硅酸盐矿物, 四面体Ａｌ｜Ｓｉ取代比例影响
解理面的性质 。 因为Ａｌ ３＋ 比Ｓｉ ４＋ 少一个
正价, 因此一个Ｓｉ ４＋ 如被Ａｌ ３＋ 取代, 就
必须同时引进一个一价的阳离子, 才能保持电
中性, 就成为自然界中常见的钾长石或钠长石
ＫＡｌＳｉ ３ Ｏ ８ 或ＮａＡｌＳｉ ３ Ｏ ８ ）, 这
时矿物的断裂面就较复杂 。
第二节 浮选理论之二
-----双电层理论
一、双电层结构及电位
在浮选中，矿物 -水溶液界面双电层可用斯特恩
（ Stern）双电层模型表示。
1、结构
定位离子, 在两相间可以自由移动，并决定矿物
表面电荷（或电位）的离子。定位离子在矿物表
面的荷电层，称为, 定位离子层, 或, 双电层内
层, 。一般认为，对于氧化矿、硅酸盐矿物定位
离子是 H+和 OH-，对于离子型矿物、硫化矿矿物定
位离子就是组成矿物晶格的同名离子。
图中紧密层（或称 Stern层）：矿表到紧密层离
子的中心线，因此紧密面离矿物表面的距离等
于水化配衡离子的有效半径（ δ ）。
图中扩散层（或称 Gouy层），两层的分界面为
紧密面。当矿物 -溶液在外力下作相对运动时，
紧密层中的配衡离子因牢固吸附会随矿物一起
移动，而扩散层将沿位于紧密面稍外一点的
,滑移面, 移动。
2、电位
⑴表面电位（ ψ0 ）：即矿物表面与溶液之间的
电位差。其大小取决于吸附在矿表上的定位离
子浓度及荷电数。
对于导体和半导体，可将矿物做成电极测出 ψ 0
对于非导体可用能斯特公式求出：
00
MXaaR T R TIn In
n F a n F a
????ψ0=
其中：,----为溶液中正、负离子的活度，
浓度稀时可用浓度代替。
----为 ψ 0=0时正、负离子的活度，
浓度稀时可用浓度代替。
⑵斯特恩电位（ ψ δ ）：紧密面与溶液之间的电
位差。
⑶动电位（ ξ ）：是指当矿物 -溶液在外力下作
相对运动时，滑移面上的电位。也称, 电动电
位,,, ξ -电位, 。
Ma?
Ma? Xa?
0Ma? 0Xa?
3、零电点与等电点
（ 1） 零电点（ PZC）：是指当 ψ 0为零（或表面净
电荷为零）时，溶液中定位离子活度的负对数。
（ 2）等电点 (IEP)：是指当没有特性吸附时,ξ
电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数。
零电点与等电点的联系：动电位 ξ 的正负由
ψ 0来决定； ψ 0=0,ξ 必为零，反之则不然；无
特性吸附时，纯水中测得 ξ=0,即可作为 ψ 0=0
（以作定位离子的矿物），即 PZC= IEP。
二、矿物表面电性与可浮性
可浮性,通过浮选药剂，使矿物疏水或亲水的
程度。
研究矿物表面电性，对浮选研究通常有两个
目的：一是为浮选药剂作用机理提供依据；
二是判断矿物可浮性。。
1、矿表电性与可浮性关系。
pH>PZC 矿物表面带负电 有利于阳离子捕
收剂吸附
pH<PZC 矿物表面带正电 有利于阴离子捕
收剂吸附
pH=PZC 矿物表面不带电 原则上有利于中
性捕收剂吸附，但难控制，选择性差 。
2、利用矿物表面电性（ PZC）的不同分选矿物
例：
以铝土矿浮选为例,一水硬铝石的
PZC=6.3,高岭石的 PZC=4.5,在 pH为 4.5至 6.3
的范围内,采用阳离子捕收剂可以捕收高岭石,
但是,要进一步实现一水硬铝石与高岭石的浮
选分离,选择合适的一水硬铝石抑制剂至关重
要,
? 以浮选针铁矿为例,针铁矿的动电位与可
浮性的关系如图 6-13所示,针铁矿的零电点
PZC=6.7。当 pH<6.7时，其表面电位为正，
此时用阴离子捕收剂，如烷基硫酸盐 RSO4-
或烷基磺酸盐 RSO3-，以静电力吸附在矿物
表面，使表面疏水良好上浮。当 pH>6.7时，
针铁矿的表面电位为负，此时用阳离子捕
收剂如脂肪酸 RNH3，以静电力吸附在矿物表
面，使表面疏水性良好上浮。
第三节 浮选理论之三
-------吸附理论
? 浮选中的吸附现象
吸附是指在吸附剂表面力作用下，在体
系表面自由能降低的同时，吸附质从各体
相向表面浓集的现象。吸附过程总是发生
在各相的界面上。浮选研究中主要研究的
是固 -液、气 -液界面。
浮选是发生在固 -液 -气各相界面上的
复杂物理化学过程，其中最为重要的是固
-液界面上浮选药剂的吸附，这些吸附就
其本质可以分为物理吸附和化学吸附两大
类，但由于浮选药剂种类繁多，不同种的
药剂可以吸附在界面的不同位置并产生不
同性质的吸附及结果。为了便于研究，将
浮选药剂在矿物 -水溶液界面的吸附作用
归纳和分类如下：
一、浮选药剂在矿物 -水溶液界面的吸附类型
1、按吸附物的形态
⑴分子吸附； 被分散或被溶解于矿浆溶液中的
药剂分子在表面上的吸附。（吸附对象是分子，可
以是弱电解质（极性分子）、中性分子等。）
A非极性分子的物理吸附，主要是各类烃类油的
吸附。如：中性油在天然可浮性矿物（石墨、辉钼
矿等）表面的吸附而浮选，在煤表面的吸附而使煤
粒团聚。
B极性分子的物理吸附，如：起泡剂分子在液 -
气节面的吸附，弱电解质捕收剂（如黄原酸类、羧
酸类、胺类）在水溶液中的溶解，其未溶解的分子
在固 -液界面的吸附，起泡剂分子在液 -气节面的吸
附。
临界胶束浓度,表面活性离子及分子的烃链
在特定浓度下发生缔合而胶束化，出现这种
现象的浓度称为临界胶束浓度,CMC。半胶束
浓度通常远比临界胶束浓度小（低于 1-2个数
量级）。半胶束吸附的结果可以改变矿表的
,ζ 电位, 的符号 。
浮选中，利用半胶束吸附原理，加入长
烃键中性分子，常可促进半胶束的发生从而
达到,1）减少捕收剂用量； 2）增强疏水性
（消除极性端之间斥力。半胶束吸附通常在
,Stern”层发生。
⑷ 捕收剂及其与矿浆中反应产物在矿物表
面的吸附。
2、按吸附方式
⑴交换吸附；溶液中离子与矿表上另一种离
子发生交换吸附，（这是指溶液中某种离子
与矿物上另一种相同电荷符号的离子发生等
当量交换而吸附在矿表 上, 这种 交换吸附在
浮选中是较常见的。）如 Cu2+活化 ZnS：
ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+
⑵ 竞争吸附：矿浆溶液中存在多种离子时，
它们在矿表的吸附决定于它们对矿表的活性
化及在溶液中的浓度，即决定于相互竞争。
⑶ 特征吸附：矿表对溶液中某种组分具特
殊的亲和力，而发生的吸附称之为特征吸
附。特征吸附通常是由静电力和化学键共
同作用引起的，与静电吸附相比，它具有
较高的选择性，吸附不完全依赖表面电荷。
对矿表有特别亲和力而又非化学吸附 的某
些离子称为特征吸附离子（如,SO42-、
RSO4-,PbOH+）。特征吸附发生在, Stern”
层，吸附的结果使, Stern”层发生过电现
象，从而可以改变, ζ 电位, 的符号和大
小。半胶束吸附可以认为是特征吸附的一
种特例。
3、按双电层中吸附位置
⑴双电层内吸附（定位吸附）；所谓, 内层,,浮选
中是指矿表带电的净电荷层,,外层, 为物化中的
,Stern”层，可作为, 定位离子, 的那些离子都可以
发生这种吸附，吸附的结果是改变矿表的 ψo( 数值和
符合）。如：同名离子,H+,OH-，及可类质同象离子
等。
⑵双电层内外吸附（, Stern”吸附）； 靠静电引力作
用在, Stern”层发生吸附，与表面电荷反号的配合离
子均可发生这种吸附，吸附的结果，只改变, ζ 电位,
的大小
4、吸附本质
⑴物理吸附：由分子键力（包括电性力）
引起的吸附，其特征是：吸附热小（数
千卡 /克 --十几千卡 /克），具可逆性，
常为多层吸附，无选择性，吸附速度快；
⑵化学吸附：由化学键力引起的吸附，
特征是：吸附热大（几十千卡 /克 --几百
千卡 /克），具不可逆性，单层吸附，强
选择性，吸附速度慢；（溶度积规则）
浮选化学吸附图解法
? 根据化学吸附理论，影响浮选剂作用的主
要因素是决定药剂解离程度的 PH值和金属
离子浓度。
? 有两种图解法（ PH-PMn+和溶解度图）可
用来研究化学吸附的浮选剂与矿物的作用，
进而认识和解决矿物的分选问题。
PH-PMn+图（ Bjerrum图）
? 双对数图
? 根据各种浮选剂与矿物金属离子作用产物
的溶解度积，可换算出它们起作用的 PH和
PMn+范围，从而得出在各种离子竞争情况
下优先发生哪种反应。
PH-PMn+图在化学吸附的浮选剂与
矿物作用研究中的重要作用
? 由图可得出以下结论：
? （ 1）指出了矿物与浮选剂（特别是捕收剂）溶液
体系中各种离子的竞争情况。
? （ 2）各种离子作用的分界线与 A线的交点，表示
该离子起浮选作用的 PH上限，超过此交点的 PH，
就会形成氢氧化铅沉淀。
? （ 3）对同一药剂离子来说，由于与铅离子作用产
物的溶解度积是常数，所以当药剂用量增加时，
则该药剂起作用的分界线将向下移动，浮选 PH上
限也增大，说明药剂用量将影响各种药剂与矿物
的作用效果。
溶解度图（化学吸附理论的另一种表示方法）
? 表示溶液中各种化学吸附反应产物的品种
及其稳定性，然后与捕收剂及浮选回收率
对照，来阐明浮选机理。
第四节矿物表面的不均匀性与可浮性
? 浮选研究常常发现同一种矿物可浮性差别
相当大, 这是因为实际矿物很少是理想典
型的纯矿物 。 他们存在着许多物理不均匀
性, 化学不均匀性和物理化学不均匀性
（ 半导体 ）, 从而使其可浮性发生各种各
样的变化 。
? 1.矿物的物理不均匀性：矿物在生成及经
历地质矿床变化过程中, 矿物表面呈现宏
观不均匀性和晶体产生各种缺陷, 空位,
夹杂, 位错, 以及镶嵌等现象, 通称为物
理不均匀性 。
? （ 1） 矿物表面宏观不均匀性：指的是与矿物
表面形状 （ 有无凸部, 凹部, 边角等 ） 有关,
也与是否存在孔隙, 裂缝有关 。 当晶体沿不同
方向分裂时, 显示出能量性质的各向异性 。 显
然, 在边上, 角上和凸部能量状态都显著不同,
这些位置上的原子与晶体中其他原子相比, 其
吸附活性也不同 。
? 在矿物破碎磨矿时, 磨碎体打击的方向都是紊
乱的, 所以经磨矿后矿物表面的不均匀性加剧 。
? (2)缺陷排列和构造残缺
ａ, 缺陷排列：晶体中的有些原子 （ 或
离子 ） 不按同期规律性排列, 主要有空
位或者挤到晶格的孔隙中去, （ 间隙离
子缺陷 ） 此外还有异类离子取代晶格中
本类离子, 此时晶格中离子在正常位置
但其电荷异常 。
? ｂ, 构造缺陷：有位错和镶嵌结构两种
类型
? 位错 ―― 相对正常结点位置, 晶体的一
部分原子 （ 或离子 ） 发生位移, 分为边
缘位错和螺旋位错 。
? 镶嵌结构 ―― 小块晶体以一定角度互相
镶嵌, 有微晶的平行镶嵌和微晶的无定
向镶嵌 。
矿物物理不均匀性与可浮性的关系
? 上述各种矿物的物理不均匀性, 均对浮选性
质发生影响 。 不仅已证明晶格缺陷, 杂质,
半导体, 位错等直接影响可浮性, 并可用这
些性质来解释浮选剂与矿物表面的作用原理 。
此外, 还研究过加入杂质或浸除表面杂质,
用放射能照射, 加热或加压等方式来改变晶
格缺陷及位错, 从而人为的改变矿物可浮性 。
? 目前, 通过辐射预处理法调节矿物性质
（ 如金矿, 锰矿 ） 已作为矿物选别的新
理论研究在国际上得到重视, 这也是第
20届国际选矿会议论文的主题之一,
,激光照射对菱锌矿浮选的影响, 入选
了, 说明具有代表性, 并且也是国际上
得到重视的一个研究领域 。 同样微波能
预处理矿物 （ 包括有色金属和黑色金属 ）
已正在成为世界性的研究热点 。
? 我省将微波技术用于贵州难选金 （ 拓宽
了研究开采利用难选金矿的视野 ）, 通
过实验室试验, 以熟石灰作固化剂, 采
用 0.68KVA和 5KVA的矿冶专用微波炉, 获
得了金总回收率为 92％, 固硫率＞ 95％,
固砷率＞ 95％ 的技术指标 。 充分论证了
QWD工艺, 提高金回收率, 减小砷硫污染
的作用效果 。
? 在电磁波范围的各种射线－无线电波, 超声波,
红外线, 可见光, 紫外线, X射线, α 射线, β 射
线, γ 射线, 中子流, 以及激光技术, 都可用来
作为矿石预处理 。
?, 微波, 是指频率 300兆赫到 300千兆赫之
间的电磁波 。 凡低于 300兆赫的为无线电波,
包括长波, 中波和短波, 凡高于 300千兆赫
的则属于红外线或可见光等 。 微波所对应
的波长为 1mm至 1m。
? 微波加热是利用直流电使磁控管产生微波
功率通过波导输送到微波加热器, 被加热
物料在微波场中得到加热 。
? 当微波作用于被加热物料时，就把一部
分能量消耗在物料内，物料吸收微波功率后，
极性分子在外加电场的变更作用下，不断变
化摆动，产生类似于摩擦的作用，加剧热能
的产生而致使物料温度升高，无论是物料所
吸收微波功率的大小，还是物料温升的高低，
在外加电场一定时，只取决于物料的自身性
质（特别是介质损耗系数和物料介电常数均
不一样），就势必出现选择性吸波和选择性
温升现象。
? 同时，微波长极短，它可以渗透到分子内部，
使发热从分子内部开始发生。这样，一方面不需
要热传导，热效率高，能耗低；另一方面，即使
是共生在同一矿石中的不同组分，也会出现不同
的温升变化，从而加剧了结合面的软化。强化矿
石的选择性磨细，改善矿石碎磨性能，降低后续
的磨矿能耗。
? 经微波照射后, 不同矿物吸收微波的能力不同,
产生局部应力, 导致矿石破裂, 结构疏松, 并因
此而改善矿物的渗透性能 。
? 微波预处理是当代乃至 21世纪最佳处理工艺,
堪称 矿业技术的一场革命 。
提 问
? 一、不同矿床的闪锌矿具有不同的颜色，
与什么有关？
? 二、各种颜色的闪锌矿的可浮性有差异吗？
小专题 —— 粉煤灰的分选
? 基于粉煤灰中含有碳、铁、铝以及粉煤灰
空心微珠等有用组分，因此综合回收和利
用是消除粉煤灰危害，使之资源化的有效
途径。而粉煤灰的分选，则是使之资源化
的关键。目前国内外对粉煤灰分选及产品
应用作了大量研究工作，并已取得一定进
展。在此对一些产品的分选方法作一简要
介绍 。
一、从粉煤灰中选炭
? 电厂锅炉在燃用无烟煤和劣质烟煤的情况下，
由于经济燃烧还存在一些技术上的困难，因此煤
粉不能完全燃烧，造成粉煤灰中含碳量增高，一
般波动于 8％一 20％。全国每年从电站粉煤灰中
流失数百万吨的纯炭，不但使煤炭资源白白流失，
造成极大的浪费，而且，还由于粉煤灰中含有大
量的炭，致使粉煤灰排放数量增加，更主要的是
由于粉煤灰中含有未燃尽炭，会造成粉煤灰综合
利用困难，影响了粉煤灰资源的开发，不利于环
境保护。
为了降低粉煤灰中的含炭量和充分利用资
源，我国不少部门进行了粉煤灰脱炭处理研
究工作。脱炭可以用浮选法，也可以用电选
法。浮选法适用于湿法排放的粉煤灰，此方
法是利用粉煤灰和煤粒表面亲水性能的差异
而将其区分的一种方法。在灰浆中加人捕收
剂 (如柴油等 )，疏水的煤粒被其浸润而吸附在
由于搅拌所产生的空气泡上，上升至液面形
成矿化泡沫层即为精煤。亲水的粉煤灰粒则
被作为尾渣排除。为了使空气泡稳定，还需
要往灰浆水中加入一种药剂二 — 起泡剂 (如杂
醇油、松尾油,x油等 )以减少水的表面张力。
电选法从粉煤灰中选炭
? 电选适用于于法排放的粉媒灰。其原理是利用粉
煤灰在高压电场作用下，因灰与炭导电性能不同，
而进行分离的方法。粉煤灰是非导体物料 (比电阻
1010— 10120·咖 )，炭粒是良导体物料 (比电阻为
10‘一 1050·on)。在圆形电晕电场中，当粉煤灰获
得电荷后，炭粒因导电性能良好。很快地将所获
电荷通过圆筒带走，便在重力惯性离心力作用下，
脱离圆筒表面，被抛入导体产品槽中，而非导体
的粉煤灰所获电荷在表面释放速度较慢，故在电
场力作用下，吸收在圆筒表面上，被旋转圆筒带
到后部，由卸料毛刷排入非导体产品槽中，从而
达到灰炭分离。
选炭后各产品的应用
? 经过选炭以后的尾灰是建筑材料工业的优
