物理作用(外加电场、磁化、超声波等)与浮选

1 外加电场与浮选

在外控电位浮选体系中, 由于外控电位电极与硫化矿物腐蚀电位的差异, 电极与硫化矿物碰撞接触时形成电偶腐蚀。这种电极与硫化矿物形成的电偶腐蚀对硫化矿物浮选过程有影响, 且这种影响与电极极性、电极材料、矿物的浮选等有关。当浮选过程需要发生硫化矿物颗粒表面的氧化时, 工作电极应为阳极, 电极材料应有较高的腐蚀电位; 当浮选过程需要发生硫化矿物颗粒表面的还原反应时, 工作电极应为阴极, 电极材料应有较矿物颗粒低的腐蚀电位; 要消除电极与矿物颗粒间的电腐蚀作用, 电极材料与矿物颗粒的腐蚀电位应相等或相近^[51]。硫化矿物浮选控制电位的方式有两种:氧化还原药剂调控和外加电场电位调控, 但是就黄铜矿而言, 氧化还原药剂化学调控可使黄铜矿在很窄的电位范围内浮选, 而外加电场电位调控的效率要低得多, 在很宽的电位范围内黄铜矿仍浮选得很好, 原因在于外加电场往往将电荷转移至黄铜矿粒子团的外表面, 导致对粒子团的外表面的作用过度, 而粒子团的里面影响很小, 从而选择性降低^[52]。含悬浮固体粒子、硫化物、铬、COD和其他污染物的废水用电浮选比传统的凝结和沉淀过程效率至少大20%, 铝和铁等可溶性的阳极比不溶稳定的阳极 (如钛和石墨) 更有效, 主要原因是从阳极释放出的Al和Fe离子形成多羟基络合物而有助于胶体粒子的凝结^[53]。

2 磁化处理与浮选

磁化处理可施加于水介质或矿浆、浮选药剂, 从而对浮选结果产生影响。因为磁化处理能引起浮选矿浆含氧量、pH值、表面Zeta电位和润湿热的变化。单矿物磁化浮选试验研究表明, 磁化处理浮选矿浆提高了煤的可浮性, 加大了煤与煤矸石和黄铁矿之间润湿性的差异, 有利于强化煤泥浮选脱硫降灰的效果^[54,55]。浮选介质水经磁化处理后使钙离子对石英的活化能力降低, 可以使石英上浮率减少^[56];而浮选介质水经磁化处理后可使油酸水溶液的表面张力降低, 使赤铁矿上浮率增加。产生这些变化的原因是磁化处理增加了水分子的平均动能, 削弱了水分子之间的色散力、诱导力和取向力, 减小了石英对氢离子吸附的位阻效应, 使钙离子在石英表面的竞争吸附更加困难, 从而使钙离子对石英的活化能力降低;此外, 影响水分子的聚合状态, 使油酸在水溶液中的溶解度增大, 进而使油酸分子-离子二聚物的浓度增大, 而油酸分了-离子二聚物是有效的表面活性剂, 对赤铁矿浮选有重要影响^[57]。

磁化处理浮选药剂能改变药剂的物化性质, 促进药剂与矿物的作用, 从而对浮选效果也有影响。经磁化处理后轻柴油的表面张力和粘度分别降低了7.91%和13.66%, 仲辛醇的表面张力和粘度分别降低了3.73%和7.87%;磁化处理后轻柴油在煤表面吸附量增加幅度约为在煤矸石和黄铁矿表面吸附量增加幅度的2倍;磁化处理捕收剂、起泡剂对煤和煤矸石的可浮性均有影响, 对煤的影响尤为显著;磁化处理后水玻璃对煤矸石、黄铁矿的抑制效果增强, 而对煤无明显影响^[58]。经磁化处理的丁基黄药作捕收剂浮锌, 可降低捕收剂用量, 同时锌的回收率有所提高^[59]。

3 超声波

超声波在浮选药剂乳化、矿浆分散、清除矿物表面吸附药剂等与浮选相关的方面应用, 可强化浮选。超声波预处理天然氧化了的毒砂, 改变了其表面电性, Zeta电位正值增大, 零电点偏移, 使毒砂恢复天然表面。延长超声波处理时间, Zeta电位由负变正, 在自然pH值范围内 (pH=5.5～ 6.0 ) , 声波处理后的毒砂浮选回收率显著提高, 所以用超声波作为预处理方法可改进毒砂的浮选效果。试验发现, 超声波能够去除毒砂表面上的高度氧化层, 提高其可浮性。这种预处理方法已被用于一种含毒砂的难选金矿的浮选中, 金和毒砂的回收率随超声波处理时间的延长而提高^[60]。煤经超声波的处理强化了抑制剂的作用效果, 使脱硫降灰的指标有了明显的提高 (达15%以上) ^[61]。超声波可作为浮选前的预处理, 也可在浮选的同时加上超声波作用, 这两种不同的超声波作用方式产生的效果也不同。处理-38 μm的菱镁矿的研究表明, 超声波预处理后的浮选泡沫尺寸小、泡沫的稳定性增加, 与直接浮选相比, 超声波预处理后的浮选的菱镁矿精矿品位和回收率都要高, 而浮选的同时加上超声波作用 (浮选的调浆、充气和刮泡均有超声波作用) 所得菱镁矿精矿品位和回收率均不理想, 这可能是超声波的作用使非常细的带有铁杂质的菱镁矿也浮上来的缘故^[62]。