浮選原理在固體廢物處理中的應用

曾金蘭

（河源市固體廢物管理站，廣東 河源 517000）

浮選原理在固體廢物處理中的應用

曾金蘭

（河源市固體廢物管理站，廣東 河源 517000）

浮選是一種特殊的三相分離法，是指根據不同物料的表面性質差異，使用某種浮選劑，依靠氣泡具有的浮力，從懸濁液中分離出被選的物料。本文在介紹浮選原理、浮選藥劑與工藝條件的基礎上，對其在粉煤灰炭回收、煉銅爐渣金屬回收、廢棄塑料分離和牙科廢料金屬回收等方面的實際應用進行分析。研究表明，在固體廢物處理過程中合理應用浮選法，既能減少環境污染，又能回收重要資源，實現資源最大化利用的目標。

浮選原理；浮選藥劑；工藝條件；固體廢物處理

如今，隨著社會生產力的提高與人們生活條件的改善，固體廢物排放量大幅增加，造成環境污染，同時廢物中的有價值物料未得到回收，造成浪費，影響了生產的經濟效益。因此，人們有必要掌握浮選法的基本原理和要求，使其廣泛用于固體廢物處理和資源回收領域。

1 浮選原理

1.1 基本原理

浮選是泡沫浮選的簡稱，是一種特殊的三相分離法。其原理是根據不同物料在表面性質上存在的差異，使用某種浮選劑，依靠氣泡所具有的浮力，從懸濁液當中分離出被選的物料。從宏觀角度看，浮選是物理反應過程，本質在于物料分離；而從微觀角度看，浮選則是一個復雜的物理化學過程。采用浮選分離出的物質和它的密實沒有關系，由表面性質的差異決定，可以在液面上浮出的物質一般對空氣有較大的親和力。在浮選過程中，物料顆粒被氣泡吸附是最基礎的行為，顆粒需要經過接觸、水化膜破裂和克服脫落力三個階段才能被氣泡吸附。

浮選的難易程度取決于表面是否潤濕，而使表面的潤濕程度有明顯差異的原因主要為表面不飽和鍵性質與表面極性。此類差異除了能夠決定元素性質，還能使物料形成一定內部結構。一種物料的內部結構往往是十分復雜的，怎樣從這種復雜結構中找出表面性質與內部結構之間的聯系，是急需解決的重點問題之一。從浮選的角度講，關鍵是要確定其內部鍵強度大小和基本性質[1]。在物料完全斷裂之后，既有親水表面，又有疏水表面，這主要取決于表面鍵性質。一般而言，當表面鍵較強時，它會有一定親水性，相反則具有疏水性。疏水的物料和親水物料相比，其可浮性較好。

1.2 浮選藥劑

浮選能大范圍應用的最主要原因是它能對有用的物質進行回收，同時還能根據要求對物料進行分類，確保物料得到最大程度的利用。按照不同的作用，浮選藥劑可以分成調整劑、捕收劑與收泡劑三類。其中，調整劑還能細分為絮凝劑、抑制劑與活化劑等幾種。浮選藥劑是按照一定條件進行分類的，一些浮選藥劑在某種條件下為一類，而在其他條件下可能又為另外一類。以硫化鈉為例，其在對有色金屬硫化礦進行浮選時，屬于抑制劑，而在對有色金屬氧化礦進行浮選時，它被作為活化劑使用，而當用量達到一定程度時，又會變為抑制劑。自然界中的物質具有良好天然可浮性的很少，常見的有硫磺、石蠟、石墨等。而在浮選工藝中常用的物質，包括硅酸鹽、硫化物和氧化物，一般都具親水性，所以在使用前應添加浮選藥劑來使其具有足夠的可浮性。此外，添加浮選藥劑還能有效提升回收率。

1.3 工藝條件

當對一種物料進行浮選時，想要獲得滿意的效果，應對相應的浮選工藝及其影響因素進行有效控制。影響浮選結果的因素主要有：料漿的濃度、pH值、浮選藥劑、充氣與攪拌、浮選的時間、水質和磨料細度等。例如，浮選能夠進行的前提是物料中的有用成分和其他成分完成解離。在實際工作中，人們一般都通過磨料來解離物料，如果磨料細度過高或過低，都會對浮選造成不利影響[2]。

