矿物加工工程专业实验指导书 (8)

4. 简述浮选药剂的种类与作用。 教学讨论：

1. 本实验主要让学生熟悉小浮选实验的基本操作过程与操作因素，重点培养学生的动手能力，为后续独立从事浮选工艺实验奠定基础；

2. 注意引导学生观察浮选过程的现象，如泡末的状况、矿化程度、矿浆充气等。

（十三）微细矿物油团聚分选（超细颗粒浮选实验）

一、 实验目的

加深对疏水絮凝等界面分选原理和方法的理解与认识，了解油团聚分选实验的操作过程和影响因素。 二、 基本原理

油团聚又称球团聚，是微细矿物分选的一种有效的界面分选方法。

选择性球团分选法已用于煤、铁矿、黑钨矿、锡石、金矿、重晶石、钛铁矿等多种矿物的分选。

其基本原理是：矿石磨细后，用调整剂分散矿浆，加入表面活性剂使目的矿物疏水，加入中性油，使中性油在疏水颗粒表面铺展，由于疏水相互作用及油桥的形成，覆盖中性油的细颗粒互相粘附形成油聚团。此种絮团一般粒度较大、强度较高，通常可以采用筛分等方法分离回收。

一般认为，油团聚过程中，首先形成较小的种子油团，在搅拌、剪切作用下，种子油团不断的兼并、粘合形成大的稳定的油团。即具有成团、生长、平衡三个主要阶段。

影响油团聚的主要因素有PH值、捕收剂、中性油用量、搅拌强度、搅拌时间等。 三、 仪器与材料

1. 调速搅拌器1台；

2. 250毫升烧杯2个；玻璃棒1根；10毫升注射器3个； 3. 筛孔1毫米和0.5毫米圆筛（D=200）各1个；洗瓶1个； 4. 250毫米瓷盆6个；滤纸若干；

5. PH计；

6. A：水玻璃、煤油（柴油）若干、-75μm毫米煤泥500克；

B：-15μ黑钨矿200克、FeCl3和油酸钠若干、燃料油若干。

四、 实验步骤与操作技术

固定矿浆浓度，研究不同药剂用量或搅拌强度对分选效果的影响（也可根据需要研究其它因素）。

1. 用250毫升的烧杯，配置150毫升重量浓度10%的均匀矿浆；

2. 将烧杯置于搅拌架上，调整搅拌叶片的高度，使下端与烧杯底部距离1厘米左右； 3. 开机、选择搅拌速度（1000、1200、1400、1600r/min）；

4. 加入干煤重量（5%、10%、15%、20%）重量的煤油（柴油），搅拌15分钟； 5. 密切观察过程中颗粒絮团的粒度变化情况, 观察成团过程的三个主要阶段。 6. 用圆筛对矿浆进行分级（注意用洗瓶喷洗筛上物），筛下尾矿过滤， 7. 烘干、称重、制样、化验。 五、 实验数据处理与实验报告

1. 每个单元实验的数据记录于单元实验数据表； 2. 现象及结果分析： 3. 编写实验报告 六、 思考题

1. 根据物理化学的原理，分析球团形成的原因。 2. 油团分选过程为什么需要一定强度的搅拌？ 3. 球团分选与选择性絮凝有何区别？

条件编号 单元实验数据表 入料粒度 矿浆浓度 煤油用量 搅拌速度 入料灰分 % % r/min % -μ 团聚物重量 团聚物产率 团聚物灰分 尾矿重量 尾矿灰分 稳定条件 分选结果 实验人员： 指导教师： 教学讨论：

1. 引导学生观察本实验过程的现象并结合所学的物理化学知识进行解释是本实验的重点。如相界面能与油团聚过程进行的难易程度的关系分析、对搅拌速度对分选效果影响等。

2. 引导学生探讨油团聚与两液分、泡末浮选的相同点与不同点。

（十四）悬浮液絮凝沉降特性研究（污水净化实验）

一、目的

掌握悬浮液沉降特性试验的基本操作方法；了解试验所用絮凝剂的性质和作用机理。

二、基本原理

悬浮液中的细小固体颗粒表面带有电荷，由于排斥作用而分散。采用无机电解质凝聚剂可以抵消颗粒表面的电荷，然后靠颗粒间的吸附作用聚团。而有机絮凝剂主要通过高分子的活性基团的架桥作用使颗粒形成絮团。两者的配合使用往往效果更佳。

加入药剂以后，随着絮团的增大沉降速度加快，沉降过程中出现明显的澄清界面，由澄清界面的下降速度可绘出沉降时间与澄清界面下降距离的曲线——沉降曲线。

澄清界面的初始沉降速度可用下式计算：

BB1BMV?i?Ti?1H1?(?T1)(?Hi)i?ABB2ii?A2M?Ti?A?(?Ti)i?A

式中 v——澄清界面的初始沉降速度，mm/s； Ti——某一累计时刻（i=0、1、2、3??n），s； Hi——对应于Ti的澄清界面累计下降距离,mm； A——直线段起始端型值点顺序号（一般A＝1）； B——直线段末端型值点顺序号；

