细粒浮选研究动态
杨强自张裕书毛益林③龚文琪®
(①武汉理工大学资源环境工程学院武汉430070; ②国土资源部矿产资源储最评审中心北京100035; ③中国地质科学院矿产综合利用研究所成都610041)
摘要：随者矿山开采矿石中有用矿物嵌布粒度的日益变细，微细粒矿物的分选目前已经成为矿物分选的一个 重要组成部分.越来越受到人们的关注和重视。本文从浮选药剂、浮选设备及浮选工艺三个方面介绍了提高微 细粒矿物分选效果的主要方法，为今后微细粒矿物的分选研究提供参考。
关键词：细粒浮选;浮选药剂;浮选设畨;浮选工艺
浮选技术是最重要的选矿技术之一，常规的浮选方法只能处理那些可浮、易浮、对浮选药剂和浮选 技术等没有特别要求的矿物。对于细粒矿物的选别，常规的浮选技术满足不了有效回收有用矿物的要求。 目前普遍采用的浮选工艺在选别细粒矿物时效果往往很差，致使大量有用矿物无法有效回收而流失。基 于我国矿产资源的禀赋特征以及开采矿产资源R趋贫细杂化，选矿工作者越来越重视细粒浮选问题，细 粒浮选法的研究已成为选矿领域的重要课题之一&2]。本文从浮选药剂、浮选设备及浮选工艺三个方面介 绍了目前提高微细粒矿物分选效果的主要方法，为今后微细粒矿物的分选研究提供参考。
1浮选药剂
由于细粒矿具有许多不同于正常浮选粒级的特性，这些特性恶化了细粒矿浆的浮选环境，所以使用 常规的浮选药剂处理细粒矿，往往浮选效果不好。通过对造成细粒难浮原因的分析，许多选矿工作者都 在进行对细矿粒浮选效率高、选择性能强的浮选药剂的研究和开发。
周德炎£33等针对广西某选矿厂铅锌微细粒矿物比表面积大、比表面能卨，难沉降且难分离的特点， 利用新的选择性絮凝剂BS絮凝微细粒铅锌矿物后再浮选分离，使铅锌回收率分别达到了 76.14% 和 81. 21%。
朱建光、陈树民⑷等用新型捕收剂MOH浮选攀枝花微细粒钛铁矿，工业试验得到含TiO, 47.2%、回 收率76.53%的结果，与使用另外一种新型捕收剂M0S相比，精矿品位控制在含Ti0247%时，可提高回 收率6.22%。
谢建国[5]等研制的新型捕收剂ROB用于攀枝花微细粒级钛铁矿浮选，工业试验获得了精矿钛品位 48%,回收率75%的良好指标c与原捕收剂比较，精矿钛品位提高0.65%,回收率提高7. 3%,每吨钛精 矿浮选药剂成本降低40. 54元，经济效益显著。
对常规捕收剂烷基磺酸盐进行改性，制成乙氧基化磺酸盐，可提髙其选择性。P .索玛桑徳兰 (P. Somasundaran)的研究表明，油酸钾和乙氧基化磺酸盐混用，对胶磷矿有选择性捕收作用，在低pH 值下，对白云石有选择性捕收作用[6]。
O杨强，男，1%1年生，研究员，教授级高级工程师，长期从亊矿产资源综合利用研究和矿产资源评价工作。电 话：010-66560402，E-mail ： yqmir@ vip. sina com
2浮选设备
近十多年来，围绕如何改进浮选设备的结构特征，以克服细粒矿难浮的细粒质量效应和表面效应， 从而提高细粒浮选效率问题，国内外对细粒浮选设备展开了广泛的研究，出现了许多新型有效的细粒浮 选设备。
首先，作为浮选主导设备，机械搅拌式浮选机在快速浮选及适应粗粒物料方面取得了明显进展。北京矿冶研究总院设计的160m3超大型充气机械搅拌式浮选机(KYF160)各项性能和技术指标达到国际先进水平[7]。