质原料，而浮选煤可以作为燃料用于锅炉
燃烧或制活性炭等
二、从粉煤灰中选铁
? 煤炭中除了可燃物炭外，还共生有许多含铁
矿物，如黄铁矿 (FeS2)、赤铁矿 (Fe203)、褐铁矿
(2Fe203·3H20)、菱铁矿 ((FeCO3)等。煤炭经过电厂
锅炉高温下燃烧，铁矿物质即转变为磁性氧化铁
(Fe304)，此种磁性氧化铁可以直接经磁选机选出。
? 粉煤灰中含铁量 (一般以 Fe2O3表示 )的范围
在 8％一 29％。
粉煤灰选铁可以湿选，也可以干选，目前各
电厂采用的是湿式磁选工艺。主要设施是半逆
流永磁式磁选机、冲洗泵和沉淀池。粉煤灰从
湿式水膜除尘器下排出后,— 直接进入磁选机
的给矿箱，铁粉选出后流入沉淀池沉淀，尾矿
灰仍通过排灰沟排出。一般电厂采用两级磁选，
在一、二级磁选机间加一台冲洗水泵，这样可
以提高磁选效率。两级磁选曲情矿的品位可达
到 50％ ～ 56％。
? 干燥的粉煤灰磁选效果比湿灰磁选效果好，根
据试验，经过一般磁选，铁精矿品位即可达到
55％。
? 从粉煤灰中选铁具有工艺简单、投资省、成本
低的优点，所选出的铁精矿可冶炼生铁，并能
达到国家一类生铁标准。因此，它不仅是粉煤
灰综合利用的有效途径，而且也是重要的资源
开发形式。
? 在我国，从粉煤灰中选铁用于冶炼，早在 1977
年山东的青岛、济宁、烟台等多家电厂开展了
此项工作，并获得了一定的经济效益。
三、从粉煤灰中提取氧化铝
? 用石灰石烧结工艺从粉煤灰中提取氧化铝，
在国外已有较深入的研究，并已投入工业
生产。我国也进行了这方面的试验研究。
其主要工艺过程为熟料烧成、自粉化溶出、
脱硅、碳分和燃烧。各个工艺过程的基本
原理如下：
(1)熟料烧成,主要是使粉煤灰中的三氧化二铝
与石灰石中的 Cao化合生成易溶于碳酸钠溶液
的 5Ca0·3Al2O3，另一方面又使粉煤灰中的
Si02与石灰石中的 CaO生成不溶性的 2Ca0·Si02。
这便为溶出 Al2O3创造了必要的条件。
(2)熟料自粉化,当熟料冷却时，在 650℃ 温度
下,C2S由 β 相转变为 Y相，因体积膨胀发生熟
料的自粉碎现象，自粉化后几乎全部能通过
200号筛孔；
? (3)溶出,用碳酸钠溶液溶出粉化料，
其中的铝酸钙与碱反应生成铝酸钠进入
溶液，而生成的碳酸钙和硅酸二钙留在
渣中，便达到铝和硅、钙分离的目的。
其反应式可以下式表示：
? 5Ca0·3Al2O3十 5Na2CO3十 2H20— 5CaCO3十 6NaAlO2
十 4NaOH
? (4)脱硅,为保证产品氧化铝纯度，需进一
步除去溶出粗液中的二氧化硅。
? (5)碳分,以 CO2与铝酸钠溶液反应，得到氢
氧化铝，并使生成的 Na2CO3循环使用。
? (6)煅烧,把氢氧化铝燃烧成氧化铝。氧化
铝可作电解铝的原料、人造宝石原料、陶
瓷釉原料、高级耐火材料等。
? 提取氧化铝后的残渣 —— 硅钙渣作为水泥
原料具有反应活性高，烧成温度低，利于
节能，水泥标号高且性能稳定、配料简单、
吃灰量大等特点，是生产水泥的一种优质
原料。
? 从粉煤灰中提取氧化铝和硅钙渣制水泥将
会成为综合利用粉煤灰资源，消除环境污
染的有效手段之一。
? 在我国，从粉煤灰中提取氧化铝（氢氧化
铝）及铝盐的工作也在多个省、区取得多
项专利技术成果，并进行了大规模的中试
试验和工业化生产，取得了较好的综合效
益。
四、从粉煤灰中提取空心玻璃微珠
? (一 )空心玻璃微珠的性质
? 粉煤灰中一般含有 50％一 80％的空心玻璃微珠，
其细度为 0.3— 200微米，其中小于 5微米的占粉煤
灰总量的 20％。从粉煤灰中经分选出的空心玻璃
微珠，按其密度大小一般可分为两类：即空心漂珠
(简称漂珠 )和厚壁型空心微珠 (简称沉珠 )。沉珠与
漂珠相比具有壁厚、密度大、强度高、耐磨性好的
特点。漂珠的壁厚为其直径的 5％一 8％，壁上有
细小针孔，珠壁密度为 480kg／ m3。沉珠壁厚为
其直径的 30％，珠壁密度为 800kg／ m3。沉珠一
般可承受 7— 14MPa的压力，最高能承受 70MPa的
压力。
? 粉煤灰空心玻璃微珠的主要化学成分是硅、
铝和铁的氧化物以及少量的钙、镁、钾、
钠等氧化物。从成分上分析，漂珠的二氧
化硅及三氧化二铝的含量均比沉珠高；而
漂珠的三氧化二铁、氧化钙 (Ca0)及二氧
化钛均比沉珠的含量低。
? 空心玻璃微珠具有颗粒细小、质轻、空心、
隔热、隔音、耐高温和低温、耐磨、强度
高及电绝缘等优异的多功能特性。
空心微珠各项物理性能
? 密度 /gm-3, 0,43— 0,72
? 堆密度 ／ gm-3, 250— 400
? 熔 点 /° C,＞ 1430
? 室温下比 电阻 / Ωcm, 9,9× 1011
? 抗压强度 ／ Pa,137× 106— 686× 106
? 硬度 (维氏 ) ／ kgm-2,87-1269
空心玻璃微珠的应用
? (1)可作为轻质、高强、耐火、防火、隔热保温
等建筑材料的原材料；
? (2)可作塑料中较理想的填料，并能提高塑料的
耐高温性能；
? (3)可作为石油精炼过程中的一种裂化催化剂；
? (4)可与一些树脂配制成耐高压的海底仪器和潜
艇外壳；
? (5)可作电瓷及其他电气绝缘材料的原材料；
? (6)用于航天飞行器的复合表面材料；
空心玻璃微珠的应用
? (7)作为高级喷涂材料和防火涂料的填充材
料
? (8)用于制汽车刹车片、军用摩擦片及石
油钻机刹车块等制品；
? (9)用作聚氯乙烯人造革的填充剂。
? (10)用作人造大理石的填充料。
(二 )分选空心玻璃微珠的方法
? 目前，国内外从粉煤灰中提选空心玻璃微
珠，大致可以分为两种方法。一是干法机
械分选法；二是湿法分选法。这两种选取
方法，在实际中都是可行的，根据具体情
况采用。
(1)干法机械分选
? 在国内，采用于法机械分选方法中，有重
离筛系的分选空心微珠设备。目前已初具
规模，每天可以处理 30t的粉煤灰。
? 这套分选工艺包括提选空心玻璃微珠，并
且可以选铁、选碳以及进行空心玻璃微珠
的多种粒径分级。
? 空心玻璃微珠分选装置由分选器、分离
器和收集器三个主要部分组成。
分选器
分选器是采用重力分离的方法。分选器是由三个大小
不等的沉降箱所组成，在每个沉降箱的下部，都设有
卸料装置。当含有粉煤灰的气流由进气管道进人沉降
箱时，由于气流通道断面的增大，使气体流速迅速下
降，粉煤灰借本身重力的作用，有一部分逐渐下落到
沉降箱中。根据等降原理，较重的粗颗粒，蜂窝状的
玻璃体、石英、莫来石、实心珠、铁球和大颗粒炭粒
等大部分都分别沉降在分选器内；还有大部分细小的
空心玻璃微珠、超细微珠等随气流进人分离器。
分离器
? 分离器是利用气流旋转过程中作用于颗粒
上的惯性离心力，使颗粒从气流中分离出
来。分离器的主要形式为旋风分离器组，
由沉降箱通道末选下来的细小空心微珠，
随气流进入分离器，经过两级旋风分离器
组的分选，能将大部分细小的空心玻璃微
珠分选出来；余下极少量的超细微珠随气
流最后进入收集器。
收集器
? 收集器在分选装置的末端，它既是净化处
理的装置，又是回收超细微珠的收集器。
本工艺采用的是脉冲袋式收集器，它能将
由分离器末选下来的超细微珠绝大部分收
集起来。
(2)湿法分选空心玻璃微珠
? 在湿法分选空心玻璃微珠的工艺中，
在国内有用浮选法、溜槽法及分选单
体矿物的重液变温法等。某厂用浮选
分离方法回收产率为 22,2％的高档空
心玻璃微珠及产率为 9,23％的中档空
心玻璃微珠。
?
粉煤灰是“宝贵的资源”
? 粉煤灰象铁矿、铝土矿、粘土矿一样，是
一种宝贵的资源，若不进行合理有效的彻
底利用，它将恶化我们生态环境，威胁人
类的生存。
? 1976年 3月在美国召开的第四届国际灰渣利
用会议上,Ronald E.Morrison 设想了一个
“灰渣再循环联合企业”。这个企业与一
家 2600MW的电厂相邻，并以它所排放的
灰渣为原料进行加工。这个电厂年产灰渣
约 110万吨，将它按美国的典型粉煤灰组成
及其百分数计算即得各组分的含量。
美国粉煤灰典型组成
? 二氧化硅：占 45.7%,50.27万吨
? 氧化铝,26%,28.6万吨
? 氧化铁,17.1%。 18.81万吨
? 氧化钙,3.8%,4.18万吨
? 三氧化硫,2.6%。 2.86万吨
? 氧化钾,1.5%,1.65万吨
? 氧化钛,1.2%,1.32万吨
? 氧化镁,1.2%,1.32万吨
? 氧化钠,0.6%,0.66万吨
? 五氧化二磷,0.3%,0.33万吨
企业生产过程
? 第一、灰渣经过该联合企业的金属氧化物分离厂，
该厂有破碎系统、燃烧系统、混合系统和密度控
制系统，通过磁力型、气力型和机械型的分离器，
以及酸槽搅拌和连续离心机，将灰渣分离成上述
组分；
? 第二、用一台输送机将 50.27万吨二氧化硅和 4.18
万吨氧化钙送到另一个厂的料仓内，用来生产玻
璃制品、特殊用途的超级轻质骨料、塑料和涂料
的特殊填充料、无收缩型砂、高温耐火材料（耐
火砌块和耐火浇铸料）、玻璃钢绝缘材料和多种
建筑砌块；
? 第三、把 28.6万吨氧化铝送到铝还原厂，
制成铝锭，可生产 14。 3万吨纯铝，这可能
是该联合企业最得益的部分。
? 第四、将 18.81万吨的氧化铁送到钢铁厂，
足以建造一家小型钢铁厂。
? 至此，该联合企业已利用了 110万吨粉煤
灰的 92.60%，余下的 7.4%，包括硫、钾、
钛、镁、钠和磷的氧化物，也尽可能由
当地化学工业加以利用。
? 这样一个厂所带来的不仅是充分利用自
然资源创造经济效益，还可解决社会就
业，带动第三产业的发展等一系列好处。
实验一 粉煤灰浮选速度的试验
? 一, 实验目的：
? (1)了解烃类油捕收剂和起泡剂对粉煤灰的
浮选作用 。
? (2)了解浮选速度对粉煤灰浮选的影响 。
二、实验设备、用具、矿样、药剂
? XFD型浮选机 （ 3升 ）
? XTLZ-Φ260/Φ200真空过滤机
? CS101电热鼓风干燥箱
? FA2004电子天平
? 注射器 （ 包括微量注射器 ）
? 秒表, 滤纸,
? 粉煤灰 （ 贵州 ）
? 轻柴油
? 起泡剂 BK204
三、实验内容及步骤
? 1.每次称取干矿样 1000g,矿浆浓度 30%。 采用, 一次
粗选, 的流程, 添加轻柴油 800 g/t,BK204600 g/t。 添
加药剂体积的折算方法：
? 根据 d轻柴油 ＝ 0.836g/cm3,d BK204＝ 0.88g/cm3
? 则 ＝ x＝＝ 0.4g
? 所需添加的轻柴油的体积数 V柴 ＝＝ 0.479ml（ 对应
800g/t）
? 所需添加的起泡剂的体积数 V起泡 ＝＝ 0.682ml（ 对应
600g/t）
? 2,分别刮取第一分钟, 第二分钟, 第三分钟, 第四分
钟, 第五分钟, 第六分钟的粗选精矿, 烘干称重 。
? 3,制样, 混匀缩分样品 （ -80目 ） 。
? 4,分析各产品的灰分 。
四、列表记录实验结果
产品
名称
重量
（克）
产率
（ %）
灰分
（ %）
可燃物
含量
（ %）
可燃物
回收率
（ %）
精 1
精 2
精 3
精 4
精 5
精 6
尾矿
原矿
分散与聚集
? 在浮选体系中, 由于微米粒级的矿粒质量小, 表
面能高, 表面电荷和比表面积大等原因, 故浮选
效果很差 。 随着矿物资源的大规模开发和利用,
,贫矿, 细粒矿和复杂有用矿物人选比例逐年增
大, 微细粒浮选作为世界难题, 得到了很多研究,
产生了许多细粒分选新工艺, 这些新工艺的特点
主要包括, 调粒, 和, 调泡, 三方面 。, 调粒,
是使微细粒级联合, 合并成较粗颗粒, 以适应常
规浮选方法,, 调泡, 则是将气泡尺寸变小, 从
而适合于微细粒级的浮选特性 。 以, 调粒, 为基
本依据形成的选矿工艺, 如团絮浮选, 载体浮选,
选择性絮凝分离等, 其优点是可用常规浮选的通
用设备和流程, 这表明, 以, 调粒,,, 调泡,
为基本方法的细粒浮选工艺研究中, 应充分重视
,调粒, 的途径 。
? 这些矿粒虽然并不完全是胶
体粒级, 但在矿浆中表现出的性
质及目前处理它们的方法如分散
脱泥, 选择性絮凝等的主要机理
均属于胶体化学原理范畴 。
一、微细矿粒的分散和聚集状态
? １, 分散状态：矿浆中微细矿粒是悬浮状
态, 并且各个颗粒可自由运动 。
? ２, 聚集状态：矿浆中微细矿粒相互粘附
团聚, 因团粒尺寸变大 。 根据其机理不同 。
可分为三种：
２,聚集状态
? （ １ ） 凝结 （ 凝聚 ）,书 P67图 1－ 36a,在某些无
机盐 （ 石灰, 明矾等 ） 的作用下, 矿浆中微细矿粒
形成凝块的现象 。 主要机理是外加电解质消除了表
面电荷, 压缩双电层的结果 。
? （ ２ ） 絮凝：图 1－ 36b a,高分子凝聚：主要是用高
分子絮凝剂 （ 淀粉和聚电解质 ） 通过桥键作用, 把
微粒联结成一种松散的网络状的聚集状态, 也称高
分子絮凝 。 图 1－ 37。 b.疏水凝聚：主要由外加表
面活性物 （ 如捕收剂 ） 在矿粒表面形成疏水膜, 则
各矿粒表面间疏水膜中的非极性互相吸引, 缔合而
产生的絮凝 。 图 1－ 38
? （ ３ ） 团聚：指矿浆中加入非极性油后, 促使矿粒
聚集于油相中形成团, 或者由于大小气泡拱抬, 使
矿粒聚集成团的现象 。 P67图 1－ 36C
? 微细矿粒的浮选要得以有效进行,
其主要前提是必须使悬浮液处于最佳分
散状态, 避免各种矿物细粒间互相混杂
和矿泥覆盖 。 常用分散剂如水玻璃, 六
偏磷酸钠 。
? 如果使悬浮液中形成的絮团解散并
恢复分散状态, 则称解絮凝作用 。
二、微粒间的凝聚作用
? 介质中呈分散状态的粒子的分散稳定性,
由粒子间双电层的相互作用能量 （ Ve）
和伦敦－范德华力的作用能量 Va之和来
决定, 即 V＝ Ve＋ Va
? 根据粒子表面荷电情况, 凝聚可分为同
相凝聚和异相凝聚 。
１, 同相凝聚：粒子表面的符号和大小都
相同；即 Ψ1＝ Ψ2＝４时所产生的凝聚现
象 。 它可用ＤＬＶＯ （ Derjaguim
Landau verwey Overbeek） 理论定量说
明 。 Ｐ７０图 1－ 39所示的位能曲线 。
2.异相凝聚（互凝）
? （ １ ） 表面电位不同 （ 符号或数值不同 ） 的异类
粒子凝聚 。 其分散和凝聚的情况较同相凝聚复杂 。
Ｐ７１图 1－ 40,Ｖｅ复杂, Ｖａ也较复杂, 最终
要由Ｖａ＋Ｖｅ决定 。
? （ ２ ） 矿粒间互凝实验研究
对双矿物组含量溶液的互凝行为进行了研究,
如石英－萤石, 石英－金红石, 石英－赤铁矿,
石英－菱铁矿, 石英－方解石, 石英－菱铁矿,
石英－菱锰矿, 方解石－金红石, 方解石－赤铁
矿, 方解石－菱镁矿, 方解石－菱锰矿, 菱锰矿
－金红石的平衡出发, 几乎同时分别提出了分散
体系稳定性理论的基础, 此理论通常被称为ＤＬ V
Ｏ理论 。
（３）扫描电镜照片
? 互凝絮团的直观图像, 由图可得知平均粒径为 2ｕ
ｍ的矿物矿粒可生成粒径约为 45ｕｍ的聚团 。
（４）能谱分析
? 可判断聚团是否有选择性。表 6－ 4（, 界面分选
原理及应用, ）列举了十二种组合矿物的互凝范
围（ＰＨ值）及各矿物的零电点（ｐｚｃ）。由
表可得到如下具有使用价值的结论：
? （ 1） 由于大多数有用金属矿物的ｐｚｃ
在弱酸性至弱碱性范围内, 而硅铝酸盐脉
石矿物的ｐｚｃ多在强酸性范围内 （ ＰＨ
＝ 1.0－ 2.0） 因此, 当矿浆中同时含有有
用金属矿物及硅铝酸盐脉石矿物微粒时,
大体上将在中性至酸性范围内 （ ＰＨ＝２
－７ ） 发生互凝 。
? （ 2） 大多数碱性脉石矿物的ｐｚｃ在强
碱性范围内 （ ＰＨ＝ 10－ 12.0）, 故有用
金属矿物若与碱性脉石矿物共存时, 将在
中性至碱性范围内 （ ＰＨ＝７－１１, １
２ ） 发生互凝 。
? （ ３ ） 如果矿浆中同时含有有用金属矿物,
