1樓:匿名使用者
浮選是在充氣的礦來漿中進源行的,是一種三相體
bai系。其中礦粒是固相du,水是液相,zhi氣泡是氣相,各dao相間的分介面叫相介面。礦物浮選是在氣-液-固三相體系中進行的一種複雜的物理化學過程,它是在固-氣-液三相介面上進行的。
為使不同礦物在浮選過程中得到有效的分離,必須使它們充分體現其表面性質的差異,其差異越大,分選越容易。而潤溼是礦粒與水作用時,其表面所表現出的一種最基本的現象。 潤溼現象 潤溼是自然界中的常見現象,發生在固液介面上,在石蠟表面滴一滴水,水呈球狀;而在石英錶面滴一滴水,水則迅速。
通常把水在礦物表面上和不的現象稱為潤溼和不潤溼現象。易被水潤溼的表面稱為親水性表面,該種礦物稱為親水性礦物;不易被水潤溼的表面稱為疏水性表面,這種礦物稱為疏水性礦物。例如:
石英、雲母等很容易被水潤溼,是親水性礦物;而石墨、輝鉬礦等不易被水潤溼,是疏水性礦物。此資訊**於: ****
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什麼是煤的潤溼性?
2樓:
煤的潤溼性抄是煤吸附液體的一襲種能力。當煤與液體接觸時,如果固體煤的分子對液體分子的作用力大於液體分子之間的作用力,則固體煤可以被潤溼,煤的表面粘附該液體。相反,若液體分子之間的作用力大於固體煤的分子對液體分子的作用力,則固體煤不能被潤溼。
對於同一種固體,不同液體的潤溼性不同;對於不同的固體,同一種液體的潤溼性也不同。煤的潤溼性可應用於選煤:因為煤易被油類潤溼而不易被水潤溼,但矸石則相反。
故在粉煤浮選時加入礦物油用空氣鼓泡,此時精煤被油膜包圍而上浮,而矸石被水包圍而下沉,從而達到分選目的。
通常,可利用液體表面張力σ和固體表面所成的接觸角θ的大小來判定一該液體對固體的潤溼程度。若液滴能潤溼固體,接觸角為銳角;若液滴不能潤溼固體,接觸角θ為鈍角。
通過測定接觸角可確定液體對煤潤溼性的大小。對粉煤無法測定其接觸角,可將粉煤加壓成型塊再進行測定。
礦物加工
3樓:中地數媒
自然界中具有重要經濟價值的單礦物岩石和礦石極少,即使是單礦物巖,也含有各式各樣的雜質。礦物本身的性質並非均可利用,礦物加工實際上是一個「抑制缺點、發揮優勢」的過程。
礦物加工工藝流程有四個階段:1破碎-磨礦;2選礦-提純;3超細粉碎;4表面改性。對特定礦物而言,上述流程並非需要完全完成,也並非需要遵照嚴格的先後順序,可根據要加工的礦物和最終產品、經濟和環境效益而定。
1.破碎-磨礦
破碎與磨礦是將礦物原料的粒度減小的作業,其中減小至5mm稱為破碎,再細的粉碎作業稱為磨礦。磨礦的細度要根據礦石的工藝礦物學研究結果和試驗確定,其目的是使礦石中的有用礦物和脈石礦物達到單體解離,為後繼的選礦作業供給合適粒度和形態的物料,或者為後續的超細粉碎提供合適粒度的物料,也可以直接提供一般的粉末產品。破碎與磨礦可能在空氣介質(幹法)和水介質(溼法)下作業,通常由破碎-篩分作業和磨礦-分級作業兩個階段進行。
破碎機和篩分機多為聯合作業,磨礦機與分級機常組成閉路迴圈。它們分別是組成破碎車間和磨選車間的主要機械裝置。破碎裝置有顎式破碎機、圓錐破碎機、輥式破碎機、衝擊破碎機、錘式破碎機等,篩分裝置有振動篩、隔條篩等。
磨礦裝置有球磨機、棒磨機、雷蒙機、柱磨機、高壓輥磨機等。分級裝置有機械分級機、水力分級機、分離分級機等。
2.選礦-提純
選礦-提純作業的目的是:1將礦石中有用礦物和脈石礦物相分離,富集有用礦物;2除去有用礦物中的有害雜質,使有用礦物得以純化;3**伴生的有用礦物,綜合利用礦產資源。礦石經過選礦後,可得到精礦、中礦和尾礦三種產品。
分選所得的有用礦物含量較高、適合於冶煉加工的最終產品,叫做精礦。選別過程中得到的中間的、尚需進一步處理的產品,叫做中礦。選別後,其中有用礦物含量很低、不需進一步處理(或技術經濟上不適於進一步處理)的產品,叫做尾礦。