其次，机械搅拌式浮选机发展的热点是节能降耗。通过对叶轮结构设计、完善充气方式以及设备大型化、自动化，提高浮选效率，同时降低浮选机的单位能耗，减轻浮选设备零部件的磨损。
詹姆森浮选槽是由澳大利亚的詹姆森教授设计的，该浮选槽的突出特点是下导管自吸气式矿化，矿化气泡与矿浆分离槽的高度降至lm左右，在浮选效率与同直径常规浮选柱相似的情况下浮选时间却短得多[2]。
多种形式浮选柱的出现，特别是短体浮选柱的问世，极大地推动了选煤事业的发展。浮选柱在微细粒煤泥降灰方面优势明显，具有我国自主知识产权的微泡浮选柱和FCSMC-6000 X 6000旋流-静态微泡浮选床在国内选煤厂得到广泛应用，后者可与1.2Mt/a选煤厂配套。周凌锋，傅联海，张强等研究的新型细粒浮选柱是一种对微细粒浮选行之有效的浮选设备，它克服了Jameson浮选柱没有中矿循环的缺点，也克服了 Microce丨微泡浮选柱的充气由循环中矿从下部给人，气泡首先由中矿矿化，不利于精矿回收的 弊端。
3浮选工艺
3.1团聚浮选
3.1.1两液分离浮选
有人曾用双液分离浮选法从磷酸钇(YP0J矿中来回收稀土金属。该矿石中往往含有少量铈、铒、 铀及钍，通常与独居石、锆英石、锡石及钛铁矿等共生。试验中所用两液分别为异辛烷和水，磷酸钇的 等电点pH值为3.6~4.0，加人适当烷基胺(十四胺2x10-mol/L、十二胺1 x l(T3mol/L、癸胺lxlO—3 mol/Ls辛胺1 xlO_2mol/L、己胺1 xl(T2m0l/L)调节磷酸钇颗粒表面的疏水性，同时稳定异辛烷-水乳 化体系，所得回收率均高于95%，结果令人满意[9]。
魏克武等人11(^在对高岭石除铁的试验研究中，用双液浮选法成功地除去混合矿样中的赤铁矿和褐铁 矿。该试验中调浆浓度10%,工业煤油作为萃取剂，加人调整剂配成所需pH值，搅拌2~30min,然后 静®分层和分离。人工混合矿样试验结果表明，Fe203脱除率高达98% ,高岭石的回收率达到90%以上; 实际矿石的分选效果为：Fe20,脱除率达到70%，髙岭土回收率达到75%。
3. 1. 2乳化浮选
乳化浮选又称为团聚浮选，油药比大致为0.6 ~2.0。将非极性油乳化分散，以分散的油珠为桥连介 质，实现矿粒之间的团聚，然后再用气泡浮选分离。
乳化浮选工艺适用于微细粒和微粒物料。适宜的矿石种类较多，易实现工业化。目前，该工艺除用 于天然疏水性矿物，如石墨、自然硫、辉钼矿和煤以外，在磷矿和锰矿方面已有工业应用。
乳化浮选的分选效果与非极性油的乳化效果有关。为了保证乳化质量，常需添加不同种类的乳化剂。 乳化剂的添加量约占油用量的3%。常用的非离子型乳化剂有聚乙二醉醚脂肪醇、聚乙二醇醚脂肪酸和聚 乙二醇醚烷基酚等[11]。
3.1.3油团聚浮选
油团聚分选的工艺过程是：细磨矿石使目的矿物单体解离，用调整剂和捕收剂处理矿浆，使目的矿物选择性疏水，然后添加非极性油，使其覆盖疏水性颗粒。在剪切力场中，覆盖油的颗粒相互黏附并形 成球团，最后可用物理方法将球团与仍然处于分散状态的亲水性微粒分离。
