泡沫浮选分离技术.doc.doc

泡沫浮选分离技术 一、摘要 泡沫浮选分离法是在一定的条件下，向试液鼓入空气或氮气使之产生气泡，将溶液中存在的欲分离富集的微量组分(离子、分子、胶体或固体颗粒）吸着或吸附在其上面并随着气泡浮到液面，从而与母液分离，收集后即达到分离和富集的目的。泡沫浮选分离法是在矿物分离中一种常用的方法，在分析化学的分离富集物质中取得显著的成绩。随着分析技术的提高，及跟其它测试手段的使用。泡沫浮选技术必将在稀溶液的分离，有价物质的回收方面有更加广泛的使用。 二、基本概念 泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一。泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。被浓缩的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相络合的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或鳌合的能力。人们通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术，简称泡沫分离技术。-液相界面上，从而使表面活性物质在表面相中的浓度高于主体相??使溶液的表面张力急剧下降。如果溶液中只有一种表面活性剂并且在一定温度下达到吸附平衡，此时气-液界面处表面活性剂的吸附作用可以用 Gibbs 吸附等温方程来描述： Г—泡沫表面吸附溶质的浓度；c—平衡时原料液的浓度； σ—为溶液的表面张力；R—气体常数；T—绝对温度。 四.特点 泡沫浮选分离特别适用于大量的极稀溶液的分离富集。常规泡沫浮选：适于选别0.5mm 至 5μm 的矿粒，具体的粒限视矿种而定。由于分离效率高、设备简单、能耗低而引起越来越多的关注。对于共沉淀分离中不易过滤或离心分离的胶状、絮状沉淀可改用适当的浮选分离解决。它的突出特点是：样品处理量大，可达到 0.5-2L，而且富集倍数大，一般为 100-10000。此外这种方法回收率高达 90%以上，易于与其他方法联用而且在低浓度下分离特别有效，因此成为了现阶段矿物质浮选的首选技术之一。 五.分离过程及设备 泡沫浮选分离法是在一定的条件下，向试液鼓入空气或氮气使之产生气泡，将溶液中存在的欲分离富集的微量组分(离子、分子、胶体或固体颗粒）吸着或吸附在其上面并随着气泡浮到液面，从而与母液分离，收集后即达到分离和富集的目的。它是一种能处理大量试样的快速浓缩分离的方法。如图 1 所示，从装置底部通入大量空气，将样品液和气泡一并送入装置，溶质吸附在气泡上并随之上升，在装置顶形成浮渣或泡沫层。气泡不断产生并且上升，最后被迫进入泡沫收集器，待泡沫收集器装满后,，剩余的泡沫由排管流出，而经处理的基液或干净溶液由出水管排出，最后将分离后的料液进行回收。 常用的浮选剂分三大类：捕收剂，起泡剂和调整剂。 捕收剂的作用：加一种药剂能改变矿物颗粒的亲水性而产生疏水性使之可浮，这种药剂通常称之为捕收剂。捕收剂通常是极性捕收剂和非极性捕收剂。极性捕收剂由能与矿物颗粒表面发生作用的极性基团和起疏水作用的非极性基团两部分组成。当这类捕收剂吸附于矿粒表面时，其分子或离子呈定向排列，极性基团朝向矿物颗粒表面，非极性基团朝外形成疏水膜，从而使矿位具有可浮性。浮选时常用有机硫代化合物作捕收剂，例如黄原酸盐等。 起泡剂的作用：有亲水基团和疏水基团的表面活性分子，定向吸附于水一空气界面，降低水溶液的表面张力，使充入水中的空气易于弥散成气泡和稳定气泡。起泡剂和捕收剂联合在一起吸附于矿物颗粒表面，使矿粒上浮。常用的起泡剂有：松树油，俗称二号油、酚酸混合脂肪醇，异构己醇或辛醉、醚醉类以及各种酯类等。 调整剂可分为五类：(1) pH 值调整剂。用它来调节矿浆的酸碱度，用以控制矿物表面特性、矿浆化学组成以及其他各种药剂的作用条件，从而改善浮选效果。常用的有石灰、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸等。(2)活化剂。能增强矿物同捕收剂的作用能力，使难浮矿物受到活化而浮起。(3)抑制剂。提高矿物的亲水性和阻止矿物同捕收剂作用，使其可浮性受到抑制。(4)絮凝剂。使矿物细颗粒聚集成大颗粒，以加快其在水中的沉降速度，利用选择性絮凝进行絮凝一脱泥及絮凝一浮选。常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺和淀粉等。(5)分散剂。阻止细矿粒聚集，处于单体状态，其作用与絮凝剂恰恰相反，用的有水玻璃、磷酸盐等。 浮选剂的种类和用量随矿石性质和浮选条件及流程特点而各异，在生产实践过程中也根据各种条件的变化而加以改变。 泡沫浮选过程中用到的主要设备有泡沫分离器和浮选机。泡沫分离器的基本装置可由一个简单的气泡圆柱体表示如图 2 所示，输入的废水被抽入塔中, 气体经由扩散器注入形成许多小气泡。 泡沫浮选分离法实验用的泡沫分离器材主要有玻璃和有机玻璃，形式多为柱状分离塔。气体分布形式有压力