2 浮選應用

2.1 在粉煤灰炭回收中的應用

發電廠在運行中會排放大量粉煤灰，而粉煤灰的碳含量一般為5%～8%，有些甚至高達10%～23%，如果未進行回收就直接排放，將造成浪費。考慮到炭自身有良好的可浮性，人們可通過浮選來回收炭。粉煤灰是一種灰白色或灰色粉末，內部結構多孔且有很大的表面積。正是因為多孔結構，所以粉煤灰的水吸附能力較強，其主要化學成分如表1所示。

表1 粉煤灰的主要化學成分

粉煤灰中沒有燃燒的炭有一定可浮性，其表面潤濕性和硅、鋁酸鹽有很大的差別，浮選能很好地分離其中的炭。將柴油等作為捕收劑，捕集懸濁液中的炭粒，然后使用浮選機向其中通入一定量空氣以形成大量氣泡，使捕集到的炭粒被氣泡粘附，并浮到液面以上，形成一層礦化泡沫，使用刮板等工具取下，得到精炭；未被氣泡粘附的成分繼續留在液體內，為尾渣。據統計，采用浮選法回收粉煤灰中的炭，實際回收率高于90%[3]。

2.2 在煉銅爐渣金屬回收中的應用

2.2.1 銅轉爐渣

經浮選處理后，人們能對銅轉爐渣中的銀、銅和金等高價值金屬進行回收。20世紀90年代初期，我國針對采用SKS方法產生的轉爐渣開展了擴大試驗，試驗銅精礦獲得率為11.48%，含銅18.14%，銅的實際回收率為88%，而且金、銀也有很好的回收效果。該回收方法工藝簡單，效果突出，可在實際生產中應用。但要注意，為達到理想浮選標準，爐渣應經過緩慢冷卻，確保其結晶組織得以改善，促使相組成變化，增大黃銅礦比重。

2.2.2 鉛鋅渣

鉛鋅渣中含有多種金屬，所以它始終是回收利用的主要對象。我國很多冶煉廠的鋅窯渣通過浮選對銀進行回收后，在處理鋅浸出渣的過程中增加了一次粗選和兩次掃選的具體流程，所得鉛精礦具有較高的鉛銀含量，二者回收率分別高達91%和96%，極大地提高了經濟效益。

2.3 在廢棄塑料分離中的應用

塑料的應用已經滲透至人們生產生活的方方面面，但其廣泛應用帶來的后果就是世界關注的白色垃圾問題。由于大多塑料自身無法降解，廢棄塑料的處理以焚燒為主，而焚燒所產生的有毒有害顆粒、氣體會嚴重污染環境，損害人們的身體健康。因此，必須采取有效措施對廢棄塑料進行科學處理。大部分塑料都具有良好的天然可浮性，雖然不同塑料有著不同的表面張力，但這一差異并不顯著，所以應用浮選法分離塑料是完全可行的。實踐表明，在以聚氯乙烯為主的廢棄塑料中，木質素磺酸鈉是一種良好的浮選抑制劑。人們可以充分利用浮選法對電子、汽車等行業生產時產生的廢棄塑料進行分離，其浮選回收率可達90%[4]。

2.4 在牙科廢料金屬回收中的應用

相關資料顯示，牙科材料中鉛、金、銅的含量一般較高，回收空間大，價值高，建議在酸性環境下采用浮選法對這些貴金屬進行回收。因為在這種環境下貴金屬有良好的可浮性，這有助于提高回收率和精礦品位。實踐證明，采用浮選法回收牙科廢料中的金屬，具有良好的經濟效益，值得大范圍推廣應用。

3 結語

我國是資源、人口大國，隨著社會生產的快速發展，環境污染問題越發嚴重。因此，為有效保護環境，控制污染，減少廢棄物直接排放，實現資源回收與二次利用，必須加強浮選工藝應用研發力度，將其向更多的領域滲透，從而創造理想的綜合效益。

1 桂衛華，陽春華，徐德剛，等.基于機器視覺的礦物浮選過程監控技術研究進展[J].自動化學報，2013，（11）：1879-1888.

2 謝廣元，倪 超，張 明，等.改善高濃度煤泥水浮選效果的組合柱浮選工藝[J].煤炭學報，2014，（5）：947-953.

3 趙洪偉，謝永芳，蔣朝輝，等.基于泡沫圖像特征的浮選槽液位智能優化設定方法[J].自動化學報，2014，（6）：1086-1097.

4 馮 博，馮其明，盧毅屏.強攪拌調漿在金川硫化銅鎳礦浮選中的作用機制研究[J].稀有金屬，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

曾金蘭（1972-），女，廣東河源人，中級工程師，從事環保固體廢物管理工作。