.油团聚分选工艺的优点是：在分离细粒矿物的同时，也进行了脱水，因此可简化固液分离工艺;其 缺点则表现在药剂用量较大，因而导致生产成本的增高。当非极性油和捕收剂不能循环再用时，该工艺 的应用前景便受到一定的限制[12]。
3.1.4磁种团聚浮选
磁种团聚分选工艺主要用于选别一些弱磁性微细粒矿物，即在经调整剂调浆后的矿浆中，加人一定 比例的微细粒磁种，在剪切力场中，磁种与弱磁性矿物发生选择性团聚，然后在重选设备或脱泥装置中， 将聚团与仍处于分散状态的矿泥分离，最后采用磁选设备将磁种与弱磁性矿物分离，回收磁种循环再用。 磁种团聚分选机理是：在分散状态下，微细粒磁种具有类似髙梯度磁选中钢毛介质的“高梯度效应”，从 而与弱磁性矿物选择性聚团，所用磁种可分为两类：人造磁种和天然磁种。人造磁种包括磁性铁氧体、 氢氧化铁、氢氧化亚铁和磁流体等，天然磁种则包括磁铁矿、钛磁铁矿等。该分选工艺现主要应用于赤 铁矿的选择性团聚分选["’12]»
3.2载体浮选
载体浮选的影响因素很多，有几何因素、物理因素和化学因素。几何因素包括颗粒粒度、载体粒度、 载体物料比、搅拌器结构等;物理因素主要是指搅拌速度、搅拌时间和矿浆浓度;化学因素则有药剂种 类、药剂浓度、矿浆温度和矿浆pH值等。J •卢比奥等[13】对载体浮选的多种影响因素作了详细的试验研 究。侯若洲等〔1<]在高岭土除铁浮选体系中，对载体浮选的影响因素也作了相关的研究。据载体来源不同， 又可分为异类载体浮选和同类载体浮选。梁瑞禄、沼田芳明等fl5]研究了用载体浮选处理微细粒锡矿石的 试验，载体分别采用白铅矿、锡石、方铅矿、石英，特级油酸钠(NaOL)为捕收剂，回收率远远高于常 规浮选时的回收率。
国外有人用挡板浮选柱浮选选煤厂细粒尾煤，物料中含有39. 8%以上的细泥灰分，2. 83%的总硫， 使用新型浮选柱得到的产品热值回收率高达80%,灰分小于11%;灰分低于8%时，产品热值回收率 60%,另外黄铁矿中的硫也从煤中排出，排出率大于50%[|6)。
3.3选择性絮凝浮选
微细粒矿物的选择性絮凝浮选法正处于由实验室成果转向工业化生产的进程中。该分选方法由于具 有选择性髙、工艺设备简单、环境污染小等优点，在处理微细粒难选矿物方面较其他分选方法显示出了 明显的优越性。
3. 3.1剪切絮凝
剪切絮凝浮选是在微细粒悬浮体系中，加人表面活性剂。在一定的动力学搅拌下，吸附有表面活性 剂的微细粒间相互聚集，从而增大了表观直径，再用泡沫浮选法将絮片浮出。
剪切絮凝浮选工艺与单一浮选工艺有很多共同之处。主要区别表现在剪切絮凝浮选的搅拌强度高于 单一浮选。其优点表现在过程简单、易于控制，有成熟的浮选药剂制度可供借鉴。在对原矿生产流程不 做较大改动的情况下，可使回收率有一定幅度的提高。但该工艺并不能从根本上彻底改善分选效果。
3.3.2高分子絮凝
高分子絮凝分选工艺大体包括四个阶段:
(1)矿浆分散及调浆;
(2)絮凝剂选择性吸附并形成絮团;
(3)絮团调整，其目的在于形成符合后续分离过程所要求的絮团，并使絮团中夹杂物减至最少;
(4)从悬浮液中分离絮团。
高分子絮凝分选工艺能否彻底分离有用矿物和脉石矿物，关键在于寻找有效的选择性絮凝剂和分散剂。该工艺的优势表现在过程简单、分离彻底;缺点则表现在易受水中溶解离子的影响，难以控制。
3.4离子浮选
