时间：2022-09-04 05:28:49
摘要：通过对单泡浮选运用和在实际运用中其装置的改进进行了梳理，使大家对这一领域有个较为全面的了解。
Abstract： Through application of flotation in Hallimond tube and improvement of its device in the practice， people will have the more comprehensive understanding of this field.
关键词：单泡浮选；运用；改进
Key words： flotation in Hallimond tube；application；improvement
中图分类号：TD923 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）11-0168-03
0 引言
纯矿物纯度在95%以上，用于研究浮选矿物与捕收剂、调整剂、起泡剂作用机理，能很好避免其他脉石矿物干扰。纯矿物难以制取，纯矿物的浮选可在小浮选机和单泡管中进行。在小浮选机中用量较大（如50g），单泡浮选使用纯矿物的量一般在0.2～1g左右，这就使得单泡管在纯矿物浮选中使用越来越广泛。本文分别从单泡浮选运用和装置改进方面展开介绍，使读者对该领域有个较深了解。
1 单泡浮选运用
1.1 单泡浮选装置组成
单泡浮选装置一般由单泡管、充气装置、搅拌装置组成。
1.1.1 单泡管
①单泡管分类。
可以分为ЛиФшиц型、Hallimond及其各种变型、π型以及在实际需要中设计的各种型式单泡管。
②单泡管试验方式。
1）使用微泡让矿粒与药剂作用形成悬浮液，再转移到单泡管中进行浮选，这种单泡浮选具有仪器简单优点，但是可重复性差，与浮选实际相差甚远，故少用。
2）纯矿物与药剂作用和浮选均在单泡管中完成，重复性好，与浮选实际符合较好，故现在多用此种。
③单泡管安装。
为了使单泡管得到一定大小、均匀、连续的气泡，可以采用减压法和加压法两种方式安装。
1.1.2 充气装置
充气装置一般由空气瓶、缓冲瓶、CO2吸收瓶、干燥瓶、气体分配瓶、进气管组成，在这些装置之间加一些调节阀，使气体能稳定、均匀、可控的微泡。
1.1.3 搅拌装置
可分为电动搅拌装置和磁力搅拌装置两种。电动搅拌装置结构冗杂、需要矿量大、操作不便，因此选用较少。磁力搅拌装置结构简单、矿物用量少、操作简单，故选用较多。
1.2 单泡管浮选运用
鉴于单泡浮选能很好的研究纯矿物浮选，很多科技工作者运用单泡浮选方法，取得了很好的效果。
李亮等以焦磷矿为研究对象，首先在20℃，pH=6～7条件下，运用单泡浮选装置分别研究了工业二胺、86D、十二胺、椰油二胺四种捕收剂在不同浓度下与焦磷矿浮游率关系，结果表明，在捕收剂浓度在10～20mg/L间，焦磷矿浮游率随着工业二胺、十二胺、椰油二胺浓度增加而升高，其中十二胺浮游率在相同浓度下较工业二胺、椰油二胺为佳，在20mg/L时，浮游率为14%，达到最高。86D浮游率随着浓度变化先降低后升高，相同浓度条件下均低于前三种。当这些阳离子捕收剂浓度在20～24mg/L时，焦磷矿上浮率随着椰油二胺和工业二胺浓度增加而增大，但均未超过14%，其余两种浮游率发生了下降。从上述结果可以看出，在pH固定条件下，十二胺浮选效果最好，86D最差；碳链相同的脂肪一胺对焦磷矿的捕收作用较脂肪二胺弱，短碳链的脂肪一胺对焦磷矿的捕收作用较长碳链的脂肪一胺强。接着他们又用单泡管进行了浮游率最高时对应四种胺对应的浓度（86D、十二胺20mg/L，其余两种均为24mg/L），在不同pH条件下进行浮游率试验，pH变化范围为2～12。结果表明，pH=9时，十二胺捕收率最高，为31%；在pH=2～7时，四种捕收剂效果都不佳，浮游率均未超过10%；在碱性或强碱性条件下，工业二胺捕收率变化明显。
