0015特种浮选工艺和设备(三)

特种浮选工艺和设备(三)

（三）粘附分选

在粘附分选中，空气呈分散状态与液体混合，在液体自重产生的压力下（这种压力可达到600千帕）使气体溶解，并在随后的降压过程中又被析出形成气泡，生成的气泡具有高度扩展性的表面，在这些表面上负载富集着各种疏水性物质和表面活性物质，在粘附分选中，负载气泡被带到“水一大气”的界面上，不是出于空气泡的上浮（常规浮选中的情况），而是由液体流动所带动。此种液流的速度，比浮选机中液流速度更大（50厘米·秒-1以上）；同时气泡与液流间相对运动很小

粘附分选过程，按工艺设备特征，包括三种形式：串级分选、深度分选和表面分选。分别示于图11中，三者实现分选的原理完全相同。

A  串级粘附分选

原水在捕获空气的同时，下落到分散空气的专门平面上。如图11所示。液流从一定高度落到反击平面上，并凭借与最终速度平方成反比的液流的压力实现空气的溶解。之后，一面析出气泡，一面与各种物质发生粘附生成联合体，再借助于一个专门的屏板，被50厘米·秒-1以上的液流速度带向水-大气表面，进入分选槽。与空气泡生成联合体的物质以及比水轻的物质，被携至表面，低速运动的液体则通过装置由下部排出。分选时进入分选槽中的物质，借助于粘附鼓或其他方法除去（如图12所示）。

这一过程可重复1～3～6次，在工业中有单级、三级、六级串联分选装置。  串级粘附分选装置适应于含石油类油质及其它疏水性分散物总含量较低的水的净化处理、上述物质可以从100毫克·升-1，减少到5～8毫克·升-1，还可除去细泥。

B  深度粘附浮选  利用钻孔或矿井从水中回收油质或表面活性物质。在一定深度（例如65米）的钻孔或矿井中，在稍上部位（例如61米）处引进待浮原水，并在中部（例如63米处）通过钻孔套管用空压机给入弥散空气。如图11b所示。在404～606千帕（6～4大气压）下，空气大量的溶解，之后在水流上升过程中由于压力下降，气泡开始析出。这种空气泡呈0.05毫米左右大小，以后迅速扩展，上升到泡沫一大气界面时每一升空气可扩展成30米2的表面。水流携带着这种具有高度扩展性的、其上富集有疏水性物质和表面活性物质的气泡上升到分选槽中。

使用深度粘附分选法，石油类和油类的脱除率达80%以上，疏水性物质含量由10～40毫克·升-1降到2.5～5毫克·升-1，被丁黄药疏水化了的小于0.07毫米的方铅矿回收率可达100%；几乎全部脱除了不溶于水的有机物,BOD5降低70～75%，用深度粘附分选对含腐植质的河水净化结果。  深度粘附浮选处理能力不受限制，与矿井直径成正比例，当矿井直径为9米，分选槽为100米情况下，深度粘附浮选的处理能力为1×105米3/时。

C  表面粘附浮选  表面粘附浮选法的基本原理与前两种完全一样。但为了适应悬浮物含量较高原料的分选，采用专用设备。例如苏联有ПAC-6、ПAC-9、ПAC-12、ПAC-18、等型号。适于含高浓度（＞1000毫克?升-1）疏水悬浮物质及砂和泥的分离。石油产品、油类等含量高于5000 % 10000毫克·升-1时，用表面粘附分选，上述物质的回收率为98～99%。醚类物质的含量可从1(3200～19500毫克·升-1降到80.6～121.5毫克·升-1。

D  粘附分选的应用及流程  粘附分选主要用于从水或矿浆中回收或脱除石油类、油类、醚类、酚、有机物、细菌、疏水性矿物等。用于废水、回水的净化或有价成分的回收；各种工业用水的净化，水库、河水的除污等。  粘附分选的最大特点是处理能力不受限制，可利用钻孔，老矿井等，只需要相应的粘附分选设备和泵站。能耗低、成本低。

三种不同性能的分选设备适当组合，可用于净化任何水，适应于各种目的。图13和图14是不同的粘附分选设备组合处理流程示例。

（四）特种浮选的操作因素  特种浮选的操作因素大体上与泡沫浮选相同，主要有表面活性剂的浓度、辅助药剂浓度、介质的pH值，离子强度、温度、粘度等基本变量和气流速度、气泡大小、气泡层高度，给矿速度、回流比等操作变量。

表面活性剂浓度  浮选过程取决于目的物与活性剂的结合。因此原则上目的物回收程度随着表面活性剂浓度的增加而增加，直到CMC为止。已发现的锌、铜离子浮选回收率在一定范围内确实随十二烷基硫酸钠浓度的增加而增加；但锌、铜的沉淀浮选的回收率对表面活性剂浓度并不敏感，只要能产生稳定泡沫即可。从理论和实践上都已发现，保证所需的起泡特征的表面活性剂最低浓度对分选最合适。恰当的泡沫寿命的短暂性是有效分选的关键之一，通常表面活性剂浓度越低，泡沫寿命越短。  辅助药剂浓度% 辅助药剂在特种浮选中主要是调整颗粒粒度，活化捕收剂的吸附和促进溶质问的凝聚或吸附。辅助药剂作为沉淀剂、吸附剂、介质调整剂、辅助捕收剂而添加。最常用的辅助剂是硫酸铁、硫酸铝。

溶液pH值  溶液的pH将决定各种无机颗粒上电荷的大小及符号，决定溶质、药剂的存在状态。因此pH对表面活性剂的吸附，颗粒的分离程度产生重要影响。实际上浮选时溶液的起始pH值决定了所用方法将是离子浮选还是沉淀浮选。如图15所示的那样，当pH＜8时,Zn2+是离子浮选，pH＞8时属沉淀浮选。微生物的浮选常常只在一个特定pH范围内才能发生，例如用月桂酸和醇分离大肠杆菌（E．Cali）只在pH4～8的条件下最好；用月桂酸或十二胺分选在pH＜8时最好。

离子强度  离子强度增加促进表面活性剂在液—气界面的吸附，但又使表面活性剂的CM降低，还影响气泡和颗粒的双电层结构，使介质的粘度及表面张力增加，使难溶化合物的溶解度增大等。这些效应对浮选的利弊不一，视具体情况而定。例如离子强度对镍、钴的硫化沉淀浮选有促进作用；对镍、钯的离子浮选，锌、铜的沉淀浮选无明显影响；但用胺类捕收剂时对锶的沉淀浮选有不利影响。

温度  温度对特种浮选的影响也比较复杂，温度对化学反应速度、各种组分的吸附、介质的粘度、沉淀的粒度等都有影响。一般温度升高时对于表面活性剂与目的物之间的作用是化学吸附的浮选有利，对物理吸附者不利。

气泡的大小和供气速度% 气泡的大小对气泡的上升速度（即在矿浆中的浸没时间），气泡与矿粒粘附后气泡中的剩余毛细压力所造成的脱离作用，粘附面积、矿粒与气泡之间的碰撞几率等都有直接影响。气泡的上升速度随直径的变化情况示于图16.由图可以看出，20微米的气泡的上升速度只有几毫米/秒，而直径为几毫米的气泡所具有的速度要大10～30倍。