硅铝酸盐脉石矿物及碱性脉石矿物时, 可
能发生互凝的 PH范围, 跨越从酸性到碱性
的广泛区间 。
? 互凝对于矿粒分选的有害作用早已为人们
所认识, 有研究通过对硫化矿微粒浮选规
律的研究指出, 微细矿粒浮选选择性恶化
的主要原因是微细矿粒的非选择性团聚
（ 互凝 ） 。
（ 5）矿泥罩盖
? 矿泥罩盖的本质是微细矿粒与粗颗粒之间
的互凝 。 因此, 遵循互凝的基本规律, 当
两颗粒表面电位相反或相同但数值相差较
大时, 均可发生矿泥罩盖现象 。
? 可通过电子显微镜清楚的观察到互凝引起
的微粒矿物的罩盖现象 。
? 矿泥罩盖选择缺乏选择性, 对矿粒的分选
有害, Taggart很早就指出, 在进行优先浮
选时, 控制矿泥罩盖极其重要 。
? 矿泥罩盖的基础是不同粒度及荷电状况的
异质颗粒间的互凝行为 。
矿泥罩盖对矿粒分选产生许多有害影响
? (1)降低分选过程中分选药剂对矿粒的吸
附能力；
? (2)在浮选中阻碍气泡对有用矿物的附着；
? (3)罩盖在有用矿物上的脉石矿物微粒被
选进精矿, 使精矿品位降低；
? (4)有用矿物微粒罩盖在脉石粗粒上, 使
它们难以回收；
? (5)显著缩小分选颗粒的表面差异 。
? 互凝是一种非选择性团聚, 又是矿泥罩
盖的原因, 因此是微细矿粒有效分选的
一大障碍 。 尽管在生产中, 可以把矿石
细磨至矿物充分解离, 如果这些颗粒在
矿浆中因为互凝而产生非选择性团聚,
细磨所付出的代价等于白费 。
三．絮凝与桥键作用
? 高分子絮凝与桥键作用原理不同 。
? 由于高分子的每个分子长度超过粒子间
的范德华力和双电层力的作用距离, 这
样高分子絮凝剂就会象架桥一样, 搭在
两个或多个矿粒上, 并以自己的活性基
团与矿粒起作用, 从而将矿粒联结形成
絮凝团 。 这种作用称为桥联作用 。
? 因此，不论悬浮液中粒子表面荷电状况
如何，势垒多大，只要添加的絮凝剂分
子具有在粒子表面吸附的官能团，或具
有吸附活性，便可实现絮凝。
絮凝剂在粒子表面的吸附，主要由三种类型的
键合作用引起：
? 1,静电键合：主要指双电层内的静电相互作用,
如带正电的矿粒吸附阴离子型分子絮凝剂, 当添加
量大时, 矿物表面还可能带负电 。
? 2,氢键键合：聚合物分子中有 NH2基团和 HO基团时,
它们与粒子表面的电负性较强的氧原子作用, 会失
去大部分电子而形成氢键 。 但靠氢键吸附的聚合物,
对于全絮凝是理想的, 但不适于选择性絮凝 。
? 3,共价键合：高分子絮凝剂的活性基团在矿粒表面
的活性区吸附, 并与表面的离子产生共价键合作用 。
这种作用可生成某种难溶的表面化合物或稳定的络
合物, 螯合物, 并能导致聚合物的选择性吸附 。
? 在上述三种键合作用中, 哪一种起主要一,
则取决于粒子 ―― 聚合物体系的特性和水
溶性介质的性质, 在有利条件下, 可有两
种以上机理起作用 。
四．选择性絮凝 —— 处理细粒物料的重要方法
选择性絮凝是以高分子有机物为
桥联物质，它选择性地吸附于某些矿
粒表面上，将这些矿粒连接起来，形
成矿粒聚集体的现象
１．选择性絮凝过程
(1)分散：由于互凝是一种非选择性聚团, 夹
杂和不纯又是矿泥罩盖的原因, 是选择性
絮凝的一大障碍, 故必须克服颗粒间互凝
作用, 对矿浆进行分散处理 （ 即分散法 ） 。
? 分散方法：物理分散法：超声分散
? 化学分散法：采用添加分散剂 （ PH调整剂,
水玻璃, 六偏磷酸钠, 单宁, 木质素类 ）
(2)加药：加入絮凝剂后使其充分混匀弥散,为
“活化”或“抑制”絮凝作用，要附加其它
调整剂，其作用大致为：
? a,改变矿物表面电性, 降低静电斥力, 利于絮凝
剂的吸附；
? b,改变高聚物絮凝剂的吸附机理 。 如加多价阳离
子可活化阴离子吸附, 调整 PH或加入调整剂, 会
影响高聚物的聚合度, 电离度及水解度等 。
? c,调整剂与絮凝剂竞争, 防止絮凝剂吸附, 起
抑制作用 。
? （ ２ )吸附
? （ ３ )选择絮凝
? （ ４ )沉降分离
2、絮凝剂在矿物表面的吸附形式
? （ １ ） 化学吸附：可能是离子吸附, 也
可能是定位离子吸附, 如含－ COOH的化
合物；
? （２） 氢键：未解离的聚丙烯酰胺；
? （ ３ ） 静电力吸附：改性的纤维素 ；
３．选择性絮凝的应用
? （ １ ） 为避免矿泥的干扰, 浮选前进行脱
泥, 即脱除细粒脉石, 絮凝沉降物进行浮
选分离 。 根据表 1－１１可知, 若要分离赤
铁矿和硅酸盐, 铝硅酸盐, 用水玻璃或苛
性钠分散, 用强水解的聚丙烯酰胺使赤铁
矿絮凝下沉, 脱出细粒脉石, 用浮选法浮
得赤铁矿精矿, 即, 浮选被絮凝的有用矿
物, 。
３．选择性絮凝的应用
? （ 2） 浮选被絮凝的脉石矿物, 如含粘土
的钾盐, 先在盐水中使粘土絮凝, 用浮选
法将粘土絮团浮出, 然后进行钾盐浮选 。
? （ 3） 絮凝脉石, 浮选有用矿物, 如铬铁矿,
在 PH＝ 11.5介质中用羧甲基纤维素絮凝脉
石使其下沉不浮, 此时用油酸浮出铬铁矿 。
? （ 4） 粗细粒分级－粗粒浮选－细泥选择性
细泥, 目前已知, 有若干的絮凝剂, 辅助
剂 （ 分散及调整 ）, 用于混合物的选择絮
凝分离, 综合列于表 1－ 11。
浮选速率
? 一, 概况
? １, 什么是浮选速率？
? 浮选过程进行的快慢, 可用单位时间内浮选矿
浆中被浮矿物的浓度变化或回收率变化来衡量,
并称之为浮选速率 。
? ２, 什么是浮选动力学？ 研究浮选产品数量随
时间的变化规律 。
? 浮选动力学主要任务是研究浮选速率的规律并
分析各种影响因素 。 研究分析速率可以为改善
浮选工艺和流程, 改进浮选机设计和比拟放大,
完善浮选试验研究方法, 实现浮选槽和浮选回
路的最佳化控制及自动化提供依据 。
浮选速率方程
? 一种将浮选速率和其相关量联系起来的等式,
可表示为,dC/dt＝－ Kncn
? 式中
? c－在任何指定时刻 t,矿浆中被浮矿物的浓度
? Kn－速率常数
? ｎ－浮选反应级数
? 如以精矿 ε 表示时, 则上式可写成
? d ε /dt＝ K(ε ∞ -ε) n
? ε ∞ －最大浮选回收率, 纯矿物浮选时, 可
取 100％
? ε －在任何指定时间 t,被浮矿物的回收率 。
? 一级反应方程：当 n＝ 1时
? d ε /dt ＝ K1(ε ∞ -ε) ①
? 公式 ① 的物理意义：瞬间浮选速率跟某一
时刻 t下矿浆中残留物的浓度 （ 数量 ） 成正
比, 比例系数为 K1
? d ε /dt (ε ∞ -ε )＝ K1 ②
? 公式 ② 的物理意义：此浮选速率是个常数
? 上式积分得：
? ln ε ∞ / (ε ∞ -ε ) ＝ K1t
? 以 ln ε ∞ / (ε ∞ -ε )对 t作图, 则应得到
通过坐标原点的直线；直线的斜率就是速
率常数 K1值
? 在下列情况下浮选过程遵循一级反应方程：
? ① 矿粒大小相近
? ② 矿粒的可浮性相近
? ③ 气泡避免足够大 （ 即气泡多 ）, 前面矿
粒的附着对后面矿粒的附着不发生影响 。
? 在比较浮选过程快慢时, 对于同一反应级
数, 可直接比较 Kn的大小, Kn大, 则吸附
速率快, 若 Kn相同, 就必须直接算出某时
刻的浮选速率来进行比较 。
影响浮选速率常数的因素
? １, 浮选几率 W浮选,在某时刻 t下, 由 t
t+dt瞬间内浮选入精矿中的某种矿物的颗
粒数与在此时刻下矿浆中该种矿物总粒数
之比 。 即
? W浮选 ＝ dN/Ndt
? W浮选 即为 K,只是二者出发点不同, W从浮选
几率出发, K从浮选速率出发 。
２．各浮选阶段的几率
? 分为四个阶段 （ 即是发生浮选现象的四个
阶段 ）
? （ １ ） 矿粒向气泡碰撞：
? W碰撞 ＝ dN碰 /NdT,即在 t时刻下, 时间 t到
t+Δt 发生碰撞的颗粒数与 N之比 。
２．各浮选阶段的几率
（２）排开水化膜实现附着
W附＝ dN附 /dN碰
２．各浮选阶段的几率
? （ ３ ） 在矿粒沿气泡表明滑动过程中实现
稳固附着
? W固 ＝ dN固 /dN附
? （ ４ ） 在泡沫层中固着
? W浮出 ＝ dN浮出 /dN固
? W＝ W碰撞 ·W附 ·W固 ·W浮出
＝ dN碰 /NdT ·dN附 /dN碰 ·dN固 /dN附 ·dN
浮出 /dN固
＝ dN浮出 /NdT
３．各浮选阶段的影响因素
? （ １ ） 影响 W碰撞 的因素：
? a,矿粒的质量：在矿浆中受搅动而 产
生的惯性力大, 易脱离流体的流线而实现
碰撞 。
? b,矿浆浓度 P,P高, W碰撞 高 。
? c,充其量高, 碰撞颗粒数多, 则 W碰撞 高 。
? d,搅拌强度高, W碰撞 高 。
（２）影响 W附 的因素
? a,颗粒的疏水性, θ 大, W附 高 。
? b,药剂吸附, 捕收剂 W附 高, 抑制
剂 W附 低 。
? c,脉石矿泥的粘附 W附 低 。
? d,氧的吸附, 轻微氧化 W附 高, 严
重氧化 W附 低 。
（ 3）影响 W固 的因素
? a,附着力 F＝ πaσ 液气 sinθ, θ 大, F大,
W固 大, 影响 W附 的因素同样影响 W固 。
? b.脱落力,mv2/R＋ mg
? m－矿粒的质量
? R－气泡半径
? V－矿粒在气泡表面滑动的圆周运动速度
（ 4）影响 W浮出 的因素
? a.影响 W固 同样影响 W浮出
? b.气泡的稳定性
? c,泡沫层的厚度 h,h大, W浮出 低, h小,
W浮出 高 。
第三章 浮选药剂
第一节 浮选药剂的分类与作用
矿物能否浮选取决于矿物表面的润湿性。自然界中的矿
物，绝大多数可浮性都很差，必须用浮选药剂来加强。而
且这种加强必须要有选择性，即只能加强一种矿物或某几
种矿物的可浮性，而对其他矿物不仅不能加强有时还要削
弱。这样，就可以人为地控制矿物的浮选行为。浮选之所
以能被广泛应用于矿物加工，重要的原因在于它能通过浮
选药剂灵活、有效地控制浮选过程，成功地将矿物按人们
的要求加以分开，使资源得到综合利用。例如多金属硫化
矿石，矿石中经常共生方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿
等硫化矿物，这些硫化矿物具有相似的物理性质，用重选
等选矿方法很难使之分离。
浮选药剂的产生和发展（经历三个阶段）
? 3,60年代以来，发展中的非离子特性特效捕收
剂时期（又称络合捕收剂时期）。
? 硫胺酯、硫氮晴酯、黄原酸酯及双黄药等非离子
型极性捕收剂，也包括各种典型络合捕收剂，如
8-羟基喹啉、羟肟酸、二苯硫腙等，其特点：选
择性更好，用量更少，这些药剂常以黄药、黑药
等离子型捕收剂为中间体进一步反应制得。虽然
合成方法较复杂，价格较高，但因单耗降低，同
时减少配合使用其他药剂，因此，药剂总费用仍
有可能降低。
浮选药剂的产生和发展（经历三个阶段 ）
? 这一时期，浮选理论和浮选药剂理论发展
也较快，国内外出版了不少专著，如国内
出版物：
? 见百熙编著, 浮选药剂,
? 王淀佐编著, 浮选剂作用原理及应用,
? 朱玉霜、朱建光编著, 浮选药剂的化学原
理,
? 王淀佐等著, 选矿与冶金药剂分子设计,
浮选药剂的分类
? 经试验研究并具有一定效果的化合物约
8000种，而使用较高的约有 100种，对浮选
药剂进行分类的目的，主要是为比较系统
地、科学地认识药剂的共性和个性，以利
于正确地选择和配合使用好各种药剂。
? 由于研究角度不同，有不同的分类方法，
按药剂在浮选中的用途并结合药剂的属性
及解离性质等分为捕收剂、起泡剂、调整
剂三大类。
虽然它们的天然可浮性也相似。但通过浮选药剂
的作用，可以成功地浮选分离，得到四种精矿，分
别送冶金和化工企业回收铜、铅、锌、硫等元素使
用浮选药剂是控制矿物浮选行为最灵活、最有效、
最方便的手段。此外，通过浮选药剂得到稳是的大
量气泡也是浮选能够高效进行的前提。
浮选药剂的种类很多，既有有机化合物又有无机化
合物，即有酸和碱又有不同的盐类等浮选药剂分类法
很多最基本的方法是根据药剂的用途分类，通常分为
三类 。
(l）捕收剂
能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机
物为捕收剂。捕收剂作用于矿物一水界面，通过提
高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固地附着于气泡而
上浮。
(2）起泡剂
为表面活性物质，主要富集在水 -气界面，促使
空气在矿浆中弥散成小气泡，防止气泡兼并，并提
高气泡载矿化和上浮过程中的稳定性，保证矿化气
泡上浮后形成泡沫层刮出。
(3）调整剂
用于调整其他药剂（主要是捕收剂）与矿物表
面的作用，调整矿浆的性质，提高浮选过程选择性。
调整剂的种类较多，可细分为四种：
活化剂 — 能促进捕收剂与矿物的作用，从而提高
矿物可浮性的药剂（多为无机盐），这种作用称活
化作用。
抑制剂 — 与活化剂相反，能削弱捕收剂与矿物的
作用，从而降低矿物可浮性的药剂（各种无机盐及
一些有机化合物，这种作用称为抑制作用。
介质 pH调整剂 — 主要是调整矿浆的性质，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，
例如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。
分散剂与絮凝剂 — 调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。
浮选药剂的作用和分类时相对的，某种药剂在一定
条件下属于此类，而在另一条件下可能属于另一类。如
硫化钠（ Na2S）在浮选有色金属硫化矿时是抑制剂，而
在浮选有色金属氧化矿时是活化剂，但用量多时又是抑
制剂。
第二节 捕收剂
1 捕收剂结构及分类
捕收剂：能选择性地作用于矿物表面并使其疏水
的有机物为捕收剂。捕收剂作用于矿物一水界面，
通过提高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固地附着
于气泡而上浮。
用于浮选各种矿物的捕收剂系统
矿物 定位 典型 捕收剂 典型 捕收剂 捕收剂的 备注
分类 离子 矿物 类型 捕收剂 吸附形式 典型浓度
( Kg/t)
硫化矿物 Mn,S2-,HS-,辉铜矿,Cu2S 巯基化合物 乙基黄药 化学吸附 0.02~0.05 烃链长度
H+,OH- 黄铜矿,CuFeS2 C2-C5
方铅矿,PbS
微溶矿物 晶格离子 重晶石,BaSO4 羧酸 油酸 /油酸纳 化学吸附 0.25~0.5 烃链长度
萤石,CaF2 C12-C18
不溶性 H+,OH- 角银矿,AgCl
氧化矿物 长石,(K,Na)ALSi3O8 胶体电解质
赤铁矿,Fe2O3
硅石,SiO2 阴离子 芳基烷基 静电 0.5~1 捕收剂直接吸附
磺酸盐 在带相反电荷
阳离子 脂肪胺 的矿物表面
胶体电解质,芳基烷基 化学吸附 0.5~1 用金属离子作
阴离子,磺酸盐 静电 为活化剂
可溶性盐 钾盐,KCL 胺类 脂肪胺 0.15~0.4 在饱和卤水中
从 NaCl浮出 KCl
天然可浮矿物 煤炭 (油类 ) (燃油 ) 0.1~1 经常只用起泡剂
辉钼矿,MoS2 0.05~0.25 Kg/t,
硫磺,S8 有时增加燃油
捕收剂按其在水中解离程度分成两大类：非离子型捕收
剂和离子型捕收剂。
非离子型捕收剂主要是非极性烃类油和不溶性的醋类。
前者本身是非极性物质，主要用分选非极性矿物，如煤、石
墨等，也可以作某些极性矿物的辅助捕收剂。后者用于分选
重金属硫化矿。
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；非极性基起疏水作用。所以，
这类捕收剂也称亲极性或复极性药剂。离子型捕收剂的
非极性基是烃基。烃基内部健能很强，表面是很弱的分
