中南大学矿物浮选期末试卷B卷答案

1、中南大学考试试卷 （B 卷）2016-2017学年第二学期 考试时间： 2017年6月20日上午 10:00-11:40 矿物（浮选） 课程 32 学时 2.0 学分 考试形式：闭卷 专业年级矿物加工工程 15级 总分 100分 占总评成绩 70% 注：此页不作答题，请将答案写在答题纸上。、名词解释（ 38=24 分） 矿物的晶体化学特性 零电点 PZC 等电点 IEP 临界胶团浓度CMC 选择性絮凝 硅酸盐矿物 矿浆浓度 接触角【解】 矿物的晶体化学特性：矿物的晶体化学特性是指矿物的化学组成、化学 键、晶体结构及其相互关系，是矿物最基本的特征之一。 零电点 PZC：零电点是指在水溶液中矿物界

2、面双电层的表面电荷密度为零 时溶液中定位离子活度的负对数值。 等电点 IEP：当没有特性吸附，电位等于零时，溶液中定位离子活度的 负对数值为“等电点”。用符号 IEP（Isoelectric Point）表示。 临界胶团浓度： 表面活性剂溶液的某些性质在某一浓度范围内发生突变， 这一浓度范围称为表面活性剂的临界胶团区域， 在这一浓度范围内取一浓度 即为临界胶团浓度。 选择性絮凝：选择性高分子絮凝分选是从稳定分散的悬浮液中选择性絮 凝其中某一组分，使之与其他仍处于分散状态的组分分离，从而达到分选的 目的。 硅酸盐矿物：一类由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。 矿浆浓度：矿浆浓度是指浮选矿

3、浆中固体（矿物）与液体（水）质量之 比，常用液固比或固体含量百分数表示。 接触角：指在气、液、固三相交点处所作的气 - 液界面的切线穿过液体与 固- 液交界线之间的夹角，是润湿程度的量度。简答题（ 86=48 分）1、简述矿物天然可浮性的定义及其与矿物表面特性之间的关系。【解】天然可浮性是指矿物在不添加任何浮选药剂的情况下的浮游性，矿物的 天然可浮性与其解理面和表面键性及矿物内部的价键性质、 晶体结构密切相关。 （1）由分子键构成分子晶体的矿物， 沿较弱的分子键层面断裂， 其表面不饱和 键是弱分子键， 此时矿物表面以定向力， 诱导力为主。 其极性及化学活性较弱， 对水分子吸引力较小，不易被水润

4、湿，称为疏水性表面。（2）凡内部结构属于共价晶格和离子晶格的矿物， 其破裂断面往往呈现原子键 或离子键，这类表面有较强的偶极作用或静电力，为强不饱和键。这类矿物表 面极性和化学活性强，对极性的水分子有较大的吸引力，或因而表现出强亲水 性，称为亲水性表面。2、矿物在水介质中的表面电现象时如何起源的？简述石英在水中的荷电过程及其机理。解】对于难溶的氧化物矿物和硅酸盐矿物， 表面因吸附 H+或 OH而形成酸类化合物，然后部分电离而使表面荷电，或形成羟基化表面，吸附或解离H+而荷电。石英（ SiO2）在水中荷电过程可示意如下：石英破裂：H+和 OH吸附： 电离：解】（ 1）矿物在水介质中的表面电现象起

5、源于离子优先解离（或溶解）、离子优先吸附、离子吸附和电离、离子晶格取代。3、举例说明浮选剂结构性能的基本判据。【解】（ 1）浮选药剂结构性能三要素为：亲矿集团、亲水基团、烃基 基本判断依据为： 溶度积理论：捕收剂与矿物表面的化学反应决定矿粒的浮选行为，药剂与矿 物金属离子化学反应产物的溶度及越小作用能力越强，因此可用反应产物的溶 度积大小衡量药剂的浮选作用能力。 基团电负性：按照浮选药剂与矿物作用的基团特性，可将捕收剂分为硫化矿 捕收剂、过渡金属氧化矿捕收剂和氧化矿捕收剂。硫化矿捕收剂的基团电负性 较小，氧化矿捕收剂的基团电负性较大，过渡金属氧化矿的基团电负性中等。 浮选剂性能的临界胶团浓度（

6、 CMC）判据：捕收剂和起泡剂大多为表面活性 物质，用 CMC 来衡量其疏水亲水性能是合适的。显然， CMC越小，药剂的 疏水性能就越强。捕收剂集合大小与作用的选择性：当药剂与矿物大小愈接近时，作用愈容易 发生，容易得到较大的覆盖密度；如果药剂的几何大小比矿物晶格大很多，则 不能形成一定对应的排列关系，只能以疏松的排列覆盖矿物表面，而使药剂同 矿物的作用和药剂分子之间的作用都受到削弱。4、简述选择性絮凝过程及机理。【解】（1）选择性絮凝过程可分为几个阶段，首先使浮选液中的固体颗粒成分 而稳定地分散，加入絮凝剂后，絮凝剂选择性吸附在一部分颗粒表面，使其形 成絮团，最终与另一部分仍处于稳定分散的颗