G.Berbery，J.L.Cecile，在单泡管中进行乙酰丙酮浮选白铅矿和孔雀石试验，发现乙酰丙酮浮选白铅矿效果比孔雀石好；单泡管研究水杨醛肟与孔雀石吸附量关系：先用水杨醛肟捕收孔雀石，做出回收率与捕收剂关系图，然后利用比色法研究吸附浓度变化，最后用红外光谱分析孔雀石表面可能形成的物质，结果表明水杨醛肟捕收Cu2+形成络合物，生成的络合物再凝集形成双重络合物。
李筱晶等采用人工配矿方式，将红柱石纯矿物和石英纯矿物按3：1质量比配成混合矿物，分别选用了十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、磺化醚、羟肟酸钠、十二胺盐酸盐进行单泡浮选试验。在不同pH条件下分离试验表明，油酸钠对红柱石和石英分离效果最好，在pH=6.8时，红柱石回收率达到最高，为95.52%，此时石英回收率仅为20%。其他几种捕收剂分离效果差，即便能分离，也只有在酸性条件下才能实现（比如羟肟酸钠），这样就会对设备造成腐蚀，影响生产。故认为油酸钠对红柱石和石英分离效果最好，且能在接近中性条件下进行，避免设备腐蚀，具有实用性。
谢贤等利用Hallimond分别研究了CuSO4、NH4Cl、Pb（NO3）3、T-1活化铁闪锌矿。先以丁黄作为捕收剂，测定在不同浓度活化剂条件下对应的铁闪锌矿浮游率，确定活化剂最佳用量，然后固定最佳活化剂用量、丁黄药用量，浮选时间，调节矿浆pH值，结果表明活化效果T-1>CuSO4>PbNO3>NH4Cl，T-1在pH=10活化效果最好，对应的铁闪锌矿浮游率为64.10%。
M.L.Torem利用改进的哈德蒙特管进行了十二烷基磺酸钠、石油磺酸钠对盐酸预处理、盐酸和氢氟酸预处理、未做预处理绿柱石进行浮选处理后，利用红外光谱测试捕收剂吸附。结果表明表面预处理可以影响绿柱石的可浮性。红外光谱证实了两种捕收剂吸附在绿柱石表面。这也证实了单泡浮选可以和其他技术方法联合测定药剂的浮选性能。
张覃、唐云利用50mL Hallmond管（NH4）2SO4在氧化锌矿黄药浮选、硫化黄药浮选中的活化行为，认为（NH4）2SO4能在黄药浮选、硫化黄药浮选中活化氧化锌矿。
T.Kiersznicki利用Hallimond管研究五种水杨醛肟对闪锌矿、菱锌矿、白云石浮选行为影响，然后利用分光光度计研究肟在闪锌矿、菱锌矿、白云石吸附，结果表明，碳链增长，肟的捕收能力发生明显差异，在pH=7.5～8.5条件下，5-丙基水杨醛肟是最有效的捕收剂；5-烷基水杨醛肟在氧化锌矿石上吸附能力为：菱锌矿>闪锌矿>白云石。
2 单泡浮选装置改进
2.1 单泡管自身改进
可浮性通常由矿物上浮率决定，但B.Dobiaas通过对Hallimond管进行改造，使之能通过动力学数据来表述矿物可浮性。
单泡管进气口一般为毛细玻璃管，不可替换。在矿物浮选过程中，矿物粒度不同时，需要的气泡大小、充气量不同，而且如果矿粒直径大于毛细管直径就很容易造成堵塞。黄开国对其进行了改进，使毛细管能根据矿粒大小进行更换。单泡管由浮选管和精矿管组成，浮选管中矿粒附着气泡上升进入精矿管中，如果浮选管上半部过大，就会造成容积过大，浪费纯矿物，因此可将浮选管上半部适当缩小，以达到减少药剂和矿物用量目的。通过这两方面改造，利用-100+200目方铅矿纯矿物进行检验，发现试验重复性好，用量较小，毛细管不再容易堵塞，达到预期目的。