子键，基本上部与水分子起作用，故含有非极胜基的离
子称为疏水离子。
疏水离子中能与矿物发生作用的基团称为亲固基。捕收剂
疏水能力的强弱取决于疏水离子中烃基的结构和长度，而
捕收剂与矿物表面的固着强度和选择比则取决于亲固基的
性质。
在浮选工业中，捕收剂硫化矿浮选常用的捕收剂是硫代
化合物类，氧化矿常用烃基酸类；硅酸盐类矿物常用胺类
捕收剂；非极性矿物使用烃油类捕收剂。
根据捕收剂的用途有可分为：硫化矿捕收剂和非硫化矿捕
收剂两大类。
一、硫化矿捕收剂及其浮选机理
1、硫化矿捕收剂类型：
1）黄药类
2）硫氮类
3）硫胺酯
? 4）黑药类
? 5）硫醇类
? 6）硫脲及其衍生物
2、硫化矿捕收剂浮选作用机理
? 以黄药为例：
? (1）黄药的名称、组成和结构
? 黄药学名黄原酸盐。按化学组成也称为烃基二硫
代碳酸盐。黄药的一般化学组成与结
? 构式如下：
C
H
H
C
H
H
H O C
S
S Na(K)
P
S
S
OR
OR
Non-polar Polar Non-polar PolarCation Cation
(a) (b)
S S S
2CH3CH2OC— S- CH3CH2OC— S— S— COCH2CH3
ethyl xanthate ion乙基黄药离子 dixanthogen双黄药
式中 R为烃基,Me为 Na＋ 或 K+,-
OCSS-为亲固基，烃基为烷烃基及亲
固基的结构如图 4-2-3所示。其分子
长度，如戊基黄药为 1.2× 10-9 m，
烃基每增加一个碳原子，长度增加
1.26× 10 -10m 。极性基最大宽度为
7× 10-10m,厚度为 3.8× 10-10m。烃
基的厚度为 4× 10-10m：故每个分子
在矿物表面的覆盖面积等于
2.8× 10-10m2。，其他黄药只要烃基
都是烷烃，那覆盖面积都是
2.8× 10-10m2。
式中 R为烃基,Me为 Na＋ 或 K+,-OCSS-为亲固基，烃
基为烷烃基及亲固基的结构如图 4-2-3所示。其分
子长度，如戊基黄药为 1.2× 10-9m，烃基每增加一
个碳原子，长度增加 1.26× 10-10m 。极性基最大宽
度为 7× 10-10m,厚度为 3.8× 10-10m。烃基的厚度
为 4× 10-10 m：故每个分子在矿物表面的覆盖面积
等于 2.8× 10-10 m2。其他黄药只要烃基都是烷烃，
那覆盖面积都是 2.8× 10-10m2。
按烃基中碳原子数的多少，在黄药前冠以不同名
称,C2H5OCSSNa称乙基黄药,C4H9OCSSNa称丁基黄药。
黄药有钾盐和钠盐两种，分别称之为钾黄药和钠黄药。
两者捕收性基本相同，钾黄药较稳定，钠黄药成本略
低。我国生产的黄药主要是钠黄药，国外异丙基黄药
及戊基黄药应用得较多，而国内很少应用，原因是原
料异丙醇及戊醇的来源较少成本较高。
制造黄药的原料是醇、烧碱（ NaOH）和二硫化碳
（ CS2）。工业上一般采用直接合成法生产黄药，反
应如下：
ROH+NaOH+CS2==ROCSSNa+H2O
工业上生产的黄药含二硫化碳酸盐的量约为 85％左
右，其他为杂质和水分。杂质一般为硫化物和硫代
碳酸盐
（ 2）黄药的性质
① 物理性质 — 常温下是黄色粉末状固体，常因杂质
的存在而使颜色稍深有刺激性臭味，有毒，可燃，
易溶于水、丙酮和醇。
② 稳定性 — 黄药是一种不稳定的化合物，遇热分
解，遇水或酸也可分解，遇水引起分解的速度较慢、
遇酸则很快分解。分解后产物为醇、二硫化碳和苛
性钠；黄药遇碱，或者本身含有游离的碱时可以引
起分解而生成一些硫代碳酸盐、硫化物及其他一些
杂质。
? 因此黄药要储存于干燥及阴凉的地方，防止水、酸、
碱等物质的作用。工业上使用的黄药或多或少含有一些水
分，因此黄药不能长时间保存以免失效。使用时必须注意
它的颜色、不正常时停止使用。
黄药溶子水后解离为黄酸阴离子和碱金属阳离子
（ Na＋ 或 K+）。 C2-C5的黄酸是弱酸，解离常数 K× 10-5。
黄酸离子在碱性介质中是很稳定的，但在某些情况下
黄酸离子会产生水解，生成黄原酸 。
? 水解产物黄原酸是一种很不稳定的化合物，能很快
地自发进行分解。
黄原酸分解的速度远远快于黄酸离子水解的速度，因
此黄酸阴离子水解的速度决定了黄药分解成醇与 CS2
的速度。一旦黄酸离子产生水解黄药的捕收作用将随
之消失。实践中经常控制矿浆的 pH 值以防止黄酸离
子的分解，矿浆 pH 值越低分解越快。在碱性矿浆中
黄药是足够稳定的。
? ③ 氧化性 — 黄药本身是强还原剂，易于氧化，当与空气中
氧接触，或与溶液中高价金属离子相作用生成高价金属黄
原酸后，具有不稳定性，可被氧化生成双黄酸（或称双黄
药）。
? ④捕收性 — 主要取决于烃基长度和烃基结构。黄药固着于
矿物表面是亲固基与矿物表面金属阳离子吸附，而其烃基
朝外排水。所以，黄药疏水性强弱，即捕收能力的强弱，
很大程度上取决于烃基的长度。一般的规律是，烃基越长
（即碳原子数越多），捕收性能越强。
以黄药浮选方铅矿为例,甲基黄药捕收能力较
弱，乙基以上的黄药有较强的捕收能力。随着烃基
长度的增加，捕收能力也增强。使用烃基较长的黄
药达到同一回收率所需的用量较短链的黄药要少。
增加烃基的长度使捕收能力增强的原因在于：
烃基越长，所显示的非极性越强，因而捕收剂分子
本身的水化性就越小；烃基越长，捕收剂固着于矿
物表面后烃基之间的分子键力（色散力）越强，捕
收剂在矿物表面附着就越牢固；烃基越长，捕收剂
在矿物表面的, 覆盖层, 就越厚，于是矿物表面显
示的烃基疏水性就越明显。
由此可见，捕收剂的烃基长度在一定范围内长些为好。
但又不宜过长，因过长往往捕收能力过强而降低选择性。
同系列化合物的烃基每增加一个 -CH2基，在水中的溶解度
平均减少 4.25倍。所以烃基过长反而会降低捕收效果，
对浮选不利，对黄药来说，实践中常用的烃基为 C2-C5。
通常，捕收性越强时选择性越差。
(3）黄药的捕收性能及其应用
某一捕收剂能浮选什么样的矿物既决定于矿物本身的
性质又决定于药剂亲固基的性质。药剂的非极性基仅
能决定该药剂对某一类矿物的捕收能力的强弱。黄药
的亲固基 -OCSS-，它通过二价硫和矿物表面的金属离
子键作用，使药剂固着于矿物表面。因此二价硫的性
质与黄药的捕收性能有密切的关系。
二价硫离子（ S2-）具有很大的离子半径，易被极
化，可以形成离子键和共价键。当它和极化力很
强的金属阳离子作用时可以产生彼此的极化形成
金属键。硫化矿物晶体具有类似于金属的性质，
如都具有金属光泽和导电性等。由于二价硫离子
可以和矿物表面上极化力强的金属离子（ Me+）形
成离子键、共价键或金属键，故可使黄药阴离子
牢固地固着于这类矿物表面。实践表明，黄药可
以成功地浮选有色金属硫化矿和经硫化后的有色
金属氧化矿。
黄药对矿物的捕收能力与生成的金属黄酸盐的溶解度
大小有关。黄药和重金属阳离于可生成难溶性化合物，
例如乙基和丁基黄酸盐可以和铜、汞、金等阳离子生成
溶度积很小的产物，实践表明这些金属离子的硫化矿很
容易用乙基黄药浮选。对于含 Zn2+和 Fe3+时等金属离子
的 硫化矿物,由于生成的黄酸盐溶度积较大，矿物须经
活化后才能浮选。
黄药和碱土金属离子不能生成难溶性化合物，故黄药
不能浮选含碱土金属的矿物。这就保证了黄药具有较高
的浮选选择性。黄药是以下三类矿物最广泛应用的捕收
剂：贵金属和自然铜硫化矿物。铅、铜和锌的氧化矿物
（经硫化后）。
黄药不能浮选氧化物、硅酸盐、铝硅酸盐和碱土金属的
盐类矿物，由于这些矿物在浮选娜矿物时经常是脉石矿物，
故保证了黄药的良好选择性。
（ 4）硫代化合物类捕收剂作用机理
该类捕收剂的阴离子中均有二价硫，又都以二价硫为其亲
固基，因此，与矿物的作用机基本相同。其中，黄药类阴
离子捕收剂与矿物的作用机理研究的最多。
黄药类阴离子捕收剂是硫化矿物的有效捕收剂，已应用了
半个多世纪，对其作用机理虽秘行了大量的研究，但由于
矿物种类繁多，不同矿物具有不同的性质，因此至今没有
一致的看法。
早期美国的塔加尔特曾提出黄药和矿物表面可以产
生一般的化学反应，结果使药剂在矿物表面固着，
此即所谓化学假说；
同时代的澳大利亚学者瓦克则认为捕收剂与矿物表
面之间的作用不是一般的化学反应，而是离子交换
吸附。当矿浆中金属离子和黄酸离子的浓度超过一
定数值，即超过所谓的吸附溶度积时，黄酸离子就
能在矿物表面产生吸附，此即所谓吸附假说。
前苏联的什维多夫则认为硫化矿和氧作用，可以生
成一种处于硫化物与硫酸盐牛间状态的产物，什维
多夫称之为硫化物一硫酸盐的半氧化产物。这种产
物对黄药阴离子有软强的吸附活性，没有氧化或过
度氧化的表面均不能进行有效的吸附，此即所谓半
氧化假说。
Ma?
普拉克辛则指出，硫化矿是一种半导体，当有氧存在时，
可从矿物表面夺取电子，而使矿物表面产生大量空穴，
即形成 P 型半导体，促使阴离子捕收剂在矿物表面吸附，
此即所谓半导体体见解。
近 20年来浮选理论研究方法不断发展，尤其是红外
光谱和电化学方法的应用，对黄药类阴离子捕收剂与硫
化矿物的作用机理有了更深人的认识。提出的新的作用
机理主要有化学吸附说、双黄药见解和共吸附等。
① 化学吸附说 — 黄药捕收剂对矿物进行捕收作用，前提
是必须有氧的存在。在有氧存在的条件下，首先是硫化
矿物的表面发生氧化反应，生成硫氧盐或硫酸盐。以方
铅矿为例：
PbS（固） +2O2（气） PbSO4（固）
氧化后硫化矿表面的硫酸根离子，可以和水中的
氢氧根离子、碳酸根离子等进行交换生成碳酸铅和氢
氧化铅。
加入黄药后，黄药阴离子和矿物表面的 OH-,CO32-、
SO42-等离子产生交换吸附。这种吸附在前阶段为化学
吸附，后阶段可形成溶积相物质 — 金属黄原酸盐。以
PbCO3为例：
黄原酸铅 Pb( ROCSS)2 具有强烈的疏水性，在矿
物表面的沉积可提高矿物表面的可浮性，起到了捕收
作用。
黄药与矿物表面金属离子能否生成不溶隆的金属
黄原酸盐主要取决于生成产物的溶度积大小，如果生
成的黄原酸盐溶度积大，则不利于离子交换吸附的进
行，黄药对这类矿物不易进行捕收．反之，生成的黄
原酸盐溶度积越小，离子交换吸附越容易进行，黄药
对其捕收效果越好。因此，可根据各种金属黄原酸盐
溶度积大小，定比判断相应硫化矿物的可浮性。
② 双黄药见解 — 用电化学方法对黄药与硫化
矿的作用进行研究后指出，黄药对硫化矿的
捕收作用是由于黄药经氧化后生成双黄原，
双黄原具有疏水作用，吸附在硫化矿物的面，
从而使矿物表面疏水。双黄药见解和化学吸
附说同样认为，必须有氧存在时黄药才能选
硫化矿。黄药阴离子在矿物表面产生的反应
为：
+
2 2 2
12 R O C S S O + 2 H ( R O C S S ) + H O
2
? ?
硫化矿物对反应起催化作用。持双黄药见解的学者认
为，是黄药在硫化矿物表面经氧化生成双黄药，使矿
物实现浮选；某些情况下氧化还原产物是金属黄酸盐
和元索硫时同样也可实现浮选。
③ 共吸附 — 共吸附实际是上述两种观点的综合。托隆
用电化学方法研究方铅矿与黄药的作用后提出在矿物
表面仅有黄原酸铅或双黄药时都不能使方铅矿很好浮
选，只有这两种产物并存时，才能使矿物表面具有足
够的疏水性。而且，两种产物应有一最佳比例。阿伯
拉莫夫认为，为了保证方铅矿、黄铜矿、黄铁矿的有
效浮选，双黄原的吸附量应占总吸附盘的 10%-30%。
而巴格达诺夫对黄药在方铅砂
表面吸附的测定表明，双黄原的
吸附量可占总量的 50％左右，此
时可得到最理想的分选效果。
1972年爱立松和古德应用有机溶
剂萃取与红外光谱分析方法相结
合，对 16 种硫化矿和 6种黄药进
行作用后的产物研究后指出，上
述三种情况均存在。在一些矿物
表面生成的是双黄原，在另一些
矿物表面生成的是金属黄原酸盐，
还有一些矿物表面既有双黄原，
又有金属黄原酸盐。值得指出的
是，由于采用的试验手段不同，
得出的机理可能不同，导致了某
些观点的分歧。
二、非硫化矿捕收剂及其浮选机理
1、非硫化矿捕收剂类型
这类捕收剂通常在其中含有氧、氮
等原子，同时非极性基分子量较大，
常用的又分为阴离子型和阳离子型。
前者多为各种羟基含氧酸，后者主
要是有机胺类，同时也有两性捕收
剂。
1）羟基含氧酸（及其盐）类捕收
剂
① 羟酸（盐）类。常用的为脂肪
酸，工业中常用的脂肪酸捕收剂：
油酸及油酸钠、氧化石蜡皂、妥尔
油及妥尔油皂、环烷酸。
② 磺酸（盐）类。
③ 硫酸酯类。
④ 胂酸、膦酸类
⑤ 羟肟酸类
2）胺类捕收剂
3）两性捕收剂
2、非硫化矿捕收剂浮选作用机理
非极性烃类油捕收剂及其捕收机理
非极性烃类油是煤、石墨、辉铝矿等非极性矿物浮选
时的捕收剂，也广泛用作磷灰石、氧化铁矿和石英等
矿物浮选时的辅助捕收剂。硫化矿浮选也可用非极性
烃类油作捕收剂，帮助粗粒和难浮颗粒上浮。据美国
20世纪 70年代统计，非极性烃类油占浮选药剂消耗量
的一半，其中主要为燃料油，其次为煤抽。对选煤来
说，非极性烃类油是最主要的捕收剂，特别是煤油、
柴油和改性煤油等，占药剂耗量的 80%-90％。故非极
性烃类油是重要的捕收剂
1）非极性烃类油特性
① 分子结构对称，无永久偶极，分子内部
的原子以共价键结合，电子共有，而且不能
转移到其他原子上。
② 化学活性差，在水中不解离成离子、溶
解度小、疏水性强，对呈分子键的、天然疏
水隆强的矿物表面具有良好的吸附性能。
③ 矿物表面琉水性越好，在其表面的吸附
量越多吸附时，与矿物表面不发生化学反应，
只能以物理吸附的形式固着到矿物的表面。
④ 由于只能以物理吸附的形式吸附到矿物
表面上，烃类油只能作为天然可浮性较好的
矿物的捕收剂口
⑤ 因其难溶于水，实际上是以油滴形式存在于水中，故
其用量较大。
非极性烃类油主要有两方面来源 ① 石油工业产品。如煤
油、轻柴油等； ② 其他工业副产品
2）非极性烃类油与矿物表面的作用机理
非极性烃类油能否吸附到矿物表面并起作用，主要取决于
它们与水和矿物表面作用力的大小。
(l）非极性烃类油与水之间的作用
非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，
其分子都是由碳和氢原子组成，原子之间以非极性的
碳 -碳键和弱极性的碳 -氢键结合，属于非极性分子。
分子之间由色散力聚集在一起。而水分子是强极性分
子，水分子与非极性烃类油分子之间的作用力为诱导
力和色散力，并以色散力为主。
水分子由于是强偶极子有极强的定向力、诱导力，
并且以定向力为主，加上水分子之间的氢键缔合作
用．水分子本身之间的吸引力比油水之间作用力大，
所以，油不溶于水，有很好的疏水性．非极性烃类
油在水中只能以油滴状态存在。
(2）非极性烃类油与矿物之间的作用
矿物表面有极性和非极性之分。当矿物表面属于非极性
表面时,σ固油＜ σ固水，矿物表面对油分子吸引力大于对
水分子的吸引力，油滴吸附到矿物的表面。如果矿物表面与
油分子之间的作用力大于油分子本身之间的作用力，油滴可
在矿物表面展开反之，油分子只能以油滴的形式吸附在矿物
表面，不能展开．当矿物表面是极性表面时,σ固水＜ σ固
油，矿物表面对油分子的吸引力小于对水分子的吸引力，矿
物表面覆盖了一层水分子，并形成水化膜，油分子不能在矿
物表面吸附，仍以油滴状态留在水中。非极性烃类油对这种
表面没有捕收作用。
在煤泥分选过程中，大部分煤粒表面是非极性的，
因此，煤粒和油分子之间表面张力 σ煤油小于煤粒与
水分子之间的表面张力 σ煤水。非极性烃类油可以在
煤粒表面展开。非极性烃类油在煤粒表面形成疏水的
油膜，进一步提高了煤粒表面的疏水性。而歼石绝大
部分表面是极性表面有很强的亲水性,σ矸油大于 σ矸
水，矸石表面被水分子覆盖形成水化膜。非极性烃类
油不能在砰石表面吸附，或仅能吸附极少量的烃类油
到局部疏水部位，基本上不能提高歼石的疏水性。从
而扩大了煤粒与歼石表面润湿性的差别，促使分选顺
利进行。
Ma?