M——直线段A到B的型值点的累计个数。

M＝B－A＋1 三、仪器设备及材料

1. 带橡胶塞的磨口圆柱量筒，容量为500Ml； 2. 烧杯与锥形瓶，容量分别为500mL和260mL； 3. 磁力搅拌器，调速范围250~1000r/min； 4. 直管吸管，容量20mL；

5. 大肚吸管，容量20mL和50mL； 6. 称量瓶，60×30mm；

7. 注射器，容量1mL、5mL、20Ml；

8. 湿式分样器，分样误差（质量相对误差小于2％； 9. 粉状聚丙烯酰胺；

10. 小于0.5mm浮选尾煤煤样500g或其它悬浮液、污水等5升。 四、试验过程及步骤

（一）配制0.1％聚丙烯酰胺100mL：

用牛角勺以最少的次数将絮凝剂装进已知质量的洁净而又干燥的称量瓶中，称取0.25g，称量时要求准确到0.001g同时按0.1％的溶液浓度求出稀释水的体积Vp。

Vp?G(C?Cp)??Cp

式中 Vp——添加水量，mL；

G——称量的商品絮凝剂的重量，g；

C——商品絮凝剂的纯度（以小数表示），％； Cp——所配制的絮凝剂水溶液浓度，％； ?——添加水的密度，?=1kg/L。

将所求出的稀释水，使用量筒称量并注入500mL烧杯中，再将烧杯量置于磁力搅拌器上，放入搅拌磁棒，开启磁力搅拌器，调整转速使液体产生强烈涡流。再将称好的絮凝剂均匀地分散地撒在涡流面上，待絮凝剂全部撒完后，将磁力搅拌器转速调至300~400r/min，搅拌2h，使絮凝剂颗粒完全溶解。若搅拌完毕后仍有未溶解的聚团颗粒，此溶液作废，重新配制。

（二）进行沉降试验 1. 称取试样40g待用；

2. 将称好煤样仔细倒入500mL量窗口中，并注入少量清水进行润湿，上下倒置，

直至煤泥全部润湿并分散在水中为止。

3. 用普通坐标纸制成纸带，粘附于500ML量筒壁上，以液面为原点，单位为

mm，方向向下建立纵坐标系（见图7－1）。

4. 将蛇形日光灯管扭成垂直状，开启开关，放置在量筒附近，以观察量筒澄清

界面的形成和下降情况。

5. 根据0.8g/m’的药剂单元耗量计算，用注射器吸取絮凝剂溶液0.4mL，一次性

加入待试验的量筒中，盖紧橡胶塞。

6. 将量筒上下翻转5次，转速以每次翻转时气泡上升完毕为止。平行实验中翻

转次数，力度和时间应基本一致

7. 当翻转结束后，迅速将量筒立于日光灯管前，并立即开始记时。

澄清界面每下降0.5~1cm的距离，记录沉降时间，开始时沉降速度较快，以1cm为记录间隔，待澄清界面接近压缩区时，再以0.5cm为记录间隔，直至沉淀物的压缩体积不发生明显变化时为止。在记录沉降时间时，应由1人读沉降高度，1人读时间，

另一人负责记录数据。

本试验如提出正式报告时，需作平行试验。 五、试验数据处理及实验报告

1. 将实验数据填入下表中；

悬浮液絮凝沉降试验结果表

悬浮液来源： 絮凝剂： 名称 ________________ 悬浮液浓度： 分子量________________ 取样日期： 类 型________________ 试验日期： 絮凝剂溶液浓度________ 配制日期_______________ 顺序号 1 2 3 ： ： n 初始沉降速度,cm/min 平均初始沉降速度，cm/min 上澄清液浓度,g/L 沉积物高度,cm 絮凝剂用量，g/m3 甲样 乙样 时间，s 距离,mm 时间,s 距离,mm 2. 以澄清液面下降距离为纵坐标，沉降时间为横坐标绘制沉降曲线。

3. 在沉降曲线上，沉降起始点至压缩状态出现之前的线段内，以直线段部分的斜率做为沉降速度值，也可采用式7-1计算。

4. 两次平行试验的相对误差不超过8％，以算术平均值作为试验基础数据。 5. 叙述试验目的和试验的主要过程。 6. 计算初始沉降速度。 7. 将试验数据填入表中。 8. 绘制沉降速度曲线。 9. 试验总结。 六、思考题

1. 在此试验中，如煤泥中细泥含量较高，沉降后的澄清水会出现什么现象？试从理论上分析之。如果要使澄清水变清，你将采用什么方法？

2. 高分子絮凝剂的作用机理是什么？絮凝剂的分子量对药剂性能和使用有何影响？

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