7、粒分离。（2）选择性高分子絮凝分选是从稳定分散的悬浮液中选择性絮凝其中某一组分，使之与其他仍处于分散状态的组分分离，从而达到分选的目的。选择性高 分子絮凝分选成功的关键在于选择合适的絮凝剂和调节矿浆的物理化学性质， 以使药剂与矿物表面的作用具有一定的专属性。5、影响浮选工艺的因素有哪些？如何进行有效调控？ 【解】影响浮选的工艺因素有：磨矿细度、矿浆 pH 值、温度、浓度、矿石性 质、浮选药剂、流程结构等。（1）浮选工艺物理影响因素：粒度、矿浆浓度、搅拌强度粒度：粗粒浮选时采用捕收能力较强的捕收剂；适当增加捕收剂用量；增大充其量， 提供更多起泡；选择适用于粗粒浮选的浮选剂。细粒浮选时添加分散剂，

8、防止微细颗粒互凝；采用适于选别微细颗粒的浮选药 剂；使微细粒选择性团聚，增大粒度； 矿浆浓度： 浮选作用前矿浆的调节是浮选过程中的一个重要作业，针对不同的工艺条件采 用不充气调浆、充气调浆、分级调浆。 搅拌强度： 浮选过程中对矿浆的搅拌，可根据其作用分为两个阶段：一是矿浆进入浮选剂 之前的搅拌；一是矿浆进入浮选机之后的搅拌。浮选工艺化学影响因素：矿石性质及浮选工艺的选择： 根据矿物泥化程度、氧化程度的不同采用不同的药剂、选矿方法、工艺流程， 并根据嵌布粒度的差异采用不同的浮选流程。矿物酸碱度、水质、温度： 通过采用不同的药剂消除和控制水中难免离子对浮选的影响，加温可降低药剂 用量，加速药剂的溶

9、解。 药剂制度的调节： 不同捕收剂的混合使用；调整剂的联合使用；加药顺序及加药地点与加药方式 的调节。6、简述矿物表面的双电层结构以及双电层对浮选的影响如何？【解】（ 1）在两相间可以自由转移，并决定矿物表面电荷（或电位）的离子称 “定位离子”。定位离子所在的矿物表面荷电层称“定位离子层”或“双电层内 层”。溶液中起电平衡作用的反号离子称：“配衡离子”或“反离子”。配衡离 子存在的液层称“配衡离子层”。在通常的电解质浓度下，配衡离子受定位离子 的静电引力作用，在固 - 液界面上吸附较多而形成单层排列。随着离开表面的距 离增加，配衡离子浓度将逐渐降低，直至为零。因此，配衡离子层又可用一假设 的分

10、界面将其分成“紧密层” （或称“斯特恩层”），紧密面离矿物表面的距离 等于水化配衡离子的有效半径（）。（2）当 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 值被定义为“零电点”，用符号 PZC表示。当没有特性吸附，电位等于零时， 溶液中定位离子活度的负对数值为“等电点”。用符号 IEP表示。 PZC和 IEP是 矿物表面电性质的重要特征参数， 当用某些以静电力吸附作用为主的阴离子或阳 离子捕收剂浮选矿物时， PZC和 IEP 可作为吸附及浮选与否的判据。当 pHPZC 时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂能吸附并导致浮选 , pHPZC时, 矿物表面带 正电, 阴离子捕收剂可以靠静

11、电力在双电层中吸附并导致浮选。三、计算与分析题（ 214=28 分）1、 已知锡石的 pHpzc=6.6，计算 pH=4和 pH=8 时锡石表面电位大小，并说明表 面电性质。根据表面电性质浮选锡石时， 应如何选择捕收剂和控制矿浆条件 才能较好地完成浮选过程？【解】由，当 pH=4.0时锡石表面电位 , 0 =0.059（6.6-4）=0.153V此时矿物表面荷正电，选择阴离子性捕收剂。当 pH=8时锡石表面电位， 0 =0.059（6.6-8）=-0.07V此时矿物表面荷浮点，选择阳离子性捕收剂。2、 有一种矿石，其中主要矿物是黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、石英等， 请给出对这个矿石进行浮选

12、分离的原则流程和产品方案， 并简述所使用浮选 流程和浮选药剂。【解】硫化铜最容易从矿浆中吸附硫化矿捕收剂， 最常用捕收剂有黄药黑药硫氮 类和硫胺脂类。 硫化矿物 中，方铅矿的可浮性仅次于硫化铜矿物， 属易浮矿物。 一般的硫化矿物对方铅矿都有捕收作用，但硫氨脂类捕收剂对方铅矿捕收能力 弱，可用于铜铅分离。 黄药和黑药都能捕收方铅矿； 方铅矿的抑制剂主要有硫化 钠、重铬酸盐和铬酸盐。闪锌矿在酸性介质中很容易上浮，在碱性介质中需要Cu2+活化。黑药黄药都是闪锌矿捕收剂，闪锌矿的抑制剂有硫酸锌，硫化钠、亚 硫酸盐和硫代硫酸盐，活化剂用硫酸铜。浮选分离三种矿物采用优先浮选流程， 优先分选出铜铅，然后进行铜铅