常规单泡管进行浮选试验时没有测量装置，随着研究的深入，科技工作者尝试将电化学装置和单泡管有机结合起来，设计了如图1所示的单泡管，研究了黄铜矿的氧化行为。
酸性条件下，黄铜矿的氧化反应为：
CuFeS2=CuS+Fe2++S0+2e-
Eθ=0.298V；
碱性条件下，黄铜矿的氧化反应为：
CuFeS2=CuS+Fe（OH）2+S0+3H++2e-
Eθ=0.547V。
2.2 充气装置的改进
施惠亮等先对充气装置改进如图2。单泡管进气口材质为玻璃毛细管，充气时极易折断，而进气口如果损坏，单泡管就不能再使用，有必要对进气口加以改造。他们将进气口扩大，用橡胶塞堵住，再用小号注射针头插入橡胶塞。分别取4号、5号针头在静止水中和搅拌水中从不同方向测定产生的气泡直径大小，发现这些气泡都满足浮选要求，改进成功。为了使气体均匀、可控，他们采用QGD-200型射流元件作为充气量控制器，测定气源压强、定值器输出压强和充气量关系，发现加了定值器之后，充气量变化均匀，符合预期。
进行完两项改进后，通过纯黑钨矿浮选实例，多组重复性试验浮游率波动很小，改进成功。
2.3 搅拌装置的改进
单泡浮选中搅拌装置一般为磁力搅拌器，如果浮选矿物为强磁性矿物，势必影响矿物的可浮性。除此之外，电流波动也会影响搅拌强度。这就限制了磁力搅拌器应用范围。为了消除这些弊端，李晓东用气搅拌装置代替磁力搅拌器，消除了磁场影响。
3 结论
①单泡浮选是研究纯矿物浮选过程中矿物与捕收剂、调整剂、起泡剂作用机理的有效方式。单泡浮选装置一般由单泡管、充气装置、搅拌装置三部分组成，纯矿物与药剂作用和浮选均在单泡管中完成，重复性好，与浮选实际符合较好。
②胶磷矿单泡浮选中，pH=9时，十二胺捕收率最高，为31%，在pH=2～7时，工业二胺、86D、十二胺、椰油二胺四种捕收剂效果都不佳，浮游率均未超过10%；红柱石纯矿物和石英纯矿物按3：1质量比进行配矿，选用十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、磺化醚、羟肟酸钠、十二胺盐酸盐进行单泡浮选试验，在pH=6.8时，油酸对红柱石分离效果最好，此时红柱石回收率达到最高，为95.52%；在Hallimond管中进行药剂队铁闪锌矿活化性能试验，药剂活化性能T-1>CuSO4>PbNO3>NH4Cl，T-1在pH=10活化效果最好；单泡浮选试验表明，pH=7.5～8.5条件时，5-丙基水杨醛肟是氧化锌矿石最有效的捕收剂，5-烷基水杨醛肟在氧化锌矿石上吸附能力为：菱锌矿>闪锌矿>白云石。
③根据试验实际，对单泡管型式进行改进，将普通单泡管进气口的毛细玻璃管替换为能根据矿粒大小进行更换的毛细管，毛细管不再容易堵塞，达到预期目的；与电化学结合，使单泡管既能进行浮选试验又能测量电化学参量，得出黄铜矿在酸性和碱性条件下发生的氧化反应；对充气装置的进气口改进，用橡胶塞替换，再用小号注射针头插入橡胶塞，实验证明充气量变化均匀，符合预期。对搅拌装置进行改进，单泡浮选中搅拌装置一般为磁力搅拌器，用气搅拌装置代替磁力搅拌器，消除了磁场影响。
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