非极性烃类油的捕收作用是由于它能够在非极性矿
物表面吸附及在矿物表面展开并形成油膜。非极性
烃类油对矿物捕收作用的强弱取决于矿物表面非极
性部分所占比例。
3）非极性烃类油的捕收作用
非极性烃类油的捕收作用主要表现在三个方面：
① 非极性烃类油可以提高疏水性矿物和气泡的附
着。由于非极比烃类油在矿物表面展开，增加矿物
表面的疏水程度，削弱其水化作用，使矿粒与气泡
碰撞时，水化膜易破裂，附着过程易进行。
② 非极性烃类油可有效提高疏水性矿粒在气泡上附着
的牢固程度。原因是由于非极性烃类油能沿着三相接触
周边富集，形成三相接触油环。
③ 细粒的物料表面粘附油滴后互相兼并，还可以形成
气絮团 。
非极性烃类油用量与煤粒和气饱粘附牢固度的关系
为：一定范围内，煤粒和气泡粘附牢固度大，药剂用量
过大，粘附牢固度降低主要原因是随非极性烃类油用量
增大，气泡与矿物之间油膜增厚，油分子与油分子之间
易断开矿粒从气泡上脱落用量较小时，矿粒与气泡分离，
油分子留在矿物表面或随气泡带走，但 σ 固油大于 σ 油
水均较小，所以分离较困难。
4）非极性烃类油中杂极性物质的其他作用
非极性烃类油组成中，除非极性组分外，还有少量的非烃杂
质。例如，吡啶、喹啉、吡咯酚、酸、醇脂和羟基化合物等
杂极性物质。这些杂极性物质在结构上一端为极性亲固基，
另一端为疏水的非极性基，它们对煤粒的部首作用是因为杂
极性分子可在煤粒表面极性不稳定性吸附，使煤粒表面少量
极性部分疏水，提高了煤的可浮性，然后促使非极性烃类油
吸附到这部分表面上，近一步提高疏水性。但杂极性物质超
过一定量后，会在煤粒表面形成反向吸附，使已经疏水的表
面重新变成亲水。杂极性成分的存在可使浮选活性大为提高，
既可节约药剂用量，又可提高工艺效果。所以，在一定范围
内，增加杂极性成分的比例，对提高浮选效果是有利的，特
别对精煤产率和尾煤灰分提高比较明显但杂极性比例增加后
精煤灰分增加较大，杂极性含量过高时，精煤质量恶化。
杂极性成份除捕收作用外，还有起泡作用。
杂极性成分的乳化作用则是由于其分子吸附在油 — 水
界面，形成非极性基朝油，极性基朝水的定向排列。
由于极性基的水化作用，在油滴周围形成了阻止油滴
合并的水化膜，并使油滴表面张力减少，使油滴的分
散度大大提高。由于乳化作用，既可降低药剂量，又
可提高药别效能。
由于杂极性物质的上述作用，国内外越来越多的
用电化学、氧化、超声波等方法处理非极性烃类油，
改变非极性烃类油的组分，使之形成不饱和烃或表面
活性物质，达到提高非极性烃类油浮选活性的目的。
5）非极性烃类油组成对捕收作用的影响
非极性烃类油的捕收性能与其化学组成关系密切，
而其组成又随产地、加工方法、馏分温度的不同有
较大差异。非极性烃类油按照烃族组成可分为芳烃、
烯烃和烷烃。烷烃又可分为正构烷烃、异构烷烃和
环烷烃。其中，还有一些含氧、含氮的化合物。经
长期实际使用及研究表明，非极性烃类油各组分的
捕收作用（活性）按下列顺序递减：
芳烃＞烯烃＞异构烷烃＞环烷烃＞正构烷烃
上述规律是因为煤是多环芳香族高分子化合物，主
体是芳香核，周围分布有脂肪链、脂肪环和含氧、
氮、硫等官能团。
芳烃的润湿热大于烯烃大于烷烃。遵循热力学第
二定律，系统自由能降低，吸附过程才能自发进
行，且降低幅度越大，过程越容易进行。因此，
芳烃的吸附活性大于烯烃和烷烃。芳烃组分活性
较高的另一原因是它们的油 -水界面张力较低，在
其他条件相同时，有较好的分散度浮选过程中，
很容易乳化成很小的油滴固着到矿物的表面，提
高其浮选活比。但由于芳烃化合物活性较高，容
易和水分子结合，发生水化作用亲水性也较强，
本身的疏水性不如饱和烃。另外，产生的泡沫粘
度也较高，选择胜较烷烃低。为了改善药剂的比
能，使芳烃和烷烃结合（如多烷基苯型或多烷基
禁型），对煤有最佳的捕收性能烯烃双键处活性
高，且有一定极性，容易和水结合，发生水化。
因此，不饱和烃比饱和烃具有较高的捕收性能，
但选择比稍差，而且泡沫带水量增多异构烷烃
与相同碳数的正构烷烃相比，沸点和凝固点较
低。侧链越多者，沸点和凝固点也越低．分子
结构越不对称，凝固点也越低。侧链多的烷烃
凝固时，不容易形成结晶，可以提高浮选效果。
异构体的支链占有较大空间，每摩尔分子覆盖
面积较大，可以提高矿物表面的琉水效果，并
节省药剂用量。
煤是极为复杂的化合物，任何单一成分的非
极性烃类油都不会是最佳的捕收剂，最佳成分
应是各非极性烃类油组分合理配合的混合物。
6）非极性烃类油馏分对分选的影响
不同烃类油，其最佳馏分不同。芳烃活性最高部分温度
为 170-220℃,异构烷烃和环烷烃 230-260℃,正构烷烃
190-240℃,煤油则是 170-245℃ 。石油各馏分中，活性最
高的馏分 180-240℃,碳链长 8-15。非极性烃类油最佳的粘
度范围是（ l-2） × 10-4m2/s。
分馏温度对浮选活性的影响，实际上主要是碳链长度或
分子量的影响。分馏温度高，所得馏出物碳链长，其疏水
性也强。但碳链愈长，分子量愈大，分子间的内聚力愈大，
粘度愈大，浮选过程中不易乳化分散，在煤粒表面吸附速
度慢，浮选活性降低。分馏温度低时，馏出物碳链较短，
本身疏水性差，加之分子间凝聚力小，挥发性高，在煤粒
表面不易形成稳定的油膜，从而降低浮选活性。
所以，药剂选择时应尽量考虑选用芳烃、烯烃
或富含芳烃、烯烃的非极性烃类油；药剂中应
含有适量杂极性成分；分馏温度应是浮选活性
高的烃类馏出温度，或这部分成分尽量高。
7）常用的非极性烃类油捕收剂
国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂多数是石
油产品。主要有煤油、轻柴油和一些人工合成
的非极性烃类油捕收剂。此外，还有一些其他
工业的副产品。
① 煤油 — 煤油是煤泥浮选中应用最广泛的非极性烃
类油捕收剂之一。煤油分馏温度为 200-300℃,其
主要成分为 C11-C16的烷烃。煤油基本上不溶于水，
只具有捕收性。当芳烃含量较大时，具有一定起泡
性能。用量过大消显著的消泡作用。矿石浮选时、
煤油用量可取下限。
② 轻柴油和页岩柴油 —— 柴油是目前最广泛使用
的非极性烃类油捕收剂。按加工方法的不同，轻
柴油可分为催化柴油、直馏柴油、热裂化柴油和
焦化柴油等。
轻柴油具有馏分重、密度高、粘度大、在水中分
散的油珠尺寸大、在煤表面展开速度慢等特点，
但疏水性强，被表面孔隙吸收的数量少，因此，
低价煤浮选时作捕收剂较为有利。因芳烃含量高，
所以浮选活性较煤油高，但选择性不如煤油。
③ FS— 201和 FS— 202— FS— 201
④ 燃料油 — 是煤炭、石油和页岩加工所得的
重质产品。国外选煤厂常用燃料油作为捕收
剂。燃料油除用于选煤外，还可用于选矿。
⑤天然气冷凝油 — 是天然气凝析油经精馏所
得的煤油馏分。我国天然气资源丰富，西南
地区多数选煤厂用凝析油制得煤油、轻柴油
作捕收剂，国外也有采用。
⑥ ZF浮选剂 — 是山东胜利炼油厂的煤油经烃
类液相催化氧化制得,ZF浮选剂兼具起泡性
和捕收比，其中烃氧化物含量较高时，醇、
醛、酮的含量对改善浮选药剂的选择性有利。
8）提高非极性烃类油浮选活性的途径
随着煤炭浮选的迅速发展，需要不断提高浮选药剂活性、
降低药剂用量，国内外对提高浮选药剂的活性进行了不
少研究，行之有效的方法有：
①辐射化学作用 — 煤油的捕收性能主要由大于 170℃ 馏分
的含量及结构所决定。含量越高组分中亚甲基与甲基的
比值（ CH2,CH3）也越大，煤油的浮选活性就越高。采用
高能射线的辐射化学作用能够改善煤油的物理化学性质
和浮选活性。辐射结果能使烃类中（包括饱和烃、不饱
和烃、环烷烃和芳烃）大部分结构变得更加复杂，烃类
分子中相当大的部分（可达 60%）发生二聚或多聚作用，
使低分子烃变为长链高分子化合物，还可产生异构化作
用，并使亚甲基与甲基的比值发生变化用。辐射煤油所
做的半工业比试验表明，精煤灰分降低，尾煤灰分提高，
在一些清况下还可以提高精煤产率。
② 磁场处理 — 浮选前用磁场预先处理矿浆、浮选用水和
药剂，能提高回收率、改善选择性、加决浮选速度、降
低药剂用量和增进产品脱水的效果。
③电化学处理 — 非极性烃类油经电化学处理后可提高其
活性。电化学处理的实质是：煤油吸附在阳极表面，放
出电子，和水分子解离放出的羟基反应，使饱和烃氧化
为羧基化合物，非极性烃类油中羧酸含量明显增加，大
大提高了对矿物的捕收活性
④ 烃类催化氧化法 — 烃类在有催化剂时通人空气进行液相氧
化，使其按照自由基机理进行连锁反应，根据反应的氧化深
度不同，可生成许多不同的含氧化合物，诸如烷基过氧化物、
醇、酸、酮、醛、醋以及复杂的含氧化物、羧基酸、内酯和
酮酸等。采用此类方法可制备兼有起泡和捕收性的综合浮选
药剂，使非极性烃类油的浮选活性大大提高。实验室和工业
性试验结果证明，此药剂用量少，比煤油加起泡剂的总量低
一半左右。
9）煤泥浮选新型药荆的研究和发展
近年来，对煤泥浮选的药剂进行了很多研究，除
上述介绍以外，主要致力于两方面：煤泥浮选的
促进剂和复合浮选药剂。
①煤泥浮选促进剂 — 促进剂是一种能够改善捕收
剂和起泡剂效果的药剂，通常是一种表面活性剂，
具有杂极性分子结构多数促进剂本身不是捕收剂
和起泡剂，但少量添加后即可大大提高捕收剂、
起泡剂效果，并降低药剂用量。其作用主要是在
气泡和煤粒之间起联系作用因促进剂吸附在煤粒
表面上以其烃基缔合非极性烃类油，加强非极性
油类的捕收作用。
也可以同样的方式和气泡作用，提高起泡剂的起饱性
能；乳化剂也可认为是促进剂的一种，它可节省烃类
油的用量，改善药剂的作用效果。乳化剂作用机理是
通过使烃类油乳化，更容易在矿浆中分散成小油珠，
形成乳状液或使起泡剂分散，起到调整作用，从而改
善捕收剂、起泡剂的作用效果。
②复合浮选药剂 — 复合浮选药剂，即兼具捕收、起泡
两种性能的药剂。煤泥浮选过程中，只需用一种药剂，
可同时起到捕收剂和起泡剂的作用，简化了浮选过程
的药剂制度。我国生产的 MB 系列浮选剂和 ZF浮选剂均
属于复合浮选药剂，选煤时可单独使用。
实验二 捕收剂纯矿物浮选实验
一, 实验目的
1,了解不同类型捕收剂在浮选中的应用
2,了解捕收剂分子结构中烃链长度对捕
收能力的影响
3,掌握纯矿物浮选实验技术
?二, 实验原理
? 捕收剂的主要作用是使目的矿物
表面疏水, 增加可浮性, 使其易于向
气泡附着, 从而达到目的矿物与脉石
矿物的分离 。 硫化矿浮选常用的捕收
剂是硫代化合物, 氧化矿常用烃基酸
类；硅酸盐类矿物常用胺类捕收剂；
非极性矿物使用烃油类捕收剂 。
三 实验设备, 配药及矿样
?设备：自制纯矿物浮选装置
?配药：黄药溶液配制 1%的浓度, 油
酸, 中性油等直接用注射器滴入 。
?矿样：试样为天然纯矿物如高岭石,
一水硬铝石, 磷灰石等 。
第三节 调整剂
1、活化剂
凡能增强矿物表面对捕收剂的吸附能力的药剂称
为活化剂。活化剂一般通过以下几种方式使矿物得
到活化：
①难溶的活化薄膜在矿物表面生成。当矿物本身很
难被某种捕收剂捕收，在活化剂的作用下矿物表面
生成了一层难溶性活化薄膜后能够成功地被捕收。
例如：白铅矿很难被黄药捕收，但经硫化钠作用后，
白铅矿表面生成了硫化铅的薄膜后很容易用黄药浮
选。
② 活化离子在矿物表面的吸附。最典型的例子是石
英对 Ca2＋, Ba2＋ 离子的吸附。纯石英不能被脂肪
酸类捕收剂浮选，但石英吸附 Ca2＋, Ba2＋ 离子后
借 Ca2＋, Ba2＋ 离子对脂肪酸捕收剂的吸附就能实现
浮选。
③ 清洗矿物表面的抑制性亲水薄
膜。如黄铁矿，在强碱介质中矿
物表面上生成了亲水的 Fe(OH)3
薄膜，使之不能被黄药浮选。用
硫酸使黄铁矿表面亲水薄膜消失
后便能用黄药浮选。
④ 消除矿浆中有害离子的影响。
如硫化矿浮选时，矿浆中存在
S2- 或 HS-离子，硫化矿往往不能
被黄药浮选，只有当这些离子消
失并出现游离氧以后才能实现浮
选。
以下是实践上常用的活化剂：
1）硫酸铜及有色重金属可溶性盐
硫酸铜（ CuSO4·5H2O）是实际中最常用的一种活化剂。
它可以活化闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿和钻镍等硫化矿物
的浮选。其他一些重金属可溶性盐，如 Hg2+,Ag+,Pb2＋,
Pd2＋, Cd2＋ 等金属离子的可溶性盐也是活化剂,理论上研
究最多的是硫酸铜 Cu 2＋ 对闪锌矿的活化作用，普遍认为是
在闪锌矿表面生成硫化铜的薄膜,
ZnS)ZnS + Cu2+ = ZnS)CuS＋ Zn2+
Cu2+之所以能取代闪锌矿表面 Zn2+是因为 Cu2+和 Zn2+的离
子半径相近且硫化铜的度积比硫化锌小。未被活化的闪锌
矿很难被黄药浮选，生成硫化铜外表后就很容易用黄药浮
选。但硫酸铜要适量，过量时将活化硫化铁，使浮选选择
性降低
2）碱土金属和部分重金属的阳离于
属于这一类的活化剂有,Ca2＋, Mg2＋, Ba2＋,
Fe3＋ 等金属阳离子。当使用脂肪酸类捕收剂时，这
些离子可活化石英和其他硅酸盐矿物的浮选。研究
较多的是 Ca2＋, Ba2＋ 等对石英的活化作用。纯净的
石英在中性或碱性介质中表面呈负电性，不能吸附
脂肪酸类捕收剂，但经 Ca2＋, Ba2＋ 等金属离子活化
后，石英便可吸附脂肪酸类捕收剂而浮出。 Ca2＋,
Ba2＋ 等金属离子活化石英的机理过去认为是 Ca2＋,
Ba2＋ 等在石英表面吸附的结果。近代的研究表明，
起活化作用的主要是金属的氢氧络合离子 MeOH＋ 在
矿物表面的进一步吸附。
3）可溶性硫化物
包括硫化钠（ Na2S·9H2O）、硫氢化钠、硫化氢及
硫化钙等，最常用的是硫化钠。硫化物的主要作用有：
① 活化多种有色金属氧化矿的浮选，这种作用也称
为硫化作用； ② 抑制各种硫化矿物； ③ 解吸硫化
物表面上的捕收剂，用在硫化矿浮选时混合精矿的脱
药； ④ 调整矿浆 pH 值。硫化钠溶解于水后，相当
于在水中加入 Na＋, OH-,HS-,S2-离子和 H2S分子。
一般认为硫化钠对矿物的活化作用主要是由于 HS-和
S2-作用的结果。
有色金属氧化矿，如孔雀石、铅矶、白铅矿等直
接用黄药不能浮选，但与硫化钠作用后却能很好地用
黄药浮选。因此，对有色金属氧化矿来说，硫化钠是
不可缺少的活化剂，亦称之为硫化剂。硫化钠对有色
金属氧化矿的活化作用是由于在硫化钠的作用下在矿
物表面生成了硫化物薄膜。
4）无机酸、碱
有时使用硫酸、苛性钠、苏打等作为活
化剂。它们的主要作用是清洗掉矿物表面的
氧化膜或粘附的矿泥。如黄铁矿表面存在氢
氧化铁亲水薄膜时失去可浮性，用硫酸清洗
掉薄膜后黄铁矿恢复可浮性被石灰抑制的黄
铁矿或磁黄铁矿，用苏打可以活化它们的浮
选，原因是使矿物表面吸附钙生成的 CaCO3
沉淀自矿物表面剥落，露出新鲜的表面以吸
附黄药离子实现浮选
2、抑制剂
凡能够破坏或削弱矿物对捕收剂的吸附，增强矿物
表面亲水性的药剂称之为抑制剂。
它通过以下三种方式抑制矿物：
①从溶液中消除活化离子作用。如某些矿物在活化离
子的作用下可以实现浮选，若将这些活化离子消除就使
矿物达到抑制。例如石英在 Ca2＋, Mg2＋ 离子的活化下
才能被脂肪酸类捕收剂浮选，若在浮选前加人苏打，使
Ca2＋, Mg2＋ 离子生成不溶性盐的沉淀，消除了 Ca2＋, Mg2
＋ 离子的活化作用，可使石英失去可浮性
②消除矿物表面的活化薄膜。如前所述，闪锌矿表面
生成硫化铜薄膜后可用黄药浮选，当硫化铜薄膜被氰化
物溶解后闪锌矿就失去可浮性，从而达到抑制的目的。
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。
形成抑制性亲水薄膜有几种情况：
第一，形成亲水的离子吸附膜，例如：矿浆中存在
过量的 HS-,S2-离子时，硫化矿物表面可吸附它们形
成亲水的离子吸附膜；
第二，形成亲水的胶体薄膜例，如水玻璃在水中生
成硅酸胶粒，吸附于硅酸盐矿物表面，形成亲水的胶
体抑制薄膜；
第三，形成亲水的化合物薄膜，例如：方铅矿被重
铬酸盐抑制，在矿物表面生成亲水的 PbCrO4抑制薄
膜。
上述这些作用有时并不孤立存在。某些药剂往往
同时通过几方面作用的配合才能有效地实现对矿物的
抑制。
以下是几类常用的抑制剂：
1）硫化钠及其他可溶性硫化物
硫化钠和其他可溶性硫化物是有色金属氧化矿的活化剂，
但用量过多时被活化的矿物又被抑制。硫化矿物浮选时加
人硫化钠，很多矿物受到抑制。瓦克和他的同事们研究了
硫化钠时不同硫化矿物的抑制作用。研究表明，硫化矿物
的抑制作用决定干硫化钠本身的浓度和介质的 pH值，即主
要和溶液中 HS-浓度有关。瓦克认为,硫化钠的抑制作用在
于 HS-离子在硫化矿和黄药阴离子间进行竞争, HS-浓度达
到临界值时，矿物被抑制硫化钠在矿浆中易氧化，浓度不
易控制，对矿物的抑制往往带有时间性，故实践上很少采
用单一的硫化钠作为硫化矿物的选择性抑制剂。目前硫化
钠主要用于下述三种情况：①多金属硫化矿混合精矿的脱
药；②铜一翎分离时用于抑制黄铜矿及其他硫化物，用煤
油浮选辉钥矿,③ 铜一铅混合精矿的分离
2）氰化物
氰化物是闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿的有效抑制剂。过去广泛应
用于铜锌、铅锌及铜铅锌多金属硫化矿石的浮选。近年由于环
保，很多已放弃使用，仅少数分离工艺复杂的尚在使用。常用
的有氰化钾（ KCN）和低化钠（ NaCN) 氰化物毒性很强，易溶
于水，其水解产物 HCN 易挥发，剧毒。在浮选过程中起抑制
作用的是 CN-离子。所以氰化物只能在碱性矿浆中使用，这样
不仅能降低其耗量和毒性，并能增强抑制作用。氰化物对矿物
的抑制作用，可以归纳为如下几个方面 ① 消除矿浆中的活化
离子，防止矿物被活化。 ② 除去矿物表面活化离子，降低捕
