多金属矿浮选实践证明，现行选矿工艺存在一些不足，从而降低了该类矿石的浮选效果。这些缺点也使得采用的工艺流程不符合现代的要求，尤其是环保的要求。本文分析研究了克服这些缺点的一些技术方案。

首先，调整浮选矿浆，使浮选药剂达到最佳浓度

从生态学的角度来看，目前使用的大多数浮选药剂都是不安全的。在浮选过程中，以每吨矿石消耗的药剂用量来衡量的药剂用量在某个工艺环节的浮选矿浆中往往达不到最佳浓度，因此不会产生必要的化学反应。

由于处理过的矿石中金属含量波动频繁，不同吸附能力的围岩与这些矿石中金属矿物的比例以及浮选矿浆中残留化学物质的浓度也有所不同。这些情况会导致药物的周期性短缺或过剩。这两种情况都会使药剂体系发生偏差，浮选效果大打折扣。此外，过量未反应的化学物质进入污水，也会恶化企业所在区域的生态环境。

通过应用浮选体系的一系列理化参数(矿物溶度积、氧化还原电位和电化学电位值、氧、硫离子、硫氢化物离子和元素硫的浓度、矿物表面润湿接触角值、pH值等。)，就有可能创造优化的条件，使所用试剂的化学反应和吸附过程完全限制在矿物表面。

只有当上述与药剂浓度相关的参数达到最佳值时，浮选药剂才能得到有效利用，选矿工艺才能获得较高的技术经济指标。

气泡与矿物颗粒之间的界面自由能降低，这与矿物颗粒的晶格有关。浮选前的矿石准备过程中，矿物上形成元素硫，导致颗粒表层晶格重构，导致晶格能增加(在矿浆准备阶段)，系统能量降低(在浮选过程中)。

气泡在矿粒上的附着程度决定了矿粒的浮选活性。粘附量可以测量为使气泡从单位接触面积上脱落所需的功w:

W = σ液态气体(1-cos θ) (1)

式中:σ液-气界面的液-气-表面张力；θ——润湿接触角，其值列在牛顿定律的表达式中。

当三相界面的表面张力矢量平衡时，可以确定这个角度。

在最简单的平面情况下，上述平衡条件具有以下方程的形式:

σ气固= σ液固+σ液气cosθ，或cos θ = (σ气固-σ液固)/σ液气(2)

式中:σ气-固、σ液-固、σ液-气-分别为气-固、液-固、液-气界面的表面张力。

θ的一个显著特点是，它的值与有限界面相的大小(如果它们的大小超过1μm)、彼此的位置、重力的作用以及其他不影响σ值的因素无关。

如果σ值不作为单位力，而是作为界面相的比自由能，那么也可以得到方程(2)，补充信息-θ角对应系统的最小自由表面能。

也可以使用非极性油滴来代替气泡或气体。在这种情况下，通过测量选择性润湿的接触角，可以将表面分为疏水性(90 <θ< 180°)和亲水性(0 <θ< 90°)。

作用在表层附近分子上的力可以分解为切向力和法向力，或者表面张力和分子压力。机械功σ在曲面变化时会被消耗，但在曲面减小时会被释放。其量由表面张力的变化决定，表面张力可以用表面自由能的变化来表示(erg /cm2或dyne /cm2)。

表面的总能量

U=σ-T9T

其中:σ-也是下面G值表示的自由能。

башишковский提出了一个可以确定表面张力和表面活性物质浓度之间关系的方程:

σ = σ水-B (AC+1)

其中:σ-对应于活性物质浓度为C时的表面张力；和b系数。

硫化物矿石的溶解度LMe、金属氢氧化物的溶解度LMe(OH)、与液相平衡的气体混合物中的氧分压PO2、由硫化物的硫氧化产生的含硫离子的浓度CP、系统自由能δG、δG0和pH的减少之间的关系可由下式描述:

δG(K Cal)=δG0-1.36 lgmes/LMe(OH)m-1.36 lgp NO2+1136 n1 lgc 1-1.36 N2 ph(3)

式中:N、n1、N2——硫离子氧化方程式中的化学计算系数；金属的m价。

使矿石颗粒从气泡中脱落所消耗的功W与矿石颗粒氧化引起的自由能减少δ g成正比，因为在这两种情况下，W和δ g都决定了矿物的浮选活性。自由能的减少与矿物表面反应的标准自由能(δGp)成正比并相当。

当研究溶液中离子和分子试剂浓度之间的平衡关系时，或者当热力学分析矿物表面上可能的反应时，应用以下方程:

1.反应平衡常数k的方程如果已知标准反应自由能δGp，那么就可以计算出反应平衡常数k的值，因为它们有如下对应关系。

Gp = RTlnK .

