2.3.5　浮选

（1）浮选基本原理　浮选是利用矿粒表面性质（疏水性或亲水性）的差异，在气、液、固三相界面体系中使矿物分选的选矿方法。实现浮选的重要因素是矿粒本身的可浮性及矿粒与气泡间有效的接触吸附。矿粒表面的可浮性与与其表面的润湿性（疏水性）及表面电性等密切相关。矿粒表面的润湿性常用接触角来衡量。接触角越大，矿粒表面越不易被水润湿，则可浮性好。根据矿物在水中接触角的大小，矿物的天然可浮性分为三类，见表2-9。

表2-9　矿物天然可浮性分类

生产实践中，单纯利用天然可浮性进行矿石中各矿物的浮选分离是有限的，通常要借助一定的浮选药剂，提高矿物的可浮性；浮选剂在固-液界面的吸附影响矿粒的可浮性，而这种吸附又受矿粒表面电性的影响。因此，矿物的电性与其可浮性有密切的联系。

依据矿物零电点的不同，可调节矿浆pH，选择性地使矿粒表面荷正电或负电。这样为选择捕收剂的种类（阴离子捕收剂或阳离子捕收剂）人为改变矿物的可浮性提供了依据。如pH小于零电点，矿物表面荷正电，采用阴离子捕收剂有利于吸附和提高可浮性，pH大于零电点，则采用阳离子捕收剂有利于吸附和改善矿物的可浮性。

矿粒向气泡的附着过程是浮选的基本行为。首先附着能否发生，取决于附着前后自由能的变化ΔG，ΔG=γ_水-气（1-cosθ），γ_水-气是水-气界面的自由能，为固定值。因此，ΔG仅与接触角θ有关，当矿粒完全亲水时，θ=0，则ΔG=0，矿粒不能自发地附着于气泡上，浮选行为便不能发生；只有当θ>0，ΔG>0，矿粒才能向气泡附着，发生浮选行为。随着ΔG的增大，附着发生的可能性就越大，其可浮性也就越好。

但是ΔG只能说明矿粒附着气泡的可能性，能否实现及难易程度如何，还要看具体附着动力学过程。浮选过程中矿粒附着于气泡上经历三个阶段：①矿粒与气泡相互接近与接触阶段，该阶段靠机械搅动、矿浆运动、气泡上浮和矿粒下沉产生的矿粒与气泡的碰撞来完成；②矿粒与气泡之间水化膜变薄与破裂阶段，由于水分子极化作用及矿粒表面剩余键力和水-气界面自由能的存在，在矿粒与气泡表面存在水化膜，当矿粒向气泡附着时，首先使彼此的水化膜减薄，最后减弱到这层水化膜很不稳定，并引起迅速破裂；③矿粒克服了脱落力影响，在气泡上牢固附着。矿粒附着在气泡上后，能否上浮至矿浆面进入泡沫产品，还要看脱落力的大小，即矿粒与气泡之间的附着必须大于重力效应。矿粒表面疏水性越强，矿粒在气泡上的附着力就越大，就越难以脱落。

综上所述，矿粒附着于气泡的过程能否实现，附着牢固与否，取决于矿粒表面的疏水性，即可浮性大小。增大润湿接触角θ ，对提高矿粒与气泡的附着至关重要。为此，常常需要加入浮选药剂。

（2）浮选药剂　浮选药剂是用来改变矿粒表面性质、调控矿粒浮选行为的有机物质、无机物质或其他物质。

浮选药剂可分为四类，即捕收剂、起泡剂、调整剂（包括抑制剂、活化剂和pH调整剂）、絮凝剂。捕收剂使目的矿物疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着；调整剂调控矿粒与捕收剂的作用（促进或抑制）及介质pH等；起泡剂主要是促进泡沫形成，增加分选界面和调节泡沫的大小和稳定性；絮凝剂促使微细颗粒形成聚团。表2-10为常用浮选药剂的分类。

表2-10　常用浮选药剂的分类

（3） 浮选机械　浮选机械是实现浮选分离的主要工艺设备。经磨矿单体解离的矿粒，调浆、调药后进入浮选机，进行充气、搅拌，使表面已吸附捕收剂或疏水的矿粒向气泡附着，在矿浆面上形成泡沫产品，未上浮的矿粒由低流排走，达到浮选分离。因此，浮选机械具备下述功能：①充气作用，即向矿浆充气，并使其弥散成大小合适、分布均匀的气泡；②搅拌作用，使槽内矿浆受到均匀搅拌，促使药剂溶解分散；③调节矿浆面、矿浆循环量和充气量；④使泡沫产品和残留矿浆连续不断地排出。

根据将空气分散成气泡的方式不同，浮选机分为四大类，见表2-11。

表2-11　浮选机的分类