收剂的作用能力。 ③ CN-吸附在矿物表面，增强矿物的亲水
性，并阻止矿物表面与捕收剂作用。 ④ 溶解矿物表面的磺酸
盐捕收剂薄膜。因氰化物有剧毒，保存、使用必须有严格的制
度尾矿水排放必须符合国家标准
3）硫酸锌 （ ZnSO4·7H2O )
硫酸锌是白色晶体，易溶于水，是闪锌矿的抑制
剂，只有在碱性矿浆中才有抑制作用，矿浆 PH 值越
高其抑制作用也就越强。硫酸锌在碱性矿浆中生成氢
氧化锌 Zn(OH)2胶体，一般认为硫酸锌的抑制作用主
要是由于生成的氢氧化锌的亲水胶粒吸附在闪锌矿表
面，阻碍了矿物表面与捕收剂的作用。单独使用硫酸
锌对闪锌矿的抑制作用较弱，通常与其他抑制剂配合
使用。实践上硫酸锌常与氰化物联用，这样不仅加强
了抑制作用，而且节省了氰化物用量。一般常用的氰
化物与硫酸锌的用量比为 1,2-1,10。
近代无氰（不用氰化物）工业的发展，使硫
酸锌与氰化物联合应用制度已很少采用目前的应
用主要有：① 在碱性介质中单独应用硫酸锌；
② 硫酸锌与碳酸钠合用；③ 硫酸锌与亚硫酸合
用作为闪锌矿与黄铁矿的抑制剂。
4）二氧化硫、亚硫酸及其盐类
这类药剂包括二氧化硫气体（ SO2）、亚硫酸
（ H2SO3）、亚硫酸钠（ Na2SO3）和硫代硫酸钠
( NaS2O3），主要作为闪锌矿和硫化铁的抑制剂。
用这类药剂代替氰化物也是目前研究的重要课题。
由于这类药剂无毒，不溶解金等贵金属，所以应
用日益广泛。目前主要应用于以下几种情况
① 铅 -锌分离：二氧化硫或亚硫酸和石灰、硫酸锌配
合，抑制闪锌矿浮选方铅矿；
②锌 -硫分离：用亚硫酸盐抑制硫化铁，活化闪锌矿，
进行锌 -硫分离；
③铜 -铅分离：但铜 -铅混合精矿的分离通常是一个
困难的间题；
④铜 -锌分离：用亚硫酸或其盐抑制闪锌矿、浮选铜
矿物应用广泛。为提高对闪锌矿的抑制，常配合少
量氰化物或硫酸锌使用时注意用量：量少抑制作用
不充分，量多又会抑制方铅矿与黄铜矿。因 SO32-或
S2O32-会氧化生成 SO42-而失效，一般采用分段加药。
亚硫酸法对于一般不含或少含次生铜矿物的多金属
铜 -锌或铅 -锌矿石的分离是一种有前途的方法。
5）重铬酸盐
重铬酸钾 K2CrO7或重铬酸钠 Na2CrO7是方铅矿
的有效抑制剂，对黄铁矿也有抑制作用。在多
金属硫化矿浮选中，重铬酸盐主要用于铜 -铅
混合精矿分离时抑铅浮铜。例如重铭酸盐在弱
碱性矿浆中生成铬酸离子，铬酸离子化学吸附
在方铅矿表面生成难溶而亲水的铭酸铅薄膜，
使方铅矿受到抑制。重铬酸盐或铬酸盐都是强
氧化剂，为促使方铅矿表面的氧化，要进行较
长时间搅拌（ 30min-1h ）由于铬盐对环境的污
染，目前已限制使用。
6）水玻璃 （ Na2O·mSiO2）
水玻璃是非硫化矿浮选时最常用的一种调整剂，它既是
硅酸盐脉石矿物的抑制剂又是矿泥的分散剂。水玻璃又
称硅酸钠，化学组成 Na2O·mSiO2,m为模数，一般为 2 -
4.5。模数过高不易溶解，模数过低则抑制、分散作用不
强。选矿上常用的水玻璃模数为 2-3 左右。
水玻璃是由强碱和弱酸构成的盐，在水中可水解，矿浆
呈碱性，形成大量 SiO32-,HSiO3-,H +和 OH-离子，各种
离子的含量视溶液的浓度,pH 值及水玻璃的模数而定。
对 Na2O·3SiO2的水玻璃溶液，当浓度为 1 mg/L,pH<8
时未解离的 H2SiO3分子占优势； PH=9-13时 HSiO3-占优势；
pH>13 时 SiO32-。
水玻璃的抑制作用主要是由水化性很强的 HSiO3-
离子和硅酸分子及胶粒吸附在矿物表面，使矿
物表面呈强亲水性。硅酸胶粒在矿物表面的吸
附一般认为是物理吸附。别外，硅酸离子
（ SiO32-,HSiO3-）和 H+,OH-为石英及硅酸盐矿
物的定位离子，因而水玻璃可以强烈地增强石
英及硅酸盐矿物的负电位，使带有相同电荷的
粒子互相排斥，处于稳定的分散状态。水玻璃
对矿泥的分散作用也可用同样的机理加以解释。
水玻璃的抑制作用与用量密切相关：用量小时
有选择性，用量大时失去选择性。为提高其选
择比，常采用的措施有：
①与苏打配合使用； ② 与多价金属阳离子配
合使用；③ 加温处理。
7）有机抑制
许多有机化合物可以用作抑制剂，如醋类（淀粉和糊精）、
丹宁类、木质素及纤维素、动植物胶等。
①淀粉 — 是高分子化合物，分子式为（ C6H1005） n，亲水
基主要是 -OH。淀粉的水解产物称糊精。淀粉的组成与作用
因来源不同略有差异。通常有两种结构：一种为含直链的
链淀粉，另一种为含支链的胶淀粉，前者占 25 ％左右，
溶于热水，后者占 75 ％左右，不溶于水，但能在水中膨
润。淀粉制成糊精后易于溶解。实践上使用较多的是千米
淀粉或木薯淀粉。使用时一般先制成苛性淀粉。淀粉主要
用于抑制辉钼矿和赤铁矿。糊精主要用作如滑石、石英等
脉石矿物的抑制剂。
②丹宁 — 在萤石、白钨矿、磷灰石浮选时抑制白云石和方
解石，对石英也有一定抑制作用。
③竣基甲基纤维素 — 可作为含镁脉石矿物（如蛇纹石）的
抑制剂。
④ 木质素 — 主要用途是抑制硅酸盐矿物、稀土矿物。
也可以作为铁矿物的抑制剂。浮选钾盐时，可作为脱
泥剂，脱除部溶解的矿泥。
⑤腐殖酸 — 腐殖酸钠可作亮煤、暗煤、褐铁矿、赤铁
矿、磁铁矿等的抑制剂，还可作煤泥的絮凝剂。
3 介质 pH 调整剂
介质的 pH 值是浮选的重要工艺参数。矿物通常要在
一定的 pH 值范围，浮选过程才有最佳的选择性。调
整介质 pH 值，一般有以下作用：
① 调整重金属阳离子的浓度。矿浆中许多, 难免离
子, （多为重金属阳离子），通常可生成氢氧化物沉
淀 Me ( OH ）。它的溶度积 Ksp= [Mem+]·[OH] m为
常数。提高介质 pH 值，可明显降低金属阳离子浓度，
如果 Me＋是有害离子，则可减少它的有害影响；
② 调整捕收剂的离子浓度。捕收剂在水中呈
分子或离子状态存在与介质值有密切关系，调
整 pH 值可调整呈分子或离子状态存在的比例；
③ 调整抑制剂的浓度。一些抑制剂由强碱和
弱酸构成，在水中可以水解，故介质 pH 值直
接影响它的水解程度；
④ 调整矿泥的分散与凝聚。实际应用的 pH
调整剂也是矿泥的分散剂或凝聚剂，起到分散
矿泥或使矿桨产生凝聚的作用；
⑤ 调整捕收剂与矿物之间的作用。捕收剂离子与矿
物的作用与矿浆的 pH 值有密切关系，调整介质 pH
值可改变矿物表面电性及药剂的性能。当介质 PH 值
大于矿物的零电点时，矿物表面荷负电，反之荷正电。
如果矿物与药剂之间作用属物理吸附，矿物表面电性
就能决定药剂能否吸附到矿物的表面，即 pH 值决定
了药剂能否与矿物起作用。各种矿物浮选时都有最佳
的 pH 值范围，如煤泥应在中性或弱碱性矿浆中才能
有最佳可浮性。另外，捕收剂阴离子与 OH-之间可在
矿物表面产生竞争,pH值愈高,OH-离子浓度愈大，愈
能排斥捕收剂阴离子的作用。在一定的捕收剂浓度下
矿物开始被 OH-抑制时的 pH值称为矿物的临界 pH值。
不同矿物的临界 pH 值是不同的。实际浮选时，因同
一种矿石中同一种矿物的可浮性常有一些差异，临界
pH值是一个范围。矿物的临界 pH 值与捕收剂浓度有
关。
常用的 PH 调整剂有石灰、苏打、硫酸和苛性钠
①石灰，又称白灰，有效组成为 CaO，是一种最廉价、最广
泛的 pH 调整剂，特别是在硫化矿浮选上石灰除调节矿浆
困值外还可作为黄铁矿与磁黄铁矿的抑制剂。石灰是一种
强碱，可使矿浆 PH 值提高到 11-12以上。石灰的作用一
方面是 OH-的作用，另一方面是 Ca2＋ 的作用。黄铁矿与磁黄
铁矿在碱性介质中表面可生成氢氧化铁亲水薄膜。当有黄
药存在时黄药阴离子和 OH-发生竞争，降低了黄药的捕收性
能，提高了矿浆 pH值，从而加强了对硫化铁矿物的抑制。
Ca2＋ 可在黄铁矿表面生成 CaSO4难溶化合物，也可起到抑制
作用。石灰对泡沫的性质也有明显的影响。因石灰还是一
种凝聚剂，能引起矿浆中微细矿粒的凝聚，所以当石灰用
量适当时，泡沫有一定粘度，较稳定。但用量过大时、由
于微细矿粒的凝聚，会使泡沫发粘，甚至, 跑槽, 。使用
时应将石灰配成石灰乳后再加人矿浆中。
② 苏打，即碳酸钠（ Na2CO3），是一种强碱弱酸盐。
在矿浆中水解后得到 OH-,H CO3-和 CO32-等离子。
它是比石灰弱得多的一种碱性调整剂，调整范围
在 8-10左右。苏打有一定的缓冲作用，调整的 pH
值较稳定。
石灰和苏打都可调整矿浆 pH 值。由于石灰便宜
并且对黄铁矿有抑制作用，因而在硫化矿的浮选
中得到广泛的应用。非硫化矿浮选中苏打是极为
重要的 pH 调整剂。在采用脂肪酸类捕收剂时，
苏打能消除矿桨中 Ca2＋, Mg2＋ 等有害离子的影响，
并且对矿泥有分散作用，能减弱或消除矿泥的不
良影响。
③ 苛性钠是强碱，因价格贵而较少使用，只有在
不能用石灰但又必须在强碱矿浆中浮选时才使用。
④ 硫酸在欲降低矿浆 pH 值时常使用，它可活化
硫化铁矿物的浮选，因为硫酸可以消除硫化铁表
面的氢氧化铁亲水薄膜．在浮选绿往石、锆英石、
金红石等时常用硫酸作预处理，以调整矿物的可
浮性。经酸洗后，这些矿物的表面得到净化，从
而有利于浮选分离。
第四节 起泡剂
浮选矿浆经捕收剂和调整剂
处理，使矿物的表面性质达到
了浮选要求，此时如果矿浆中
在性质良好的起泡就能实现浮
选。普通的水或矿物悬浮液中
通人气体只能形成少量大而碎
的气泡，不能形成泡沫，但往
水中加人少量异极性表面活性
物质，例如醇、有机酸等，便
以得到小而不易兼并的气饱，
气泡浮到水面，生成具有一定
稳定性的饱沫。这些具有起泡
作用的表面活性物质称为起泡
剂。
Air
Polar
Non-polar
Action of Frother
Water
1 起泡剂的结构与性质
目前广泛采用的起泡剂通常
是一种异极性表面活性物质
（有机物），由两部分组成
一端为极性基，亲水；另一
端为非极性基，亲气。因此，
起泡剂能在气 -液界面上定向
吸附和排列，起泡剂起饱能
力与这两个基的性质密切相
关。
Hydroxyl -OH
Carboxyl -COOH
Carbonyl =C=O
Amino group --NH2
SulpHo group -OSO2OH,-
SO2OH
按其在水中的解离情况，
起泡剂可分为离子型和非
离子型两大类。离子型有
羧酸及其皂类，极性基为 -
COOH(Na）；烷基磺酸及皂
类，极性基为 -SO3H(Na)；
吡啶类，极性基为三价的 N；
酚类，极性基为 -OH。非离
子型有：醇类，极性基为 -
OH ；聚醇醚类，极性基为
-O-和 -OH。氧烷类，极性
基为 -O-。非离子型起泡剂
性质比较单一，一般不具
有捕收性能，而离子型多
数还具有捕收性能。
Pine oil (C10H17OH) 松油
Cresol (CH3C6H4OH) 杂酚油
Methyl isobutyl carbonol (MIBC) 甲基异丁基
甲醇
CH3-CH-CH2-CH-OH
CH3 CH3
Polyglycols 聚乙二醇
1）非极性基对起泡性能的影响
不同系列的 表面活性物质,烃基每增加一个碳原
子，表面活性可以增大 3.14倍。表面活性越大，
起泡能力越强。所以起泡剂非极性基越长，起泡
能力就应越强。但非极性基过长，溶解度会显著
降低，反而会使起泡能力下降。常用起泡剂非极
性基长度有一定范围：烃基中无双键的醇，一般
6-8个碳，有双键的醇由于溶解度较大，烃基可
以更长一些。
不同极性基的起泡剂适宜的烃基长度范围也不一
样。如十六烷醇（ C16H33OH）由于溶解度很小，基
本上没有起泡作用；而十六烷基硫酸（ C16H33SO4H）
却具有很强的起泡能力。所以非极性基的长短要
与极性基配合。
2）极性基对起泡性能的影响
实际使用的起泡剂极性基有以下几种,-0-,-
OH, -COOH, 〉 C=O,-NH2,-SO4H,- SO3H。
极性基的结构和数量影响起泡剂的物理性质
（如溶解度、解离度、粘度等）和化学性质
（如对矿物表面活性、与矿浆中离子的化学反
应等），因此，对起泡剂性能有很大影响。
① 极性基对起泡剂溶解度的影响 — 主要取决于
其性质和数量，极性基与水分子作用越强，其
溶解度越大。几种常见极性基对水作用力的顺
序为,-0-＜ -COOH ＜ -OH <- SO3H＜ -SO4H。因
此，当非极性基相近时各类起泡剂溶解度按上
面顺序逐渐增大。此外，极性基数目越多，溶
解度越大。
解度高的起泡剂溶于水中之后，溶质分子大部分处于
溶液内部．在气 -液表面吸附量较少，因而表面活性也
较低。这类起泡剂可以迅速产生大量气泡，但气泡较
脆寿命短，不能持久。为了保持适当的泡沫层，必须
多次不断添加起泡剂，即分段加药。溶解度低的起饱
剂，多数不容易分散在矿浆中，除少量溶于水中外，
大部分集中在矿浆表面，容易随泡沫层及水层排出因
此，不能产生有效作用。这种起泡剂起泡速度慢，但
泡沫延续时间长，泡沫层较翻定。但过于稳定时，将
给后续作业带来困难。
② 极性基对起泡剂解离度的影响 — 各种醇类、酸类等
非离子型起泡剂，在水中不能解离。梭酸类由于 -
COOH基中 - C=O对 -OH基有诱导效应和共轭效应，氢有
一定程度的解离，使之具有酸性。酚虽然和醇一样有
极性基 -OH，酚的羟基连在苯环上，由于苯环的共扼
作用，羟基中的氢易解离，使酚呈酸性。磺酸盐和硫
酸盐类起泡剂则是较强的电解质。
离子型起泡剂在水中的解离度受溶液 pH 值的影响，
故起泡能力也受 pH值的影响。解离后使溶液呈酸性的
起泡剂称酸性起泡剂。酸性起泡剂在碱性介质中解离
度较高，使其表面活性降低，对起泡剂的使用不利。
所以，酸性起泡剂一般应在酸性介质中使用为好；同
理，碱性起泡剂应在碱性介质中使用较理想。
非离子型起泡剂，如松油和醇类，虽然不解离，
但分子中有羟基，可视作碱性物，一般在碱性
介质中使用较好。
③ 极性基水化能力对起饱性能的影响 — 起泡
剂分子成离子，在水中与水偶极作用，发生水
化．在气泡表面形成一层水膜，使气泡不容易
破裂，提高其稳定性极性基水化能力较强的，
气泡稳定性也较强。根据极性基在气 -水界面
吸附自由能的大小，大致可以判断各种极性基
水化能力的强弱,-COOH吸附能最大，最容易
吸附到气 -液界面，因此，其泡沫发粘，选择
性较差； -SO4H,-NH2吸附能小，形成的泡沫性
脆，选择性好 -OH居中。我们希望起泡剂只有
起泡性而无捕收性，这样才便于浮选过程的调
节。
3）起泡剂的溶解度对起泡性能的影响
起泡剂的溶解度对起泡性能及形成气泡的特
点有很大的影响。溶解度过高，则药剂耗量
大，或迅速产生大量泡沫，但不能耐久。溶
解度过低，部分起泡剂来不及溶解，随泡沫
流失，或起泡速度缓慢，延续时间较长，难
于控制。
4）对起泡刑的要求
具有起泡性质的物质很多，如醇类、酚类、
酮类、醛类、醚类及醋类等但作为浮选用的
起泡剂，对其还有特殊要求：
① 用量低，能形成量多、分布匀、大小合
适、韧性适当和粘度不大的气泡。
② 有良好的流动性、适当的水溶性，无
毒，无臭，无腐蚀，易使用。
③ 无捕收性，对矿浆 pH 值及各组分有
较好的适应性。
由以上要求可见，醇类是比较合适的起饱
剂之一：醇在水中不解离，属于非离子型
起泡剂起泡性能强，不具有捕收性能；在
水中的溶解度较大，分散好，药剂用量小；
对矿浆 pH 值改变影响较小。所以，醇类
是现在应用最广泛的起泡剂。
2 起泡剂的作用
1）使空气在矿浆中分散成小起泡，并防止
起泡兼并
浮选过程，希望生成的气泡直径较小，而且
具有一定的寿命但气泡直径也不能太小，太
过于稳定，否则会对分选不利。在矿浆中，
气泡直径大小与起泡剂浓度有关。试验表明，
矿浆中没加起泡剂时，气泡平均直径约 3-5
mm，加入起泡剂后，可降到 0.5-1mm。浮选
过程希望气泡不兼并，升浮到矿浆表面后，
也不立即破裂，能形成一定稳定性的泡沫，
保证浮选过程的顺利进行。这些都是靠起泡
剂来实现的
2）增大起泡机械强度，提高起泡的稳定性
气泡为了保持最小面积，通常呈球形。起
泡剂在气一液界面吸附后，定向排列在气泡的
周围，气泡在外力作用下发生变形时，使气泡
表面的起泡剂分子吸附密度发生变化。变形地
区表面积增加，起泡剂密度降低，表面张力增
大。但降低表面张力，是体系的自发趋势。因
此，气液界面存在有起泡剂，增强了抗变形的
能力。如果变形力不大时，气泡将不致破裂，
并能恢复原来的球形，增加了气泡的机械强度
3）降低气泡的运动速度，增加起泡在矿浆中
停留时间
首先，起泡剂极性端有一层水化膜，气泡运动时
必须带着这层水化膜一起运动，由于水化膜中水
分子与其他水分子之间的引力，将减缓气泡运动
速度；其次，为了保持气 -液界面张力为最小，
气泡要保持其球形，不容易变形，增大了运动过
程的阻力，使气泡运动速度降低；最后，由于起
泡剂作用的结果产生的气泡直径小，数目多，小
气泡的运动速度通常较慢。因此，增加了气泡在
矿浆中的停留时间，使矿粒与气泡的碰撞机会增
多，提高了分选效果。
实践表明，起泡剂用量不宜过大，否则会降低起
泡能力。起泡剂浓度、溶液的表面张力和起泡能
力之间的关系。
3 起泡剂作用机理
1）单纯起泡剂的作用机理
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，降低气液表面能，使气泡体系能
量降低，促使空气分散，生成直径较小的气泡，
并能在相界面上进行定向排列，以其极性端指向
水，非极性端指向气。由于极性端和水分子发生
作用，在气饱表面形成一层水化层，阻碍了气泡
的兼并，同时还可增加气泡抗变形及破裂的能力
2）起泡剂与捕收剂的共吸附作用
一些捕收剂本身虽没有起泡作用，但能够在气泡表
面吸附，对起泡剂的起泡作用产生影响。例如，黄
药本身是捕收剂，无起泡能力，但若与醇一起使用，
就会提高醇类的起泡能力，且高级黄药的影响比低
级黄药要大，如图 4-2-8（课本 452页）。该现象说