离子浮选法属于泡沫分离技术范畴。方法基于待分离物质与捕收剂通过化学的、物理的力结合在一 起，在鼓泡塔中被吸附在气泡表面富集，借气泡上升带出溶液主体，达到净化溶液主体和浓缩待分离物 质的目的。离子浮选法的分离作用主要取决于组分在气-液界面上的吸附选择性和程度，所使用的捕收剂 的主要成分是表面活性剂和适景起泡剂、络合剂和掩蔽剂等[17】。
有人运用离子浮选法处理铀同位素生产和研究设施退役过程中产生的化学淸洗剂废水，使其不受有 机物的影响，该方法适宜对成分复杂的放射性废水进行处理，并可回收铀。通过分析找出了影响离子浮 选效果的主要因素，获取了最佳参数。用该方法处理后的废水体积可望减少99%,而使放射性废物达到 最少化，并且离子浮选在湿法冶金中有着重要的作用【19]。
3.5沉淀浮选和吸附胶体浮选
沉淀浮选和胶体吸附浮选处理含有重金属离子的水溶液非常有效。国外有人对脱除重金属离子(铜、 铅、锌)的沉淀浮选和胶体吸附浮选进行了研究。试验中氣化铁作共沉淀剂，油酸钾(KOL)作捕收剂 和改进剂，用乙基黄原酸钾(KetX)使仍残留于溶液中的离子进一步共沉淀，硫酸钠(Na2S04)调节离 子强度。研究中发现，在沉淀浮选过程中，pH值为8.5时，为氢氧化铁提供了非常适宜的沉淀条件，达 到了最好的1^(011)3凝结相。吸附胶体浮选的效率很大程度上取决于盐(Na^OJ的浓度，其浓度的变 化极大地改变了表面电位和表面活性剂在絮凝物上的表面浓度。Alexandrova等人研究发现，NajSO,浓度 为5xlO_2mol/L时，效率最高，试验最终的结果显示，KOL和KEtX混合使用，对脱除重金属离子的效 果显著，铜、铅、锌的回收率均达到90%以上[20]。
3.6加压浮选
吉川逸治等用加压浮选法进行了分离微细粒地开石和石英的试验研究。结果表明，对-2pjn的微 细粒级地开石和石英1: 1混合试样，用氧化钙作为活化剂，油酸钠作为捕收剂，赛帕隆AP30为絮凝 剂，在pH值为5〜12，用加压浮选机时可得到很好的分离效果，其氣化钙和油酸钠的添加量仅分别为 用丹佛浮选机时用量的1/10和1/40。同时，用加压浮选法进行了分离微细粒长石和石英的试验研究， 得到了很好的分离效果。此外，还有加温浮选、真空浮选、油浮选、电解浮选、溶气浮选等也处于研究之中[7%。
3.7复合团聚浮选
复合聚团分选是指将两种或两种以上的聚团方法，叠加在一起而进行的强化聚团的工艺方法。它是 并合原理在复杂微细粒悬浮体系颗粒间相互作用理论应用的又一典范。
复合聚团可以分为凝聚-磁种分选，疏水一磁种分选，高分子絮凝一磁种分选，疏水一磁复合聚团分 选。复合聚团分选工艺与单一方法聚团分选工艺相比，从选择性和分离效率等方面已经显示出明显的优 势。该项技术不仅在微细粒矿物分选领域受到重视，而且还被用于污水处理，以除去水中所含悬浮颗粒 及细菌。复合聚团分选工艺使矿物加工工程进入全面而高速发展的新时代。可以预见，复合聚团分选技 术在微细粒物料的分选与处理领域将具有广泛的发展与应用前景111_12】。
4小结
矿物资源日趋严重的贫细杂化促使浮选技术迅速发展。复杂多金属矿的分离和细粒物料的选别仍然 是浮选领域的主要研究课题。从以上细粒浮选的几个主要研究方面可以看出，细粒浮选是浮选领域的一