最常用的選礦-提純方法有:
(1)重力選礦法(簡稱重選法)重選是根據相對密度(或密度)不同的礦物在介質(水、空氣或重介質)中運動速度和運動軌跡的不同,而達到分選的方法。重力選礦法處理量大,簡單可靠、成本低廉,它廣泛用來選別稀有金屬(鎢、錫、鈦、鋯、鈮、鉭等)、***(金、鉑族)、黑色金屬(鐵、錳等)相對密度較大的金屬礦物。也用於有色金屬(銅、鉛、鋅等)的預選作業,非金屬礦物也常用重選法(如石英與雲母)。
事實上水力分級、風力分級、洗礦作業也是重力選礦的特例。重選作業是在各種型別的重選裝置中進行的,主要裝置有跳汰機、搖床、離心選礦機、溜槽、重介質選礦機等。
(2)浮游選礦法(簡稱浮選法)浮選亦稱泡沫浮選,是根據礦物表面潤溼性的不同,在礦漿中新增適當浮選藥劑,在浮選機內攪拌與充氣產生大量的彌散氣泡附著在所選擇的礦物上,藉助泡沫的浮力上浮礦漿表面,使之與其他礦物分離。浮選法應用廣泛,雖然磨礦細度要求高,選礦成本偏高,但選礦效率高,可用來處理絕大多數礦石。自然界僅少數礦物具有較好的天然可浮性(如石墨、自然硫、輝鉬礦、滑石等),大部分礦物的天然可浮性是比較差的。
為了實現礦物的浮選分離,必須人為地控制礦物表面的潤溼性質,擴大礦物間可浮性的差別。在浮選過程中,使用浮選藥劑來改變礦物的表面性質,是控制礦物浮選行為的必要手段。通過採用浮選藥劑可以使浮選工藝適用範圍擴大,使之適用於大多數礦物。
浮選藥劑一般分為三類:捕收劑、起泡劑、調整劑。浮選裝置有機械攪拌式浮選機、充氣機械攪拌式浮選機、充(壓)氣式浮選機、氣體析出式浮選機。
(3)磁選法礦物分為強磁性礦物、弱磁性礦物和非磁性礦物。磁選是根據礦石中礦物磁性差異,在不均勻磁場中實現礦物分離的選礦方法。磁選多用於有磁性的黑色金屬氧化物礦物,如磁鐵礦、釩鈦磁鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦,也用於磁黃鐵礦選礦。
對於非金屬礦物的磁選,主要是用於對雜質的去除,使所要的礦物得到純化,如高嶺石、霞石、長石通常要求氧化鐵雜質含量低於某個數值(當然是越低越好),磁選除鐵成為一個經濟高效地提純方法。磁選裝置分類方式多樣,按磁源分永磁和電磁,按作業方式分乾式和溼式,按選機形態有帶式、筒式、輥式等,按磁強度和梯度可分為弱磁場磁選機、強磁場磁選機、高梯度磁選機。
(4)化學選礦與化學提純化學選礦是利用化學作用將礦石中的有用成分提取出來,或者將礦石或礦物中的有害雜質除去的方法,這種方法可以起到機械選礦方法難以達到的效果,但成本相對較高。化學選礦提純法包括以下方法:焙燒、酸鹼處理、浸出、溶劑萃取、離子交換、化學漂白等,且多種方法可以配合使用,或者與機械選礦法配合使用。
例如:利用金、銀能在水銀和氰化物溶液中溶解的方法來提取礦石中的金、銀;用硫酸浸取酸性氧化銅和自然銅,形成硫酸銅溶液用鐵置換後生成海綿銅;將赤鐵礦和褐鐵礦與適量的碳混合後焙燒至570°C左右生成磁鐵礦,再用磁選機選出精礦。對於非金屬礦物,白度是一個重要指標,其致色原因是含有fe2o3微粒且不能機械選出,可用連二亞硫酸鈉將fe3+還原成可溶性的硫酸亞鐵而被除去,從而對礦物進行漂白。
另外,還有根據礦物的導電性、摩擦係數、顏色和光澤等不同而進行選礦的方法,如電選法、摩擦選礦法、光電選礦法和手選法等。
3.超細粉碎
在非金屬礦加工業中,一般將d97≥10μm(也有人定義為d90≥10μm)的粉體物料稱為「超細粉體」。現在最新的磨機可生產0.25μm的超細粉末。
超細粉體由於粒度細、純度高、粒度分佈窄、質量均勻、比表面積急劇增大、晶體內部缺陷減少,礦物表面甚至能生成一層非晶質層,因而具有一系列特殊的應用效能,如表面活性高、化學反應速度快、溶解度大、燒結溫度低且燒結體強度高、作為複合材料補強效能好以及獨特的電性、磁性、光學效能和流變性等等。
