浮选原理在固体废物处理中的应用

曾金兰

（河源市固体废物管理站，广东 河源 517000）

浮选原理在固体废物处理中的应用

曾金兰

（河源市固体废物管理站，广东 河源 517000）

浮选是一种特殊的三相分离法，是指根据不同物料的表面性质差异，使用某种浮选剂，依靠气泡具有的浮力，从悬浊液中分离出被选的物料。本文在介绍浮选原理、浮选药剂与工艺条件的基础上，对其在粉煤灰炭回收、炼铜炉渣金属回收、废弃塑料分离和牙科废料金属回收等方面的实际应用进行分析。研究表明，在固体废物处理过程中合理应用浮选法，既能减少环境污染，又能回收重要资源，实现资源最大化利用的目标。

浮选原理；浮选药剂；工艺条件；固体废物处理

如今，随着社会生产力的提高与人们生活条件的改善，固体废物排放量大幅增加，造成环境污染，同时废物中的有价值物料未得到回收，造成浪费，影响了生产的经济效益。因此，人们有必要掌握浮选法的基本原理和要求，使其广泛用于固体废物处理和资源回收领域。

1 浮选原理

1.1 基本原理

浮选是泡沫浮选的简称，是一种特殊的三相分离法。其原理是根据不同物料在表面性质上存在的差异，使用某种浮选剂，依靠气泡所具有的浮力，从悬浊液当中分离出被选的物料。从宏观角度看，浮选是物理反应过程，本质在于物料分离；而从微观角度看，浮选则是一个复杂的物理化学过程。采用浮选分离出的物质和它的密实没有关系，由表面性质的差异决定，可以在液面上浮出的物质一般对空气有较大的亲和力。在浮选过程中，物料颗粒被气泡吸附是最基础的行为，颗粒需要经过接触、水化膜破裂和克服脱落力三个阶段才能被气泡吸附。

浮选的难易程度取决于表面是否润湿，而使表面的润湿程度有明显差异的原因主要为表面不饱和键性质与表面极性。此类差异除了能够决定元素性质，还能使物料形成一定内部结构。一种物料的内部结构往往是十分复杂的，怎样从这种复杂结构中找出表面性质与内部结构之间的联系，是急需解决的重点问题之一。从浮选的角度讲，关键是要确定其内部键强度大小和基本性质[1]。在物料完全断裂之后，既有亲水表面，又有疏水表面，这主要取决于表面键性质。一般而言，当表面键较强时，它会有一定亲水性，相反则具有疏水性。疏水的物料和亲水物料相比，其可浮性较好。

1.2 浮选药剂

浮选能大范围应用的最主要原因是它能对有用的物质进行回收，同时还能根据要求对物料进行分类，确保物料得到最大程度的利用。按照不同的作用，浮选药剂可以分成调整剂、捕收剂与收泡剂三类。其中，调整剂还能细分为絮凝剂、抑制剂与活化剂等几种。浮选药剂是按照一定条件进行分类的，一些浮选药剂在某种条件下为一类，而在其他条件下可能又为另外一类。以硫化钠为例，其在对有色金属硫化矿进行浮选时，属于抑制剂，而在对有色金属氧化矿进行浮选时，它被作为活化剂使用，而当用量达到一定程度时，又会变为抑制剂。自然界中的物质具有良好天然可浮性的很少，常见的有硫磺、石蜡、石墨等。而在浮选工艺中常用的物质，包括硅酸盐、硫化物和氧化物，一般都具亲水性，所以在使用前应添加浮选药剂来使其具有足够的可浮性。此外，添加浮选药剂还能有效提升回收率。

1.3 工艺条件

当对一种物料进行浮选时，想要获得满意的效果，应对相应的浮选工艺及其影响因素进行有效控制。影响浮选结果的因素主要有：料浆的浓度、pH值、浮选药剂、充气与搅拌、浮选的时间、水质和磨料细度等。例如，浮选能够进行的前提是物料中的有用成分和其他成分完成解离。在实际工作中，人们一般都通过磨料来解离物料，如果磨料细度过高或过低，都会对浮选造成不利影响[2]。

2 浮选应用

2.1 在粉煤灰炭回收中的应用

发电厂在运行中会排放大量粉煤灰，而粉煤灰的碳含量一般为5%～8%，有些甚至高达10%～23%，如果未进行回收就直接排放，将造成浪费。考虑到炭自身有良好的可浮性，人们可通过浮选来回收炭。粉煤灰是一种灰白色或灰色粉末，内部结构多孔且有很大的表面积。正是因为多孔结构，所以粉煤灰的水吸附能力较强，其主要化学成分如表1所示。

