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1、微细粒矿物的选择性絮凝feigeoer摘要：选择性絮凝是用于从伴生的脉石矿物中分选出微细粒有矿物的重要分选方法之一。它已被用作一种主要的选矿方法，或是作为其它分选工艺中的一种辅助方法。它已用分选低品位的铁矿石，和用于处理铁矿选矿厂的尾矿，以提高总的回收率。本文主要讨论了颗粒的分散，选择性絮凝中絮凝剂的选择吸附和聚团的形成，聚团的调整和分离聚团。关饨词：选择性絮凝，絮团，絮凝剂，DLVO理论TheselectiveflocculationoftheFine-grainedAbstract:Selectiveflocculationisanimportantmineralsortingwaywhi
2、chisusediosepraatedmicro-fine-grainedfromtheganguemineral,Ithasbeenusedasamajormineralprocessingmethods,orasaotheradjunctsortingIechonology,ithasibeenusedtosperateedlow-gradeironore,todealwithironoreConcentratoretailings,inordertoenhancetherecoveryrateofthetotal,Thisarticlediscussestheparticlesscatt
3、ered,selectiveflocculationinthechoiceofflocculantadsorptionandtheformationofagglomerate,theagglomerateagglomeraterestructuringandseparation.Keywords:Selectiveflocculation,flocculation-,flocculants.DLVOtheory选择性絮凝是利用了混合悬浮体中各种矿物的物理化学性质的差异,依靠一种有机絮凝剂在要絮凝的矿粒上的优先吸附而絮凝,而其它矿粒仍处于悬浮。为了了解这个过程的机理，可把选择性絮凝分为四个主要分
4、过程，它们是矿浆分散，在这个过程中，所有矿粒基本上以单体分离的颗粒均匀而稳定地分散于悬浮液中絮凝剂选择性吸附及形成絮团絮团调整，其目的在于生成符合后续分离要求及分散矿粒夹杂最少的絮团从悬浮体中分离絮团。现在简要地介绍另一个新概念，即所谓的选择性分散的相关工艺。它也是利用矿物表面化学性质的差异，在要分散的目的矿物上，优先吸附一种选择性分散剂使其分散,其余的矿物则用普通的絮凝剂絮凝。它与选择性絮凝的差别在于，选择性分散既可以在分散的悬浮体中，一也可以在全部絮凝了的悬浮体中发生。选择性分散可以认为是选择性絮凝的姐妹工艺，但在某些时候，也可以看作选择性絮凝的一种特殊情况选择性絮凝基础，上面说过，整个选
5、择性絮凝过程有四个分过程，它们是物悬浮体的分散，絮凝剂选择性吸附及絮团的形成，絮团调整和从悬浮体中分离絮团。大多数已公布的研究成果的注意力，都明显集中在絮凝剂选择性吸附及絮团形成上，因为，没有絮凝剂在矿物悬浮体中的目的矿物上的选择性吸附就不会有分离。1微细颗粒的分散微细粒矿物的这一性质很容易干扰有用矿物的选择性絮凝。微细粒矿物的分散过程受两种基本作用的支配，即微细粒矿物与环境介质的作用和在环境介质中微细粒矿物间的相互作用。微细粒矿物在液体中的分散过程包括以下三个步躲：微细粒矿物在水介质中的润湿；团聚体在机械力作用下被分开成独立的原生粒子或较小的团聚体;将原生粒子或较小的团聚体稳定，阻止再发生团