其中:R——一般气体常数；t-绝对温度。在25℃和总压105Pa的条件下，δ GH = 1.364 lgk。平衡常数解释了反应物的活度(浓度)和反应产物的活度(浓度)之间的关系。只有在像浮选矿浆这样特别稀的溶液中，溶解物质的活性才能与其浓度值相等。

2.反应的标准自由能与标准电极电位e的关系。

这种关系可以用下面的等式来表示:

δG p = E nF

其中:n——参与反应的电子数；f-法拉第常数，等于96485千卡/摩尔。

此时，反应自由能的标准变化完全对应于不考虑电子形成能的氧化半电池(假设等于零)。在分析研究还原半电池时，电位值E保持“负”号。

反应的标准自由能在它们的标准状态。

反应物的标准自由能之和减去反应产物的自由能之和δG乘积δG反应物(δG P =δδδG乘积-δδδδδδδδδδδδδδδδδδδδδδδδδ916各种物质的标准自由能值在一些相关手册中已经列出。在含有稳定元素的水溶液中，标准状态下形成氢离子的标准自由能等于零。为方便起见，作为标准或参考条件，温度为25℃，压力为105帕。在这些条件下，对于没有气态物质的反应，标准生成自由能(等容等温势)等于大多数手册中列出的δg值(等压等温势)。

3.测量的反应电位、标准电位和反应常数之间的关系。

如果参与反应的物质aA+bB=cC+dD的活度不等于1，则可以得出结论:

δGp =δG p+RTln([C]C[D]D/[A]A[B]B)

标准氢电极测得的电位e为:

E = E+RT/(nF)ln([C]C[D]D/[A]A[B]B)

在25℃时，e = e+0.059/[NLG([C]C[D]D)/([A]A[B]B)]

为了计算方便，半电池反应总是这样写，氧化产物和释放的电子放在化学反应方程式的右端。在写入反应中应该考虑水和氢离子。它们的活性可以很容易地用现代实验方法来测量。

硫化矿物表面硫离子的稳定状态决定了其浮选活性，这是硫化矿浮选理论的主要问题之一。

通过联立方程(1)和(3)的右端，并考虑到润湿接触角的值是硫化矿物浮选活性的一个判据，δG的值用电极电位E的大小来表示，我们得到了一个对浮选相当重要的方程:

浮选过程中使用的一些药剂会在一定程度上影响方程(4)中的一些参数，最终直接控制矿物表面的氧化还原状态。例如，当溶解在水中的氧与硫化物矿物表面反应时，它首先如下反应生成元素硫:

MeS+1/2O2+H2O=Me(OH)2+S (5)

根据上述计算方法，该反应的电势可以如下获得。例如，用CuS代替MeS minerals。有两个电子(n=2)参与反应(5)。开始确定δg p:

δG p =(-85.3+0)-(-11.7+0-56.69)= 16.91千卡

寻求潜力:

E =-16.91/(nF)=-87.6mV(n=2)

实际反应是在金属氢氧化物的稳定pH范围内进行的。考虑到硫和氢氧化物(如Fe(OH)2)的密度差(分别为2.0和3.4g/cm3)，可以预计硫化物矿物的表面将覆盖一层金属氢氧化物和硫的混合膜。

当氧的浓度增加，氧与硫的接触时间延长时，硫将进一步被氧化成+6价态，并以pH值决定的速度从矿物表面分离出来:

硫+1.5 O2+H2O = 2H+SO2-4(6)

当pH值降低时，硫的氧化速率也可能降低。为了提高硫化矿物的浮选效率，降低矿物表面元素硫的氧化速率是非常可取的，因为矿物的浮选活性取决于其表面的硫含量。

显然，W和G的值也应该是这些值的函数。

W=K(υ1-υ2)2(7)

式中:υ1和υ2-对应氧化或硫化物和元素硫的速度。

当接触时间τ相当长时，硫将最大程度地填充在矿石颗粒的表面。之后，亲水的氢氧化铁会因氧化而完全覆盖整个表面，从而减少硫的填充。每种矿物都有自己的τ值，在这个τ值下，硫在其表面可以达到最大填充。而且硫化矿物表面氧化成元素硫的反应速度越快，τ值就会越小。

可以得出结论，在浮选前用化学药品调整浮选矿浆是很重要的。对于选择性浮选，可以在分离的矿物的τ值之间找到矿浆混合过程的持续时间，并且最好接近回收成泡沫产品的矿物的τ值。硫化物矿物的选择性氧化影响了它们被分离成泡沫产品的顺序，并决定了选矿工艺的选择。方程(4)可以用来计算各种实际条件下矿物的相对浮选活性，从而可以预测它们表面疏水作用的结果。