超細粉體的應用始於第二次世界大戰之後,尤其是近20年來,隨著以資訊科技、微電子、新材料、新能源、航空航天、生物、環保技術等為特徵的現代高新技術產業的崛起,對超細粉體特殊性質的認識和超細粉體加工製備技術的長足發展,礦物超細粉體在現代工業和高技術新材料的相關領域得到了越來越廣泛的應用。主要應用領域為高技術陶瓷、陶瓷釉料、微電子及資訊材料、塑料、橡膠及複合材料填料、潤滑劑及高溫潤滑材料、精細磨料及摩擦材料、造紙塗料及填料、油漆顏料及特種塗料、生物化學及藥品材料、航空航天密封材料、化妝品等。
迄今為止的超細粉碎方法主要是機械力方法,包括利用高速氣流衝擊的氣流磨;利用高速機械迴轉衝擊及剪下作用的衝擊式超細粉碎機;利用摩擦研磨作用的攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉球磨機、行星磨;利用剪下力的膠體磨;利用壓應力的高壓輥磨機;以及利用高壓射流衝擊的射流粉碎機等。與超細粉碎緊密相伴的是超細粉體分級裝置,該分級裝置的作用一是提高粉碎效率、防止過磨,二是減少超細顆粒在粉碎過程中再次團聚,保證粉體的細度和粒度分佈。超細粉體分級機分兩類,一是乾式的空氣旋流分級機和渦輪式氣流分級機,二是溼式的水力旋流器、臥式螺旋離心機和沉降式離心機等。
4.表面改性
礦物表面改性是指用物理、化學、機械等方法對礦物粉體表面進行處理,根據應用的需要有目的地改變粉體表面的物理化學性質,如表面晶體結構和官能團、表面能、表面潤溼性、電性、表面吸附和反應特性等,以滿足現代新材料、新工藝和新技術發展的需要。表面改性為開發礦物產品的效能、提高其使用價值和開拓應用領域提供了新的技術手段,對相關應用領域的發展具有重要的實際意義。因此,表面改性是當今非金屬礦物最重要的深加工技術之一。
在塑料、橡膠、膠粘劑等高分子材料工業及複合材料領域中,無機礦物填料佔有很重要的地位。這些礦物填料,不僅可以降低材料的生產成本,還能提高材料的剛性、硬度、尺寸穩定性以及賦予材料某些特殊的物理化學效能,如耐腐蝕性、阻燃性和絕緣性等。但由於這些無機礦物填料與基質相容性差,因而難以在基質中均勻分散,直接或過多地填充往往容易導致材料的某些力學效能下降以及易脆化等缺點。
因此,還必須對無機礦物表面改性,增強礦物與有機物基質的相容性,提高複合材料的綜合效能。
在大多數情況下,礦物表面性質的改變是依靠各種有機或無機化學物質(即表面改性劑)在粉體粒子表面的包覆或包膜來實現的。因此,在某種意義上來說,表面改性劑是礦物表面改性技術的關鍵。簡單的酸鹼處理可以改變某些礦物的表面效能,用無機酸(主要是硫酸或鹽酸)處理蒙脫石(將鈣基蒙脫石改變為鈉基蒙脫石)、凹凸棒石、沸石等粘土礦物,可增強表面活性,提高吸附效能。
礦物粉體表面改性劑有:鈦酸酯偶聯劑、矽烷偶聯劑、鋯鋁酸鹽偶聯劑、有機鋯偶聯劑、有機矽、高階脂肪酸、高階胺鹽、氯化石蠟、非離子表面活性劑;為了改善礦物粉體的光學性質,提高白度和遮蓋力,有時需要在低折射率的礦物基底上鍍上高折射率的化合物或人工礦物,如在白雲母薄片上鍍上二氧化鈦鍍層。
學習指導
本章是為礦物各論部分礦物「用途」部分的理解打下理論基礎,對所要求學習掌握的礦物用途有較為明確的概念,增加對礦物觀察、描述和鑑定的興趣。本章要求對礦物加工的各個階段有較為系統的理解,瞭解礦物破碎、磨礦、選礦、提純、超細粉碎、表面改性的原理和方法。
複習思考題
1.舉出三種同時具有金屬礦物和非金屬礦物屬性的礦物,分別提出從中提取金屬元素和製備礦物材料的方法。
2.提出從煤系地層中的硬質高嶺石製備一種或兩種礦物材料的方法。
3.礦物原料粉碎的施力方式有幾種?
4.礦物加工的實際意義是什麼?其工藝流程主要分哪幾個階段?
5.何謂冷加工?何謂熱加工?兩者加工效能和應用範圍有何差別?
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