明捕收剂与起泡剂在气～液界面有联合作用，这种
现象称为共吸附。捕收剂与起泡剂不仅在气泡表面
产生共吸附现象,而且也在矿物表面产生共吸附当
矿粒与气泡碰撞时，起泡剂与捕收剂由于在界面上
共吸附而产生互相穿插，使气饱与矿物固着稳定
非表面活性物质有两个极性基，易溶于水，在气一
液界面没有吸附活性，因而不会产生两相泡沫，一
般不作起泡剂；非表面活性物质虽能吸附于矿物表
面，但在浮选用量范围内，并不能使矿物表面疏水
化，所以也不是捕收剂。新的－些研究表明，部分
非表面活性物质如与捕收剂一起使用，可以产生很
好的泡沫，并可提高精矿品位及回收率。例如，双
丙酮本身不起泡，虽能吸附到固 -液界面，却并不能
使矿物表面疏水。但如与捕收剂一起使用，由于它
与捕收剂在矿物颗粒和气泡表面发生共吸附的结果，
可形成良好的泡沫层。
4 起泡剂起泡性能的测定
起泡剂性能的好坏，取决于起泡能力、泡沫的稳定
性此外，泡沫的大小，泡沫的比表面积（可用显微
镜或透射光进行测量）以及泡沫的粘度、弹性，抗
张强度也很重要，但一般很少侧量。
测定起泡剂水溶液的起泡性能，主要有四种基本方
法：
① 用手或机械法搅动起泡剂水溶液数分钟，然后测
量泡沫层体积。
② 用旋转的搅拌器或者上下移动的多孔盘，在起泡
剂水溶液中搅拌，然后测量泡沫体积。
⑧ 在带有砂芯细孔的玻璃管内，将空气、其他气体
的小气泡鼓入被测试的水溶液中，然后测量泡沫体
积。
④ 从一定高度将起泡剂水溶液滴下，对所产生的泡沫进
行测量。
上述方法的共同特点是在没有固体颗粒存在的条件下，在
两相体系内测量泡沫的体积，一般来说，只适用于测试
表面活性剂。
5 常用起泡荆
起泡剂可分为三大类，天然类、工业副产品和人工合成品
天然起泡剂
该类起泡剂是由林木直接燕馏和加工后的产品。
① 松油 — 是最早的天然起泡剂；
② 2号油 — 亦称松醇油是我国选矿厂应用最广泛的一种起
泡剂。占起泡剂总用量的 95 ％以上。起泡性能较松油
稍弱，泡沫稍脆，无捕收能力，组成和性质较稳定。
③ 樟脑油 — 分红、白、蓝三种，白色油可代替松油作起
泡剂，选择性较松油好，并可用于优先浮选；红色油生
成的泡沫发粘；蓝色油则兼具起泡性和捕收性，可用于
浮选煤泥或与其他起泡剂配合使用；
④ 桉叶油 — 起泡性比松油弱，但选择性好，用量较大。
2）工业副产品起泡剂
该类起泡剂主要用于选煤厂。
① 杂醇 — 来源较广，是选煤厂应用较多的起泡剂。
② 仲辛醇 — 以蓖麻子生产葵二酸时的副产品，仲辛醇
是我国选煤厂广泛应用的起泡剂，起泡性能较杂醇强。
③ 杂醇油 — 为生产丁醇的高沸点残留液，主要成分
为伯醇。
④混合醇 — 该类起泡剂泡沫多，脆而不粘，并对过
滤膝水有利。
⑤ 酯油 — 作煤泥浮选的起泡剂其效果与仲辛醇类似，
优点是价格低、气味小、毒性低。
3）人工合成起泡剂
该类起泡剂是人工合成专门生产用作起泡剂的化工
产品。
① 醚醇类起泡剂 —— 是由石化产品合成的新型起
泡剂，有甲基醚醇、乙基醚醇、丁基醚醇等。我国
生产的乙基醚醇是由还氧丙烷和乙醇在苛性钠催化
下聚合而成的。
② 醚类起泡剂 — 是一种新型起饱剂，国内的 4 号油
属此类，成分为三乙氧基丁烷，又称丁醚油，主要原
料是合成聚乙烯醇过程中的副产品，来源广泛。纯 4
号油是无色油状液体，工业品含少量树脂杂质，呈橙
黄色，带水果香味。 4 号油的价格低，纯度高，起
泡能力较 2 号油强用量仅为 2 号油的一半，生成的
泡沫脆。 4 号油能在尾矿水中很快分解、氧化，失
去有害作用，是一种毒性较小的起泡剂。
③ 甲基异丁基甲醇 — 亦称甲基戊醇，美国大量使用。
由于人工合成起泡剂有很多优点，现已开始逐步取代
天然起泡剂，同时一些化工副产品起泡剂仍在选煤厂
广泛应用
第五节 絮凝剂及其他类浮选药剂
1颗粒的分散与聚集状态
细粒物料，特别是粒度小于 5-10um 的矿泥，由于具有很大的
比表面积，是一个热力学不稳定体系，故细粒物料之间的粘附
常可自发产生，也由于范德华力作用而互相吸引，常呈无选择
的粘附状态。加上矿浆中一些, 难免离子, 的作用，使粒子表
面电位降低，从而更使细泥产生粘附矿浆中细粒物料之间的粘
附，根据作用本质的差异可分为三种：
① 细粒受无机电解质的作用，粒子表面电动电位下降，从而
引起互相聚集生成聚合体，称为凝聚。
② 颗粒在捕收剂作用下，表面形成疏水膜，各颗粒疏水膜之
间粘附缔合成团，称为团聚
③ 细粒通过高分子絮凝剂的桥联作用构成松散的、多孔的、
具有三度空间结构的絮状体，称为絮凝。
2 常用分散剂
为使矿浆中矿粒处于分散状态必须加人分散剂。常
用的分散剂有苏打、水玻璃、三聚磷酸盐、丹宁、
木素磺酸盐等分散作用的共同特征是使矿粒表面的
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。需强烈分散矿
泥时要在加人分散剂前先加苛性钠使矿浆 pH 值升
高，在强碱介质中矿泥才具有高分散性。
①水玻璃 — 最广泛使用的分散剂。价廉，分散效
果好水玻璃在水中生成 H2SiO3分子,SiO32-和
HSiO3-离子及水玻璃胶粒，它们能吸附在矿粒表面，
大大地增强了矿粒表面的亲水性，故水玻璃是良好
的分散剂；
② 苏打 — 既可调节矿浆 pH 值，又具有分
散作用。当要求矿浆 PH 值不太高，又希
望矿粒分散时，苏打是一种有效的药剂。
有时为增强苏打的分散作用可配合使用少
量水玻璃；
③各种聚磷酸盐 — 常用的有三聚磷酸盐和
六偏磷酸盐；
④木素磺酸盐、丹宁等一这类药剂专作为
分散剂用比较少。
CH2-CH CH2-CH
C=O C=O
NH2 x O-Na+ y
3 常用絮凝剂
能使矿浆中细粒物料产生聚结的有三类物质：
①无机电解质，如石灰和明矾（硫酸铝）等；
②有机捕收剂，如非极性烃类油；
③有机高分子絮凝剂。有机高分子絮凝剂就其来源
又分为天然和人工合成两类。天然类有淀粉、糊精、
珍甲基纤维素等：人工合成类主要是聚丙烯酞胺及
其他类型的水溶性高分子聚合物。
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。
但使用时要注意：小用量时絮凝具有选择性，超过
一定量时成为无选择性的全絮凝，用量再大时则出
现保护溶胶作用而不起絮凝作用。
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。但使用
时要注意：小用量时絮凝具有选择性，超
过一定量时成为无选择性的全絮凝，用量
再大时则出现保护溶胶作用而不起絮凝作
用。
第四章 浮选设备
浮选机是实现浮选的过程的重要设备，浮选
时，矿浆与浮选药剂调和后送入浮选机，在其中
经搅拌和充气，使欲浮目的矿物附着于气泡上形
成矿化气泡，浮到矿浆表面形成矿化泡沫层，泡
沫用刮板刮出，或以自溢的方式溢出，即得泡沫
产品，而非泡沫产品则自槽底排出。。浮选技术
经济指标的好坏，与所采用的浮选机的性能密切
相关。
第一节 浮选机的基本作用
1）使矿浆处于湍流状态，以保证矿粒的悬浮和
药剂的分散，并以一定动能运动、碰撞，实现矿粒
和药剂的附着。
2）引入空气，产生大小合适、数量足够、稳定
性适宜的气泡，使之分散在矿浆中，以一定的动能
运动，并和药剂、矿粒碰撞，产生选择性粘附、实
现矿化。
3）矿化气泡能升至液面，形成三相泡沫层，并
产生二次富集作用，泡沫精矿和尾矿能及时排出。
1.1 浮选机应具有以下作用
1.2 浮选机各作用区的分布
? 混合区中，气泡群和矿粒进行大量碰撞，有些跟随叶轮搅
拌作紊流运动，其气泡速度可达 100cm/s,但气泡的升浮运
动较慢。
? 在浮选区，矿化的气泡在上浮过程中随静水压力的减小，
升浮速度逐渐加大。
? 到了泡沫区（或刮泡区），大量矿化气泡聚集，气饱升浮
速度降低，甚至停止，气泡兼并增加，兼并过程中水化膜
破裂时泄下的部分水带走夹在泡沫层中的疏水性差、吸附
较弱的杂质颗粒，起到二次富集作用
1.3 对浮选机的基本要求
浮选生产中，性能优良的浮选机应满足下列要求：
①充气量大且易调节。气泡数量直接影响浮选速度。
选煤时由于精煤产率大，决定浮选机生产能力的主
要因素是充气量。此外，不同矿物或浮选的不同作
业（粗选、扫选、精选）各有其合适的充气量，这
就要求充气量要易于调节。
②搅拌强度要足够，以保证矿浆浓度、颗粒和气泡
在浮选机内的分布均匀及药剂的分散，满负荷停车
后易于直接重新启动。
③矿浆通过能力大，以适应较高的处理量；槽内矿
浆循环量大，以保证矿粒与气泡接触机会多。
1.3 对浮选机的基本要求和评价
? ④ 形成稳定的矿浆液面和泡沫层，及时稳定地排
出泡沫精矿。
? ⑤结构简单，维修方便，能耗低，寿命长，能长
期安全运转。
? ⑥适应自动化需要，调节方便、灵活，减少检侧
仪表和执行机构数量。
1.4 对浮选机的基本评价
? 目前各行业尚无统一的标准评价浮选机性
能，下列指标采用较多，可作为评价的参
考依据：
①充气性能与浮选指标（精矿、尾矿质量和
数量）。
②处理能力（各种形式）。
③动力消耗（吨原矿计）。
④价格、安装、操作、维修费用及占地面积
等。
浮选矿浆充气气主要包括两个过程气泡的生成
及气泡的兼并和溶解。
1.5 浮选机中矿浆的充气
1.5.1 气泡的生成
气泡生成原则上有三种方法：
(1）机械搅拌作用将空气流粉碎形成气泡
机械搅拌式浮选机气泡生成主要通过此法，形状不
同的转子或叶轮对矿浆进行激烈搅拌，使矿浆产生
强烈的旋涡运动。由于旋涡的剪切作用吸人浮选机
的空气被分散成直径不等的气泡。
1.5.1 气泡的生成
(2）空气通过多孔介质的细小眼孔形成气泡
压入式浮选机（如浮选柱等）的气泡生成用此法。压
人的空气通过带有细小孔眼的多孔介质，如微孔陶瓷、帆布
等。特别的充气器后便会产生细小气泡。但空气的压力要适
当：太小时不利于空气透过，气泡数量少；过大时又易形成
喷射气流而不成泡，并造成液面不稳。压力大小由充气器决
定。
(3）气体从矿浆中析出形成微泡
在标准状态下，空气在水中的溶解度约为 2%，当压力降
低，溶解的气体便会以微小气泡的形式从溶液中析出。析出
的微泡具有直径小、分散度高、气 -液界面大、有选择地优
先在疏水性较高的表面析出等特点，因而称为活性微泡。近
代浮选机设计时很注意确保大量微泡并以此强化浮选过程。
微泡在矿粒表面的析出有利于突破矿粒与气泡之间的水化层，
当粗粒表面有微泡时，其他气泡可通过微泡附着到矿粒上，
形成无残余水化膜的附着，或许多微泡附着到粗粒矿物上构
成气泡絮凝体而上浮，加强了粗粒的浮选。
1.5.2 气泡在机械搅拌式浮选机内的运动
? 大体可以分为三区：
? ⑴ 充气搅拌区：主要作用是：对矿浆空气混合物进行激
烈搅拌，粉碎气流，使气泡弥散；避免矿粒沉淀；增加矿
粒和气泡的接触机会等。在搅拌区气泡由于跟随叶轮甩出
的矿浆流作紊流运动，所以，气泡升浮速度较慢。
? ⑵ 分离区：在此区间内气泡随矿浆流一起上升，且矿粒
向气泡附着，成为矿化气泡上浮。随作漩涡运动变弱，静
水压力减少，气泡变大，矿化气泡升浮速度也逐渐加大。
? ⑶ 泡沫区：带有矿粒的矿化气泡上升至此区形成有一定
厚度的矿化泡沫层。在泡沫层中，由于大量气泡的聚集，
气泡升浮速度减慢。泡沫层上的气泡会不断自发兼并，产
生“二次富集”作用。
1.5.3 气泡的兼并和溶解
? 气泡的兼并和溶解 不仅取决于充气和分散过
程，还取决于已生成的气泡的兼并和溶解过程。
气泡兼并使其直径变大、不稳定和易于破灭、气
泡减少、气泡总面积减少、对矿化不利。气泡的
溶解使气泡消失，但影响不像兼并那样明显。一
般气泡越小，液相中气体饱和程度越低，则溶解
度越大。但溶解后在降压时还会以微泡析出，故
主要应控制气泡的兼并。加入起泡剂可提高气泡
稳定性，减缓气泡的兼并。浮选机中气泡的生成
和消失是两个相反的过程，并很快达到动态平衡。
提高搅拌强度、加人起泡剂等均可使平衡朝生成
方向发展。
第二节 浮选机的的分类
浮选机的种类繁多，差别主要表现在充气方
式、充气搅拌装置结构等方面，所以目前应用最
多的分类法是按充气和搅拌方式的不同将浮选机
分为两大类，即机械搅拌式和无机械搅拌式。利
用叶轮定子系统作为机械搅拌器实现充气和搅拌
的统称为机械搅拌式浮选机，根据供气方式的不
同又细分为机械搅拌自吸式和机械搅拌压气式两
种。
1、机械搅拌式浮选机
2、充气搅拌式浮选机
3、充气（压气）式浮选机
4、气体析出式浮选机
第三节 机械搅拌浮选机
? 3.1 机械搅拌式浮选机的特点：
①搅拌力强，可保证密度、粒度较大的矿粒悬浮，
并可促进难溶药剂的分散与乳化。
②对分选多金属矿的复杂流程，自吸实可以靠叶
轮的吸浆作用实现中矿返回，省去大量砂泵。
③对难选和复杂矿石或希望得到高品位精矿时，
可保证得到较好的稳定指标
④运动部件转速高、能耗大、磨损严重、维修量
大。
3.2 机械搅拌式浮选机 结构及工作原理
某选矿厂机械搅拌式浮选机设备图及其示意图
机械搅拌式浮选机结构及工作原理
机械搅拌式浮选机结构及工作原理示意图
第四节 充气搅拌式浮选机
?4.1 压气式是压人空气来完成充气，故具有
以下特点：
①充气量大，便于调节，对提高产量和调整工
艺有利。
②搅拌不起充气作用，故转速低、磨损小、能耗
低、维修量小。
③液面稳定、矿物泥化少、分选指标好，但需压
气系统和管路。
4.2 充气搅拌式浮选机结构及工作原理
某选矿厂充气机械搅拌式浮选机设备图
4.2 充气搅拌式浮选机结构及工作原理
充气搅拌式浮选机结构及工作原理示意图
第五节 充气（压气）浮选机 -浮选柱
? 5.1 浮选柱的特点：
①有利于细粒矿物的处理
②投资低，生产成本底。
③占地面积小
④易于调节控制
5.2 浮选柱结构及工作原理
某选矿厂浮选柱
5.2 浮选柱结构及工作原理
某选矿厂浮选柱
5.2 浮选柱结构及工作原理
浮选柱结构及工作原理示意图一
5.2 浮选柱结构及工作原理
浮选柱结构及工作原理示意图二
第六节 空气析出式浮选机
? 6.1 空气析出式浮选机的特点：
这时一类能从矿浆中析出大量微泡为特征的浮
选机, 故称之为空气析出式浮选机, 或降压式浮
选机 。 属于这类浮选机的有喷射式, 旋流式和真
空式浮选机 。 它们都无机械搅拌器无传动部件 。
这类浮选机进一步又可分为吸气式和真空减压式,
而矿浆加压式可再细分为吸气式和压气式两类 。
由于真空减压式结构复杂, 使用很少, 在此仪介
绍矿浆加压式
6.2 空气析出式浮选机结构及工作原理
XPM-8空气析出式浮选机结构及工作原理
6.2 空气析出式浮选机结构及工作原理
Davcra空气析出式浮选机结构及工作原理
6.2 空气析出式浮选机结构及工作原理
Jameson空气析出式浮选机结构及工作原理
第七节 浮选机的发展趋势和研究动态
? 浮选机的发展一直处于竞争状态,20世纪 60
年代后，浮选机发展侧重于两方面一是适于粗粒
浮选的浮选机．二是浮选机的大型化。此外，适
于细泥浮选的浮选机也逐渐引起重视。由此而产
生了当代浮选机的发展趋势和研究动态纵观浮选
机的发展史,20世纪 60年代前，选矿厂（包括选
煤厂）主要采用两种自吸式机械搅拌浮选机 — 法
连瓦尔德型和法格古伦型，至今，这两种浮涉机
仍在世界各地使用。 20世纪 60年代后，为适应选
矿厂和选煤厂的大型化、自动化和节能的需要，
进行了大量的研究，生产出了许多新型、高效浮
选机，并用于生产。
第七节 浮选机的发展趋势和研究动态
? 现代浮选机的发展趋势和研究动态：
? 1、浮选机大型化
? 2、矿浆直流化给料
? 3、改进转子一定子系统结构
? 4、广泛采用压气式
? 5、增大槽内矿桨通过叶轮的循环
? 6、普遍来用浅
? 7、无机械搅拌式较迅速发展
第八节 浮选机的选择、计算、调节
? 8.1 浮选机的选择
浮选机类型、规格的选择与给矿性质（密度、粒度、
可浮性、含泥量等）、产品要求、生产规模、流程结构等
因素有关，选择时应考虑：
① 矿石性质及分选作业 — 对粒度和密度大的给料应优
先考虑浮选机的悬浮能力，应优先选用浅槽、搅拌力强的
浮选机。煤泥浮选时应选择煤用浮选机。
② 矿浆流量 — 大型浮选机由于具有一系列优点，应优
先选用，但每一作业的浮选机槽数应合理确定。精选选通
常不少于 2槽，粗选和扫选不少于 4— 6槽，由此计算出必
需的单槽容积，确定浮选机规格。
③ 磨损件的寿命及磨损后搅拌能力和充气量变化 — 目
前机械搅拌式浮选机占统治地位，浮选柱及新型浮选机也
应考虑选用。
8.2 浮选机的计算
? 在新厂设计时，通过对实验所得的有关数据或相似
（邻）厂的指标可求得与浮选机有关的指标和参数。
?1）浮选时间的确定
? 某个物料所需的浮选时间取决于许多因素，如可浮性、
对精矿的要求、药剂制度、浮选机的结构特点，等等，一
般是根据浮选试验（一次给料的小型单槽浮选机上进行）
结果并参照类似原料的浮选厂或车间实例确定。可根据小
浮选试验的浮选时间 t0(min)和充气量 q0[m3/(m2·min)]及工
业上选用浮选机的充气量或 q [m3/(m2·min)]按下式设计所
需的浮选时间 t:
? 式中：△ t是根据经验增加的浮选时间
? △ t=kt0(min),k=0.5～ 1.
0
0
qt t t
q??
8.2 浮选机的计算
?2)浮选机干矿处理量和矿浆处理量的确定
? 指工业浮选机单位容积 (或单台 )在单位时间所处理的物
料量，包括干矿处理量和矿浆处理量。干矿处理量 Q (t/
台 ·h)可根据浮选机的单槽有效容积 V(m3)和槽数 n，矿浆液
固比 R、矿物真密度 δ 及所需的浮选时间 t(min）按下式计
算：
式中,Q是浮选机的矿浆体积与有效容积之比（选煤时
取,0.9～ 0.95，选矿时取 0.65～ 0.85）。
矿浆处理量 W(m3/min)则根据浮选机处理的干矿量和矿浆
液固比计算：
式中,K为不均衡系数,K1=1～ 1.3
60
( 1 / )
K VnQ
Rt?? ?
1 ( 1 / )
60
K Q RW ???