第二，在起泡剂的帮助下，确保浮选机中的最佳气泡尺寸。

矿物表面自由能的降低与其在浮选槽中粘附气泡壁的能力密切相关。粒子在气泡上的固定过程也与矿物-气泡系统自由能的降低密切相关。对于泡沫矿集合体的有效浮选，上述能量及其最佳值之间的关系起着决定性的作用。遗憾的是，目前这一过程还没有得到充分的研究，暂时还不能作为选择有效方法的判据，从而选择性地调节浮选过程中颗粒对气泡的固定力。

实验表明，气泡直径与矿物粒度的比值往往决定浮选效果。因此，对于那些具有一定尺寸的矿物颗粒，作者特意选择了能够产生更小气泡的发泡物质作为发泡剂。

可以使用这些发泡剂的不同组合来获得所需的气泡尺寸。例如，与松油醇、松油醇相比，某些羧酸酰胺在铅锌浮选回路中具有一定的技术优势。与目前使用的几种起泡剂相比，二乙基甲酰胺和二乙基苯甲酰胺可以在较低的用量下实现精矿中较高的金属回收率。

它们具有在浮选矿浆中形成微小气泡的能力，这对于细泥粒有效浮选有用矿物具有重要意义。在发泡剂浓度为30mg/L的条件下，按照溶液中产生的微小气泡(- 0155mm)数量递减的顺序，试验的几种新发泡剂排列如下:邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、己酰胺、己酸二丁酰胺、二乙基甲苯酰胺和氮杂环己酰胺。这些发泡剂都不能产生稳定的泡沫，所以作为发泡剂使用时，出现“跑槽现象”的风险很小。一种众所周知的发泡剂——松油醇油依次处于中间位置(己胺和二丁酰胺之间)。

在这些发泡剂中，只有成分稳定、符合生态要求的邻苯二甲酸二甲酯(д-3发泡剂)得到了工业应用。

第三，采用真空浮选工艺，保证最佳气泡尺寸。

气泡的大小可以通过制造具有特殊结构充气机的浮选机来调节。按照笔者的观点，真空浮选机最有效。在这种浮选机中，通过控制真空度可以产生所需尺寸的气泡。此外，封闭的浮选机空室不会破坏周围的生态条件。从浮选过程的维护和管理的角度来看，这也是非常重要的。完全不受自动化影响，在很多方面还是浮选工人的技能。

这种浮选机的主要优点之一是它没有移动充气系统。在目前使用的一些浮选机中，那些移动通气系统使浮选矿浆中的氧过饱和。这会导致矿物表面的过度氧化，从而无法将矿物有效浮选所需的元素硫稳定地固定在矿物表面。

第四，在浮选作业开始阶段分离出合格的精矿。

矿物浮选过程包括粗选、扫选和精选，往往需要持续很长时间，尤其是在浮选过程中存在中矿循环的情况下。在此期间，浮选矿浆中有相当数量的氧过饱和，导致矿物表面过度氧化。如前所述，从保持最佳浮选条件的角度来看，这是一种不希望的现象。

因此，在浮选过程开始时分离易浮的硫化矿物是非常有利的。漂浮的矿物不需要使用捕收剂，因为元素硫已经固定在它们的表面。从防止金在浮选中被泥化的角度来看，这也是非常重要的。

在Almalek铜选矿厂和许多其他选矿厂，在浮选开始时分离快速浮选精矿方面取得了许多成功的经验。

5.提高矿物和浮选矿浆相中元素含量测定方法的准确度和灵敏度。

矿物晶格中有许多不同的元素，因此矿物表面的电化学电位值不可能与矿物的浮选性能有单一的数值关系。由于不同矿床中一种矿物中异质元素的数量可能有很大差异，其电化学电位值也会有很大差异，从而影响对一种矿物可浮性的正确估计和计算。

为了进行相应的计算，需要大大提高测量矿物晶格中杂质含量的精度。将电化学电位值与这些测量数据联系起来，就可以得到相应的校正系数，用于计算真实的矿物电位。

质谱是检测矿物晶格中各种元素的最有前途的方法。因为可以同时记录几乎所有的元素，这种方法现在已经被广泛使用。几乎可以检测门捷列夫周期表中的元素，检出限低，分析信号重现性好。

在上述方向开展一些科研和推广工作，不仅有助于深化浮选理论的研究，还可以提高选矿厂的生产工艺指标。