6、聚。微细粒矿物在液相中的分散，本质上受固体颗粒与液相介质的润湿作用和在液相中颗粒间的相互作用两者所控制。1.1 颗粒的悬浮理论固体颗粒被润湿后，在液体中存在形态不外乎两种：即形成聚团或分散悬浮。分散于聚团是悬浮体系中的两个矛盾统一体，两者都具有排他性。颗粒在液体介质中的相互相互作用力很复杂，除了范德华力、库仑力、双电层静电排斥力和聚合物吸附层的空间排斥力之外，还有溶剂化力、毛细管力、憎水力等作用力。目前被广泛接受的描述分散和聚团状态的理论是扩展DLVO理论：Vt=Va+Vr+Vs+Vst式中：片为总势能，VA为范德华作用能，YR为双电层静电排斥作用能，VS为溶剂化膜作用能，VST为聚合物吸附层
7、的空间排斥作用能。由总势能模型看出，要想使颗粒分散，就必须增强颗粒间的排斥作用力。增强排斥力主要通过以下三种方式来实现：增大Zeta电位的绝对值，以提高颗粒间静电排斥作用，阻碍粒子之间由于范德华力作用而造成团聚，从而达到对颗粒分散的目的。通过分散剂在颗粒表面形成吸附层，产生强位阻排斥力。吸附于颗粒表面的大分子将颗粒隔开，同时可以阻止水和其他粒子在颗粒上的吸附，从而减少团聚的发生。增强颗粒表面对分散介质的润湿性，以提高界面结构化，加大溶剂化膜的强度和厚度，增强溶剂化排斥作用。1.2 颗粒分散的方式颗粒的分散方法主要有物理分散和化学分散，由于传统的物理分散方法主要有机械搅拌分散和超声分散，由于传统
8、的物理分散有局限性限性，难以稳定的分散体系，而化学分散能够取得良好的分散效果，其已在工业中大规模使用。分散剂根据DLVO理论，分散剂对微细粒矿物的分散作用是源于它在矿物颗粒表面的吸附，它极大地增强颗粒间的排斥作用能。分散剂的添加使得双电层、水化膜、空间位阻排斥作用能增大，但不同的分散剂效果不同。无机电解质分散剂主要用于极性表面颗粒在水中的分散，加入无机电解质，一方面可以提高颗粒表面电位的绝对值,从而产生强的双电层静电排斥力：另一方面聚合物吸附层可诱发很强的空间排斥效应。同时，无机电解质也可增强颗粒表面对水的润湿程度，从而防止颗粒在水中的团聚。表面活性剂当颗粒受到机械力作用，会产生微缝，但它通过
9、自身分子力的作用而不至于分散。当分散介质中有表面活性剂存在时,表面活性剂分子自动地渗入到裂缝中,吸附在颗粒新表面上，如同一个楔子起着劈裂作用，是裂缝无法愈合，并在外力作用下加大裂缝或分裂成碎块。加表面活性剂的目的是变相降低微细粒矿物的表面能，提高微细粒的稳定性。表面活性剂可以改变颗粒表面润湿性，可显著地影响颗粒间的粘附力。提高颗粒对水的润湿接触角，因而有效地抑制液桥的产生，同时也可降低颗粒间的分子作用力，促进颗粒在液相中的分散。2絮凝剂的选择性吸附及絮团形成2.1 絮凝的方法絮凝据的选择性吸附及絮团形成在这个方面，要点在于确保絮凝剂选择性地吸附于目的矿物上，以及过程化学和温度发生变化时维持这种
10、选择性。Y.A.Attia总结了发生变化时维持这种选择性。絮凝的各种方法，简单地说，这些方法既包含了选择性絮凝剂的应用，也包含了选择性分散剂或活化剂的使用。得到选择性絮凝剂基本上有两条途径，第一条是根据化学吸附、立体声选择效应或疏水作用来设计一种特殊的絮凝剂第二条是使用普通的絮凝剂，通过调节矿粒界面性质，增加絮凝剂选择性，这通常靠控制表面电位或利用竞争分散、或两者并用来达到，在Y.A.Attia的一篇文章中列举了以上两种途径中絮凝剂选择吸附的例子,工业用水中，如果其含有多种离子物质，尤其是多家离子，对絮凝作用是有害的，如它能使絮凝剂卷绕或产生盐析、使细粒疑聚、使脉石矿物无规律活化等，因而影响了
11、絮凝剂的选择性吸附过程,R.HHeerema注意到，各离子型物质过量，如铁矿系统中的CaMg在一定PH下有形成沉淀的趋势，根据义项相凝机理，这些沉淀物显然与石英矿粒发生异相疑结。J.Drzymala用聚丙烯酸絮凝剂,在铁离子溶液中,进行了选择性絮凝石英中赤铁矿的研究，研究表明石英被铁离子活化而吸附聚丙烯酸，它类似于浮选中的活化，因而使絮凝过程失去了选择性。然而,这种活化可以通过加人乙二胺四醋酸钠、六偏磷酸钠或氟化钾而消除。此时即使有铁离子存在，也能从石英混合物中选择性絮凝赤铁矿。2.2选择合适的絮凝剂用量因为对于每一种颗粒都有最低絮凝剂用量的絮凝临界值,也就是说对于一种颗粒只有达到一定的絮凝剂