8.2 浮选机的计算
?4）浮选机操作的调节
? ① 矿浆液面高低 — 通常由尾矿堰闸口高低控制，有中矿
箱时其闸口大小控制各槽液位。在保证精、尾矿质量前提
下应适当加大闸门，使处理量提高。但闸口过大时液面低，
泡沫层厚，刮泡深度控制不好时已矿化的气泡不能及时刮
出会造成精矿损失。
? ② 充气量 — 充气量太大时液面翻花，没有平稳的泡沫层，
恶化浮选效果，但充气量不足时，部分有用矿物不能及时
附着于气泡浮出，影响处理量，造成精矿损失。
? ③ 循环孔面积 — 循环孔面积会影响矿浆循环量和吸气量。
增大循环孔面积可增加矿浆再次矿化机会，但也增加电耗、
磨损及矿粒的粉碎，应根据产品质量和浮选机处理量。
? ④ 搅拌机构间隙 — 叶轮长时间工作会使搅拌机构磨损，
使叶轮和定子间间隙加大，会同时减少吸气量和吸浆量。
一般通过轴承座和套筒间的调节垫片来调整叶轮和定子之
间的轴向间隙。
第五章 浮选工艺
第一节 影响浮选工艺过程的因素
?粒度（磨矿细度）
?矿浆浓度：注意液固比与固体含量的百分数的区
别。
?药剂添加及调节：药剂制度
?气泡和泡沫的调节
?矿浆温度
?浮选流程
?水质
?实践证明，必须根据矿石性质的特点，并通
过试验研究来确地选择上述工艺因素，才能
获得最优的技术经济指标。
实践证明，必须根据矿石性质的特点，
并通过试验研究来确地选择上述工艺因素，
才能获得最优的技术经济指标。
?浮选时不但要求矿物单体解离，而且要求适
宜的入选粒度。矿粒太粗，即使矿物已单体
解离，因超过气泡的浮载能力，往往浮不起
来；但是矿物磨得过细，如小于 0.01mm也不
好。
?各类矿物的浮选粒度上限不同。如硫化物一
般为 0.2-0.25mm，非硫化矿为 0.25-0.3mm。
?对于比重较小的非金属矿如煤等
粒度上限还可以提高。但是矿物
磨得过细，如小有 0.01mm也浮不
好。实践还证明，各种不同粒度，
并浮选行为也是不同的。
?及时测定分级溢流粒度的变化，为磨矿分级操作提供依据，
是现厂每日每班都要进行的检测工作。在没有粒度自动测
量和自动调节的情况下，一般采用快速测量法。该法采用
的工具是浓度壶和筛子（ 0.O75mm或 0.15mm等），计算
公式如下：
? 式中,— 上产物的产率,%；
? ― 盛满矿浆的浓度壶质量,g；
? — 温筛后筛上产物置于浓度壶中加满水后的质量,g；
? a— 干浓度壶的质量,g；
? b― 浓度壶的容积,ml。
?及时检查浮选精矿和尾矿的粒
度组成，也能发现磨矿细度的
变化，如尾矿中粗粒加，则所
谓，跑粗，说明磨矿细度不够，
如果损失的是细粒级，则说明
过磨细，应适当粗磨和强化分
级作业。
第二节 粒度对浮选的影响
? 2.1 粗粒浮选的工艺措施
? 在矿粒单体解离的前提下，粗磨浮选可以节省磨
矿费用，降低选矿成本。在处理不均匀嵌布矿石
和大型斑岩铜矿浮选厂普遍在保证粗选回收率前
提下，有放粗磨矿细度的趋势。但由于较粗的矿
粒比较重，在浮选机中不易悬浮，与气泡碰撞的
几率减少；附着气泡后因脱落力大，易于脱落。
? 因此，粗粒矿粒在一般工艺条件下浮选效果较差，
为了改善浮选效果，可采用特殊工艺条件：
粗粒浮选的工艺措施 -浮选机的选择和调节
? 1）选择适宜干浮选粗粒的专用浮选机，如
环射式浮选机（中国）；
? 2）改进和调节常规浮选机的结构和操作。
? 第二、适当地增加矿浆浓度；
? 第三、改进药剂制度：选用捕收力强的捕收
剂和合理增加捕收剂浓度，目的在于增强矿
物与气泡的固着强度，加快浮升速度。
2.1 细粒浮选的工艺措施
?细较通常是指 -18um或 -10um的矿泥，矿泥的来
源有二：
一是“原生矿泥，主要是矿中的各种泥质矿
物，如高岭土、绢云母、褐铁护、绿泥石、炭质
页岩等。
二是“次生矿泥”，它们是在破碎、磨矿、
运输、搅拌等过程中形成的。
? 根据世界资源状况，不论是黑色、有色或稀有
金属矿，富矿资源日趋枯竭，贫、杂、细粒浸染
价石逐年增多。且都日渐趋向于难选，故细磨矿
必然成为改善选矿指标，必须采取的共有共同性
的措施。而细磨矿必然导致矿泥量增加，从经济
观点看，这些矿泥必须进行回收处理。
细粒浮选困难的原因
? 由于细粒级（矿泥）具有质量小，比表面积大
等特点。由此引起微粒在介质中（浮选过怪中）
的一系列特殊行为：
? (1）从微粒与微粒的作用看，由于微粒表面能
显著增加，在一定条件下不同矿物微粒之间容
易发生互凝而形成非选择性凝结。细微粒易于
粘着在粗粒表面形成矿泥覆盖；
? (2）从微粒与介质的作用看，微粒具有大的比
表面积和表面能，因此，具有较高的药剂吸附
能力，吸附选择性差；表面溶解度增大，使矿
浆“难免离子”增加；质量小而被水流机械夹
带和泡沫机械夹带；
? (3）从微粒与气泡的作用看，由于接触效串
及枯着效率降低，使气饱对矿粒的捕获率
下降，同时产生气泡的矿泥“装甲”现象，
影响气泡的运载量。上述种种原因，均导
致细粒（矿泥）浮选速度变慢，选择性变
坏，回收率降低，浮选指标明显下降。及
时检查浮选精矿和尾矿的粒度组成，也能
发现磨矿细度的变化，如尾矿中粗粒加，
则所谓，跑粗，说明磨矿细度不够，如果
损失的是细粒级，则说明过磨细，应适当
粗磨和强化分级作业。
细粒浮选工艺措施
(1）消除和防止矿泥对浮选影响的主要措施有：
? ①脱泥。
? ②添加矿泥分散剂。
? ③分段、分批加药。
? ④采用较稀的矿浆。
(2）选用对微粒矿物具有化学吸附或螯合作以利于提高浮选过
程的选择性
(3）应用物理的或化学的方法，增大微粒矿径，提高待分选矿
物的浮选速率和选择性。目前根据这一原则发展起来的新工
艺主要有：
? ①选择絮凝浮选。
? ②载体浮选。
? ③团聚浮选，又称乳化浮选。
第三节 矿浆浓度及调整
? 浮选前矿浆的调节，是浮选过程
中的一个重要作业。包括矿浆浓
度的确定和调浆方式选择等工艺
因素。
? 矿浆浓度是指犷浆中固体矿粒的含量。通常有两种表示
方法：
? (1）液固比 — 表示矿浆中液体与固体质量（或体积）之
比，有时又称为稀释度。
? (2）固体含量的百分数（ %)— 表示矿浆中固体质量（或
体积）所占的百分数。
? 矿浆浓度是浮选过程中重要的工艺因素，它影响下列各
项技术经济指标：
? 回收率。
? 在各种矿物的浮选中，矿浆浓度和回收率之间存在着明
显的规律性。当矿浆很稀时，回收率较低，矿浆浓度逐
渐增加，则回收率也逐渐增加，并达到最大值。超过最
佳的扩浆浓度后，回收率又降低，这是由干矿浆浓度过
大，使浮选机充气条件变坏。
? (2）精矿质量。
? 一般规律是在较稀的矿浆中浮选时，精矿质量较
高。而在较浓矿浆中浮选时，精矿质量就降低。
(3）药剂用量。
? 在浮选时矿浆中必须保持一定的药剂浓度，才能
获得良好的浮选指标。因此。当矿桨较浓时，液
相中药剂浓度增加，处理每吨矿石的用药量可减
少，反之，当矿浆较施时，则处理每吨矿石的用
药最就增加了。
? (4）浮选机的生产能力。随着矿浆浓度的增大，
浮选机的生产能力（按处理量计算）也增加。
? (5）浮选时间。在矿浆较浓时，浮选时间会增加，
有利于提高回收率，增加了浮选机的生产率。
? （ 6）水电消耗。矿浆愈浓，处理每吨矿石的水电
消耗将少。
?在实际生产中，浮选时最适宜的矿浆浓
度，除上述因素外，还须考虑矿石性质
和具体的浮选条件。一般原则是：浮选
比重大、粒度粗的矿物，往往用较浓的
矿浆；反之，当浮选比重较小，粒度细
和矿泥时，则用较稀的矿浆；粗选作业
采用较浓的矿浆，可以保证获得高的回
收率和节省药剂，精选用较稀的浓度，
则有利于提高精矿品位。扫选作业的浓
度受粗选影响，一般不另行控制。
第四节 药剂的添加和调节
? 药剂的添加和调节是浮选过程
中重要的工艺因素，对提高药
效、改善浮选指标有重大影响。
主要包括：药剂的正确配制、
合理添加；联合用药以及浮选
回路中药剂最佳化的控制和调
节。
4.1 药剂的配制
? 同一种药剂，配制方法不同，用最
和效果都不同。配制方法的选择主
要根据药剂的性质、添加方法和功
能。常见的有下列方法：
4.1 药剂的配制
?（ 1）配制成 5-10%的水溶液：可
溶于水的药剂如黄药、水玻璃、
硫酸铜等。
?（ 2）加溶剂配制：不溶于水的药
剂，将其溶于特殊的溶剂中，如
白药溶于 10-20%的苯胺溶液。
?（ 3）配制成悬浮液或乳浊液：如
石灰磨细用水调成石灰乳。
?（ 4）皂化：对于脂肪酸捕收剂，添加 10%
左右碳酸钠，且加温制成热的皂液添加。
?（ 5）乳化：机械强烈搅拌或用超声波乳化
等方法，或加乳化剂（大多数表面活性剂）
如烷基方基磺酸盐。
?（ 6）酸化：加盐酸或醋酸对阳离子捕收剂
进行质子化处理，在溶于水。
?（ 7）气溶胶法：使用特殊喷雾装置
?（ 8）药剂的电化学处理
4.2 联合用药 —— 实践中得到广泛应用
?（ 1）同系药剂混合或联合使用
?（ 2）与溶剂、乳化剂、润湿剂混合
?（ 3）同类药剂的混用
?（ 4）氧化矿与硫化矿捕收剂共用
?（ 5）阳离子与阴离子捕收剂共用
?（ 6）大分子与小分子药剂共用或混合
4.3 矿浆中药剂最佳用量的控制与调节
?浮选回路药剂制度最佳化和控制，对浮
选过程的稳定和最大限度降低药耗是重
要的因素。主要通过实验室实验和工业
实验，了解矿浆中各种药剂与矿物之间，
各种药剂浓度的互相关系，建立在不同
条件下的函数式（或称数学模型），求
出各种矿物在不同条件下的特征数据
（参数）。
4.4 三相泡沫稳定性及调节
?泡沫浮选是在液 -气界面进行分选的
过程，因此，泡沫起着重要的作用。
浮选泡沫的气泡大小，泡沫的稳定性，
泡沫的结构及泡沫层的厚度等物理和
物理化学因素，均能影响浮选指标。
?,二次富集作用,
第五节 矿浆温度
?调节矿浆温度条件主要来自两个
方面的要求：一是药剂的性质，
有些药剂要在一定温度下，才能
发挥其有效作用；二是有些特殊
的工艺，要求提高矿浆温度，以
达到矿物分离的目的。
第六节 水质
?水的组成成分，对浮选影响很大。浮选用水的种类分为：
?（ 1）软水：大多数江河、湖泊的水，含盐较低（一般少
于 0.1%），含多价金属离子较。硬度小于 4的水，称为
软水。
?水的总硬度 =[Ca2++]/40.08+[Mg 2+]/24.305,mmol/l，
即以水中 Ca2+,Mg 2+离子含量的多少来衡量。
?（ 2）硬水：硬度大于 4的水，统称硬水。含有较多的多
价金属阳离子，相应阴离子也多。硬水的软化，有化学
法和物理法。
?（ 3）咸水：海水和一部分湖水。含盐量较高（一般 0。
1— 5%）天然疏水性的矿物如煤，在咸水中浮选，甚至
可以不加药剂。
?（ 4）易溶盐的饱和溶液
?（ 5）回水：回水的利用越来越受重视。无论从环境保护，
还是从节省药剂和工业用水观点来看，回水的利用都十
分必要。
第七节 浮选流程
?浮选流程，一般定义为矿石浮选
时，矿浆流经各个作业的总称。
不同类型的矿石，应用不同的流
程处理，因此，流程也反映了被
处理矿石的工艺特性，故常称为
浮选工艺流程 。
7.1 浮选原则流程
?浮选原则流程（又称骨干流程），只指出
了处理各种矿石的原则方案，其中包括段
数、循环（又称回路）和矿物的浮选顺序。
?段数：是制磨矿与浮选相结合的数目。一
般磨一次浮选一次叫一段 。
?循环（回路）：通常以所选矿物中的金属
（或矿物）来命名。
?矿物的浮选顺序：优先浮选、混合浮选、
部分混合浮选和等可浮等几种 。
7.2 流程内部结构
?流程内部结构，除包含了原则流程的内容以外，
还详细表达了各段的磨矿分级次数，每个循环
的粗选、精选、扫选次数，中矿处理方式等内
容。
?粗选一般是一次，精选和扫选次数变化较多。
?中矿处理：常见的有（ 1）返回浮选过程中的
适当地点；（ 2）中矿再磨；（ 3）中矿单独浮
选；（ 4）中矿用水冶等其他方法处理。
7.3 流程表示法
?常用的有三类：
?（ 1）机械联系图：将设备绘成简单的形象图，
然后用带箭头的线条来表示矿浆的流向，并
将各形象图联结起来。
?（ 2）线式流程图。容易把浮选的全过程表示
出来，并便于在流程上标注药剂用量和选别
指标。
?（ 3）流程的速记法：用一些简单的符号、数
字或元素，矿物名称等来表示浮选工艺工程
的一类方法。书写方便，易于速记。
第六章 典型浮选流程
第一节 铅锌矿石的浮选
(1) 矿物组成
有用矿物 方铅矿,PbS 闪锌矿,ZnS
脉石 石英,SiO2 方解石,CaCO3
副产品 银,Ag 硫铁矿,FeS2
Ove rfl ow
(Was t e )
Coarse
Clas sifi ca tio n
+
Conc ent ra te
-
Fl otat ion
taili ng s
Cru sh in g
Gr ind in g
Fi ne
C
Un de rflo w
Filtra tio n
+
Filtr at e
Pb
Pb Th ick en er
2 Clea ne r
T
1 Clea ne r
C
Pb Rou gh er
-
C
T
Zn C ond iti on
C
Zn R ou gh er
1 Clea ne r
2 Clea ne r
C
T
T
+
Zn T hi ck en er
C
-
T
Un de rflo w
Pb
Ove rfl ow
(Was t e )
Filtr at e
Conc ent ra te
Filtra tio n
铅锌矿石的线性流程
(3)药剂
药剂 加药点 药剂添加 量,kg/t 药剂作用
碳酸钠 球磨和铅浮选 0.156 抑制黄铁矿和闪锌矿
氰化钠 球磨和铅浮选 0.058 抑制黄铁矿和闪锌矿
硫酸锌 球磨和铅浮选 0.122 抑制闪锌矿
异丙基黄药 球磨 0.020 捕收方铅矿
黄药 含锌矿浆搅拌桶 0.037 捕收闪锌矿
MIBC 铅浮选 0.032 起泡剂
含锌矿浆搅拌桶 0.040 起泡剂
生石灰 含锌矿浆搅拌桶和锌浮选 0.708 抑制黄铁矿
硫酸铜 含锌矿浆搅拌桶 0.172 活化闪锌矿
polyacrlamide 含锌矿浆搅拌浓密机 0.0005 絮凝剂
(4) 铅－锌－银矿石的浮选结果
产品名称 产率 %
品位 分布率
Pb,% Zn,% Ab,g/t Pb,% Zn,% Ab,%
磨矿给矿 100.00 6.19 4.90 136 100.00 100.00 100.00
铅精矿 8.83 66.59 4.98 1397 95.16 8.97 90.62
锌精矿 7.85 1.18 54.21 97.8 1.50 86.78 5.65
尾矿 83.32 0.25 0.25 6.2 3.34 4.25 3.73
可溶铅 0.08
6.2 硫化铜矿石的浮选
(1) 常见矿物有：
– 黄铜矿 CuFeS2
– 辉铜矿 Cu2S
– 斑铜矿 Cu5FeS4
– 铜兰 CuS
– 硫砷铜矿 Cu3AsS4
– 黝铜矿 Cu3SbS2
?前两种矿物是最重要的
?共生矿物通常是黄铁矿和金矿
(2) 药剂
捕收剂, 巯基类 ( 黄药 ) 0.01～ 0.03kg/t,
黄铁矿抑制剂, 生石灰 0.15～ 0.3kg/t,
有时添加少量氰化物
起泡剂, MIBC or 松油,大约 0.15～
0.3kg.t
? 如果黄铁矿用来制备硫酸或其它用
途，也可以作为独立的精矿来分选。
?许多斑岩铜矿床含有少量辉钼矿 ( ~0.02%
MoS2),这是一个重要的副产品矿物, 这
是因为在浮选过程中, 它比铜矿物易浮,
然后通过选择性浮选将铜矿物从最终精矿
中分离出来 。
?在典型的分选过程中,通过氧化剂破坏矿
物表面的捕收剂罩盖层，获得的铜钼精矿
含 25% Cu and和 0.5%MoS2，之后添加少量
的燃油和起泡剂将辉钼矿从铜精矿中分离
出来。
6.3 磷矿石的浮选
?磷矿石浮选主要是从碳酸钙 (即方解石,
白云石）和石英中分离磷酸盐矿物，使
用脂肪酸及其皂类的可浮性是类似的，磷矿石浮选通常有二种：
?使用脂肪酸捕收剂浮选磷灰石，使用硅酸钠和淀粉抑制碳酸盐脉
石。
?使用脂肪酸捕收剂浮选磷灰石，
使用六偏磷酸钠抑制碳酸盐脉石
6.4 煤的浮选
?由于煤是典型的自然可浮性矿物，
通常只添加起泡剂,( 0.15kg/t) 或
是少量的燃油 (0.1～ 0.5kg/L) 。 高
阶煤（烟煤）几乎不需要添加油作为
捕收剂，而较低阶煤（黑色褐煤，副
烟煤）以及 褐煤则需要相当大量的
油（通常超过 2kg/t） 。
实验三、磷矿石小型浮选试验
一, 试验目的
1,掌握小型浮选试验的方法
2,加深对分选过程的感性认识
3,学会对试验结果的处理及分析
二, 实验原理
本试验采用的是从磷矿石中浮出脉石
矿物的反浮选法, 其中 H2SO4是 PH值
调整剂和磷灰石的抑制剂, PL是分
散剂, BS和 W1#是脉石矿物的捕收剂,
2#油是起泡剂 。
三, 试验设备, 配药及矿样
设备,XMO-240 × 90锥形球磨机
XFD型单槽式浮选机
XTLZ-Φ 260/Φ 200
CS1012型电热鼓风干燥箱
XPM-Φ 120 × 3三头玛瑙研磨机
药剂配制,硫酸溶液浓度为 20%，
BS浓度为 1%，
W1#浓度为 1%，
PL浓度为 1%。
添加药剂溶液的体积数计算公式：
药剂的体积数 =加药的质量 /药剂浓度
试样,a层磷矿石
b层磷矿石