矿产资源高效加工与综合利用(上册)_孙传尧_9787502472764

　　第十一届选矿年评总结了2006-2014年近十年来国内外选矿理论、选矿工艺技术、选矿设备、选矿药剂、选矿过程控制、选矿厂节能与环保、矿业经济以及选矿厂经营管理等领域的新成果，对其现状、新动态和发展趋势做了系统全面的评述。　　《矿产资源高效加工与综合利用第十一届选矿年评（上册）》共分5篇51章，主要对以下方面进行了评述：矿物的解离、物理分选、浮选、化学选矿、生物提取、矿物材料制备和二次资源加工的选矿综合评述，黑色金属、有色金属、贵金属、稀有金属、非金属、放射性金属、化工原料矿石及煤炭等十几种矿产资源的选矿评述，工艺矿物学、选矿设备、自动化、选矿药剂、矿物材料、环保、特殊选矿方法及选矿厂设计等选矿专题评述，六大洲及世界主要矿业国家的洲际与国家、地区的选矿评述，以及2014年第27届国际矿物加工大会论文综述。　　《矿产资源高效加工与综合利用第十一届选矿年评（上册）》内容新颖、涉及面广，便于读者从不同的角度快捷地了解近年来国内外矿物加工及矿产资源综合开发利用领域的新状况、新成果和新发展态势，可供矿业开发、矿产资源综合利用和矿物加工领域的科研和工程设计人员、企业的领导及工程技术人员、高等学校及中等专业学校的师生参考阅读。

　　由25个参编单位、百余名专家学者经过两年多努力，共同完成的《矿产资源高效加工与综合利用——第十一届选矿年评》一书，与读者见面了。这是我国矿物加工学术界及工程技术领域又一件很有意义的事情。
　　选矿年评最初由中国选矿科技情报网发起，后与中国有色金属学会选矿学术委员会、中国矿业联合会选矿委员会等学术组织合办，是我国选矿工作者独创并已形成传统的、影响力较大的跨部门、跨行业的学术活动。早在1980年12月25-26日，在江西西华山钨矿召开的全国选矿科技情报网成员单位会议首次提出举办选矿年评报告会的倡议，得到全网成员的一致赞同，并委托中国选矿科技情报网的依托单位北京矿冶研究总院负责承办。
　　从1981年12月在北京召开的首届选矿年评会算起，至今已跨越了35年。在过去的35年间，国内外的矿业形势几经起伏跌宕，选矿工作者也历经了磨炼。各位同行在密切关注国内外矿业发展宏观形势的同时，更加关注国内外选矿理论、选矿工艺技术、选矿设备、选矿药剂、选矿过程控制、选矿厂节能与环保、矿业经济以及选矿厂经营管理等领域出现的新成果和新动态，并不断解决科研、设计、教学和生产实践中出现的新问题。在这方面，历届选矿年评会及选矿年评论文集，以其独特的方式和作用被选矿界的同行所认同。
　　在国内外种类繁多的学术期刊以及各种不同类型的学术会议上，每年都会出现大量的选矿科技文献或信息。对于大多数选矿工作者，通常无精力、也无暇花费大量的时间去全面检索那些繁杂的专业文献并梳理和评述；即使是互联网技术高度发展的今天，专业工作者平时得到的信息也只是局部的、有限的，特别是位于边远地区的一些企业，由于条件所限，往往不能及时、全面地了解国内外矿物加工领域的新动态和信息，影响了企业的科技进步。选矿年评会和年评论文集恰好弥补了这一不足。在每一届年评会召开之前，选矿学术委员会都要召集有关专家、学者商定年评的选题，然后组织一批知名的专家、学者，或向某一领域较熟悉的青年科技骨干征稿。他们在检索大量文献的基础上，经过精心筛选和消化整理，结合个人的见解分专题写出年评论文，再经编辑汇集成论文集。在每届选矿年评会上，都要选择一些典型的年评论文在大会上报告。可见，少数专家学者的辛勤劳动，使选矿界的同行及广大读者广泛受益。因此，选矿年评会和年评论文集一直深受广大选矿工作者、企业家和专家学者的青睐。每届选矿年评会出版的论文集更是选矿界同行所喜爱的文献资料，也是不少著名专家、学者每届必读、必收藏的文献。