12、用量才出现絮凝，对不同性质的颗粒开始出现絮凝时的絮凝剂用量是不同的,根据此差异来达到选择性絮凝,用低于非目标颗粒絮凝临界值而高于目标颗粒絮凝临界值的絮凝剂用量达到选择性絮凝目标颗粒的目的，此方法是由莫吉尔等人根据他们所推导的描述杂絮凝的数学模型提出的,显然,较低的絮凝剂用量会影响絮凝的速率和絮团的性质2. 3选择合适的絮凝剂分子量因为对于每一个粒度的颗粒都存在一个絮凝剂分子起絮凝作用的最小分子量,可根据此差异来达到选择性絮凝，有研窕表明,颗粒直径越小,能产生絮凝作用的临界絮凝剂分子量越小，当不同固相颗粒粒度相差较大时就可以用大于目标颗粒的临界分子量而小于非目标颗粒的临界分子量的絮凝剂来实现选择
13、性贝赫尔等人己经证实并进行了相关实验,用此方法可获得一定的选择性,一般说来,絮凝剂分子量越大，絮凝速度越快，絮团越大先越有利于此后的固液分离操，2.4絮凝据的选择基于分子结构相容性的考虑，絮凝剂分子与颗粒表面分子结构的相容性导致絮凝结合的几率不同,普拉迪普基于分子-离子识别机理,指出在选择选择性絮凝剂时，还应考虑颗粒表面的化学结构与絮凝剂分子的相容性，而不是仅考虑颗粒表面活性质点与絮凝剂分子发生反应数量的多寡.例如,淀粉基絮凝剂对赤铁矿和氧化铝有较好的选择性也归因于在淀粉末端基团中的能相互反应的氧与赤铁矿表面上的Fe-Fe距离之间的结构相容性.因此,在选择絮凝剂时就应考虑选择带有与目标颗粒表面
14、分子结构相容的官能团的絮凝剂，但是该方法的使用有一定的局限性,仅适用于特定的工艺条件中2.5利用合适的剪切力提高絮凝的选择性由于絮凝剂的选择性吸附,絮凝剂分子在不同性质颗粒上的吸附量和吸附强度都存在差别,吸附量存在差别的原因上文.已经介绍过，吸附强度存在差别的主要原因是絮凝剂分子与颗粒的不同吸附结合方式之间存在着吸附强度差别,如氢键结合方式比偶极子力结合方式吸附强度大，即使相同吸附方式不同性质颗粒由于吸附能不同也存在吸附强度差别,如絮凝剂分子与不同颗粒以静电吸附的方式结合时由于其电位不同，静电结合能也不同,导致吸附强度存在差别，同样，偶极子共价键疏水等结合方式也存在这样的差别，当然不同结合方式
15、之间的吸附强度差别更大.由于吸附量和吸附强度的差别导致絮凝剂分子在非目标颗粒上的总连接强度（单个吸附点吸附强度与吸附点数量的乘积）比目标颗粒差,因此在絮凝时,非目标颗粒与目标颗粒之间或非目标颗粒之间的连接强度较目标颗粒之间的连接强度差,容易脱离,利用此差异,调整剪切力至合适大小,剪切掉非目标颗粒以达到选择性目的。另外,较大剪切力还可减少夹杂。3絮团调整絮团调整的目的是为了获得最小限度地夹杂欲悬浮颗粒，并满足悬浮体中一系列分离所需的絮团体粒度、绪构和强度。可惜的是关于这方面的技术要求知道很少，但是有人已经做了如河减少夹杂欲悬浮粒的试验，其中其中包括应用倾斜旋转槽，更重要的是使絮团重新分散后再絮凝
16、，每经过一次重新分散絮凝，就有较多的夹杂矿粒落到悬浮体中。4 .絮团的分离众所周知的选择性絮凝的工业应用有铁矿和钾矿，前者用浓缩机把絮团从悬浮体中分出，而后者则在浮选机中进行。为此目的采用的或研制出的其它分离设备还有洗提柱和淘洗溜槽,尽管有这些成功应用的分选设备，但为了获得高分选效率，尽量减少清洗步骤和絮团破碎，还要做许多事以确定最佳条件及适宜的分离方法。5 .结语选择性絮凝将在固液分离和固-固分离领域中有广泛的应用，随着对选择性絮凝理论和方法研究的深入选择性絮凝工艺的研究和应用领域将不仅限于选矿领域，而将扩展到化工，制药，食品，环保等领域.参考文献1任俊，卢寿慈.在水介质中分散剂对微细颗粒分散作用的影响J.北京科技大学学报.1998.20(1)：7-9.2宋少先.细粒矿物絮团浮选的理论和应用UL国外金属矿选矿.2007(5):4-9.3张建伟，王中原.选择性絮凝的方法及机理HJ.过滤与分离.2005,15(14A.LArol,等.在铁矿石的选择性絮凝中用络合和超声波法抑制蒙脱石【J.国外金属矿.1889,(3)26-325王毓华，陈兴华等.磷酸盐对细粒铝硅酸盐矿物分散行为的影响J.中南大学学报(自然科学