表1 粉煤灰的主要化学成分

粉煤灰中没有燃烧的炭有一定可浮性，其表面润湿性和硅、铝酸盐有很大的差别，浮选能很好地分离其中的炭。将柴油等作为捕收剂，捕集悬浊液中的炭粒，然后使用浮选机向其中通入一定量空气以形成大量气泡，使捕集到的炭粒被气泡粘附，并浮到液面以上，形成一层矿化泡沫，使用刮板等工具取下，得到精炭；未被气泡粘附的成分继续留在液体内，为尾渣。据统计，采用浮选法回收粉煤灰中的炭，实际回收率高于90%[3]。

2.2 在炼铜炉渣金属回收中的应用

2.2.1 铜转炉渣

经浮选处理后，人们能对铜转炉渣中的银、铜和金等高价值金属进行回收。20世纪90年代初期，我国针对采用SKS方法产生的转炉渣开展了扩大试验，试验铜精矿获得率为11.48%，含铜18.14%，铜的实际回收率为88%，而且金、银也有很好的回收效果。该回收方法工艺简单，效果突出，可在实际生产中应用。但要注意，为达到理想浮选标准，炉渣应经过缓慢冷却，确保其结晶组织得以改善，促使相组成变化，增大黄铜矿比重。

2.2.2 铅锌渣

铅锌渣中含有多种金属，所以它始终是回收利用的主要对象。我国很多冶炼厂的锌窑渣通过浮选对银进行回收后，在处理锌浸出渣的过程中增加了一次粗选和两次扫选的具体流程，所得铅精矿具有较高的铅银含量，二者回收率分别高达91%和96%，极大地提高了经济效益。

2.3 在废弃塑料分离中的应用

塑料的应用已经渗透至人们生产生活的方方面面，但其广泛应用带来的后果就是世界关注的白色垃圾问题。由于大多塑料自身无法降解，废弃塑料的处理以焚烧为主，而焚烧所产生的有毒有害颗粒、气体会严重污染环境，损害人们的身体健康。因此，必须采取有效措施对废弃塑料进行科学处理。大部分塑料都具有良好的天然可浮性，虽然不同塑料有着不同的表面张力，但这一差异并不显著，所以应用浮选法分离塑料是完全可行的。实践表明，在以聚氯乙烯为主的废弃塑料中，木质素磺酸钠是一种良好的浮选抑制剂。人们可以充分利用浮选法对电子、汽车等行业生产时产生的废弃塑料进行分离，其浮选回收率可达90%[4]。

2.4 在牙科废料金属回收中的应用

相关资料显示，牙科材料中铅、金、铜的含量一般较高，回收空间大，价值高，建议在酸性环境下采用浮选法对这些贵金属进行回收。因为在这种环境下贵金属有良好的可浮性，这有助于提高回收率和精矿品位。实践证明，采用浮选法回收牙科废料中的金属，具有良好的经济效益，值得大范围推广应用。

3 结语

我国是资源、人口大国，随着社会生产的快速发展，环境污染问题越发严重。因此，为有效保护环境，控制污染，减少废弃物直接排放，实现资源回收与二次利用，必须加强浮选工艺应用研发力度，将其向更多的领域渗透，从而创造理想的综合效益。

1 桂卫华，阳春华，徐德刚，等.基于机器视觉的矿物浮选过程监控技术研究进展[J].自动化学报，2013，（11）：1879-1888.

2 谢广元，倪 超，张 明，等.改善高浓度煤泥水浮选效果的组合柱浮选工艺[J].煤炭学报，2014，（5）：947-953.

3 赵洪伟，谢永芳，蒋朝辉，等.基于泡沫图像特征的浮选槽液位智能优化设定方法[J].自动化学报，2014，（6）：1086-1097.

4 冯 博，冯其明，卢毅屏.强搅拌调浆在金川硫化铜镍矿浮选中的作用机制研究[J].稀有金属，2014，（5）：861-867.

Application of Flotation Principle in Solid Waste Treatment

Zeng Jinlan
(Heyuan City Solid Waste Management Station, Heyuan 517000, China)

Flotation is a special three-phase separation method, is based on the different surface properties of different materials, the use of a flotation agent, relying on the buoyancy of the bubble, from the suspension of the selected material.In this paper, based on the introduction of flotation principle, flotation reagent and process conditions, this paper analyzes the practical application of fly ash recovery, copper scrap recovery, waste plastic separation and dental waste metal recovery.The study shows that the rational application of flotation in the process of solid waste treatment can reduce the environmental pollution and recover the important resources and realize the goal of maximizing the utilization of resources.

flotation principle; flotation agent; process conditions; solid waste treatment

X705

A

1008-9500(2017)10-0040-03

2017-08-28

曾金兰（1972-），女，广东河源人，中级工程师，从事环保固体废物管理工作。