　　第十一届选矿年评会及年评选题是2013年12月武汉的学术会议确定的。与2006年11月在成都举行的《当代世界的矿物加工技术与装备——第十届选矿年评》相比，本届年评及论文集有几个新特点：（1）时间跨度大，涉及的参考文献时间节点是2006-2014年；（2）内容多，全书共51章，字数达280万字，翻了一番；（3）包含了2014年10月在智利召开的第27届国际矿物加工大会的论文综述。
　　第十届与第十一届选矿年评活动中间相隔长达十年。在此期间，编者及主要撰稿人员忙于承办2008年北京第24届国际矿物加工大会，还要参加2010年、2012年和2014年分别在澳大利亚、印度和智利召开的三届国际矿物加工大会。此外，还有一项更重要的工作是编撰出版了《选矿工程师手册》。因此，本届年评未能提前几年举办，这是一个遗憾。对此，本人深表歉意。
　　衷心感谢年评论文作者和审稿专家所付出的艰辛努力和作者所在单位的大力支持，感谢冶金工业出版社的大力协助，使本书能在第十一届选矿年评会召开前夕顺利出版。在本书的编辑出版过程中，北京矿冶研究总院刘耀青、敖宁、朱阳戈等同志作出了许多贡献，在此一并致谢。
　　由于编者水平有限，选矿年评论文集错漏之处，敬请作者及广大读者批评指正。

　　《矿产资源高效加工与综合利用第十一届选矿年评（上册）》：
　　为了从贫细矿物资源中有效地分离、富集有用矿物，充分合理地利用资源，同时解决环境问题，选矿科技工作者开始综合利用多学科的知识与新成就寻找新的学科起点，开发新的浮选科学技术，以实现矿产资源的综合利用。近年来，选矿及其相邻学科的科技工作者在选矿学科及交叉学科领域，进行了大量的基础理论与工艺技术的研究，取得了许多新进展。
　　3.1浮选界面化学
　　界面化学是研究物质在多相体系中表面的特征和表面发生的物理和化学过程及其规律的科学。矿物浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异，通过添加特定浮选药剂的方法来扩大物料间润湿性的差别，有选择性地富集一种或几种目的物料，从而达到脉石矿物分离的一种选别技术，它是在固液气三相体系中完成的。体系中的界面化学主要包括不同浮选体系中，矿物表面性质变化、矿物与药剂相互作用、矿物颗粒之间相互作用等规律。
　　浮选体系中固-液-气界面相互作用：固-液界面相互作用主要是矿物及脉石矿物与水之间的相互作用，涉及矿物与水之间的界面相互作用，是矿物表面水化膜厚度、矿物表面性质变化等因素的表征；液-液界面相互作用主要是浮选药剂与水之间的相互作用；固-固界面相互作用指的是矿物颗粒与颗粒间相互作用；固-气界面相互作用关系到矿物及脉石矿物在水相中与气泡之间的界面相互作用；矿物与浮选药剂之间的界面相互作用关系到浮选药剂的吸附方式、吸附强度和选择性，即作用机理。
　　浮选界面化学是复杂矿物高效分选的基础和前提，下面对近年来在浮选界面化学方面取得的进展进行评述。
　　3.1.1硫化矿固液界面电子传递机制与浮选电位的调控
　　3.1.1.1硫化矿-磨矿-浮选体系界面电化学相互作用的研究
　　A硫化矿-磨矿界面电化学相互作用
　　矿物的表面特性是界面现象中最重要的一种特性，矿物的表面特性很复杂，包括表面键的断裂、表面电性、表面离子状态、表面溶解性以及表面结构和化学组成等，这些表面特性与矿物可浮性具有直接的关系，因此通过改变矿物表面的某些特性可以达到分离矿物及改善浮选效果的目的。
