2.3.5　浮選

（1）浮選基本原理　浮選是利用礦粒表面性質（疏水性或親水性）的差異，在氣、液、固三相界面體系中使礦物分選的選礦方法。實現浮選的重要因素是礦粒本身的可浮性及礦粒與氣泡間有效的接觸吸附。礦粒表面的可浮性與與其表面的潤濕性（疏水性）及表面電性等密切相關。礦粒表面的潤濕性常用接觸角來衡量。接觸角越大，礦粒表面越不易被水潤濕，則可浮性好。根據礦物在水中接觸角的大小，礦物的天然可浮性分為三類，見表2-9。

生產實踐中，單純利用天然可浮性進行礦石中各礦物的浮選分離是有限的，通常要借助一定的浮選藥劑，提高礦物的可浮性；浮選劑在固-液界面的吸附影響礦粒的可浮性，而這種吸附又受礦粒表面電性的影響。因此，礦物的電性與其可浮性有密切的聯系。

依據礦物零電點的不同，可調節礦漿pH，選擇性地使礦粒表面荷正電或負電。這樣為選擇捕收劑的種類（陰離子捕收劑或陽離子捕收劑）人為改變礦物的可浮性提供了依據。如pH小于零電點，礦物表面荷正電，采用陰離子捕收劑有利于吸附和提高可浮性，pH大于零電點，則采用陽離子捕收劑有利于吸附和改善礦物的可浮性。

礦粒向氣泡的附著過程是浮選的基本行為。首先附著能否發生，取決于附著前后自由能的變化ΔG，ΔG=γ_水-氣（1-cosθ），γ_水-氣是水-氣界面的自由能，為固定值。因此，ΔG僅與接觸角θ有關，當礦粒完全親水時，θ=0，則ΔG=0，礦粒不能自發地附著于氣泡上，浮選行為便不能發生；只有當θ>0，ΔG>0，礦粒才能向氣泡附著，發生浮選行為。隨著ΔG的增大，附著發生的可能性就越大，其可浮性也就越好。

但是ΔG只能說明礦粒附著氣泡的可能性，能否實現及難易程度如何，還要看具體附著動力學過程。浮選過程中礦粒附著于氣泡上經歷三個階段：①礦粒與氣泡相互接近與接觸階段，該階段靠機械攪動、礦漿運動、氣泡上浮和礦粒下沉產生的礦粒與氣泡的碰撞來完成；②礦粒與氣泡之間水化膜變薄與破裂階段，由于水分子極化作用及礦粒表面剩余鍵力和水-氣界面自由能的存在，在礦粒與氣泡表面存在水化膜，當礦粒向氣泡附著時，首先使彼此的水化膜減薄，最后減弱到這層水化膜很不穩定，并引起迅速破裂；③礦粒克服了脫落力影響，在氣泡上牢固附著。礦粒附著在氣泡上后，能否上浮至礦漿面進入泡沫產品，還要看脫落力的大小，即礦粒與氣泡之間的附著必須大于重力效應。礦粒表面疏水性越強，礦粒在氣泡上的附著力就越大，就越難以脫落。

綜上所述，礦粒附著于氣泡的過程能否實現，附著牢固與否，取決于礦粒表面的疏水性，即可浮性大小。增大潤濕接觸角θ ，對提高礦粒與氣泡的附著至關重要。為此，常常需要加入浮選藥劑。

（2）浮選藥劑　浮選藥劑是用來改變礦粒表面性質、調控礦粒浮選行為的有機物質、無機物質或其他物質。

浮選藥劑可分為四類，即捕收劑、起泡劑、調整劑（包括抑制劑、活化劑和pH調整劑）、絮凝劑。捕收劑使目的礦物疏水，增加可浮性，使其易于向氣泡附著；調整劑調控礦粒與捕收劑的作用（促進或抑制）及介質pH等；起泡劑主要是促進泡沫形成，增加分選界面和調節泡沫的大小和穩定性；絮凝劑促使微細顆粒形成聚團。表2-10為常用浮選藥劑的分類。

（3） 浮選機械　浮選機械是實現浮選分離的主要工藝設備。經磨礦單體解離的礦粒，調漿、調藥后進入浮選機，進行充氣、攪拌，使表面已吸附捕收劑或疏水的礦粒向氣泡附著，在礦漿面上形成泡沫產品，未上浮的礦粒由低流排走，達到浮選分離。因此，浮選機械具備下述功能：①充氣作用，即向礦漿充氣，并使其彌散成大小合適、分布均勻的氣泡；②攪拌作用，使槽內礦漿受到均勻攪拌，促使藥劑溶解分散；③調節礦漿面、礦漿循環量和充氣量；④使泡沫產品和殘留礦漿連續不斷地排出。

根據將空氣分散成氣泡的方式不同，浮選機分為四大類，見表2-11。