　　硫化矿的磨矿一般采用湿式球磨，硫化矿物进行湿式球磨时，硫化矿物之间、硫化矿物与磨矿介质之间会发生原电池相互作用，对捕收剂在硫化矿物表面的作用过程会产生较大的影响，进而影响硫化矿物的浮选分离效果。磨矿体系对硫化矿表面电化学反应的影响可以归结为以下几个方面：
　　（1）磨矿行为改变了矿物的表面性质，在矿物表面产生缺陷，引入杂质，使得表面电子能级产生变化，影响到矿物的电极电位，同时也改变了表面的活性。
　　（2）磨矿介质的某些组分直接参与矿物表面氧化还原反应，影响表面产物。
　　（3）腐蚀电偶的作用在新生表面与未磨剥表面之间、矿物与矿物之间、矿物与介质之间、不同性质的表面之间，因为各自的电位不同而形成腐蚀电偶。
　　胡岳华等人的研究表明，机械力因素影响电极电位的变化，当方铅矿、黄铁矿受到不同介质的机械力作用时，随着介质的改变及机械力大小的改变，其电位发生变化。量子化学计算表明机械力作用下，表面电子结构发生改变，导致与药剂作用的机制发生改变。研究发现磨矿过程中机械力-表面缺陷-表面能级之间的相互关联，通过控制磨矿化学环境进行矿物界面特性调控，进而对矿物表面与药剂相互作用乃至最终浮选行为进行调控。
　　顾帼华等人的研究结果表明，黄铁矿和黄铜矿在铁介质和不锈钢介质磨矿体系中，矿物电极表面产生阴极电流，磨矿介质为阳极，被氧化，生成铁的羟基配合物，覆盖在矿物表面，削弱了体系中药剂与矿物之间的吸附作用。不同磨矿气氛造成磨机中氧化还原气氛不同，影响硫化矿物表面性质。
　　何发钰等人论述了国内外关于磨矿环境对硫化矿物表面形态与性质、矿浆化学性质及其浮选行为的影响。在硫化矿物的磨矿一浮选体系中，磨矿过程是一个复杂的物理、化学和物理化学过程，存在着力学、电化学和机械力化学等多种作用因素，共同影响着硫化矿物的表面形态与性质、矿浆的溶液化学性质和硫化矿物的浮选行为。通过改变磨矿介质和在磨机中添加药剂等多种方式调控磨矿环境，可使硫化矿物的浮选分离得到改善。
　　Peng等人的研究表明，在磨矿时产生的三价铁的氧化物是影响方铅矿浮选的主要因素。有人在研究磨矿对闪锌矿的活化作用时发现，磨剥行为使Fe2+取代闪锌矿的Zn2+，改变了矿物的表面性质，恶化了闪锌矿的浮选。用XPS研究磨矿后方铅矿、闪锌矿表面发现，方铅矿、闪锌矿表面都有含铁化合物出现，且它们的特征峰随磨矿时间延长而增强。另外对硫化铜矿、毒砂的研究都表明，磨矿矿浆中铁离子影响硫化矿的可浮性。
　　Huang等人利用XPS技术研究了磨矿环境对毒砂表面性质和可浮性的影响，结果表明，磨矿介质的电化学活性越强，毒砂表面的亲水氧化铁和氧化物越多，这些亲水物质降低细粒级毒砂的可浮性。
　　Wei等人的研究表明：非铁质磨机的氧化性磨矿环境可提高铅回收率，但由于矿石氧化产生的铜离子对闪锌矿的活化而降低了浮选选择性。相反，传统铁质磨机磨矿则导致铅回收率下降，而选择性提高，铁质磨机磨矿时铅回收率降低可能是由铁氧化物在矿物表面覆盖而造成的，而且对粗粒矿物的抑制更明显。
　　B硫化矿浮选过程中的电化学行为
　　在进行硫化矿物浮选分离的试验研究过程中发现：矿浆电位、矿浆pH值和体系组分浓度对控制硫化矿物间的浮选分离起重要作用，而矿浆电位是硫化矿浮选过程中控制的关键因素。硫化矿物浮选体系的基本性质是电化学性质，硫化矿物具有半导体性质，巯基类捕收剂具有氧化还原性，在硫化矿一液相界面上涉及电荷传递反应，因此硫化矿物与黄药类捕收剂的作用是电化学过程。
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