浮選原理在固體廢物處理中的應(yīng)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(yīng)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(jù)不同物料的表面性質(zhì)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(chǔ)上，對(duì)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(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析。研究表明，在固體廢物處理過程中合理應(yīng)用浮選法，既能減少環(huán)境污染，又能回收重要資源，實(shí)現(xiàn)資源最大化利用的目標(biāo)。

浮選原理；浮選藥劑；工藝條件；固體廢物處理

如今，隨著社會(huì)生產(chǎn)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(huán)境污染，同時(shí)廢物中的有價(jià)值物料未得到回收，造成浪費(fèi)，影響了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)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(lǐng)域。

1 浮選原理

1.1 基本原理

浮選是泡沫浮選的簡(jiǎn)稱，是一種特殊的三相分離法。其原理是根據(jù)不同物料在表面性質(zhì)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(dāng)中分離出被選的物料。從宏觀角度看，浮選是物理反應(yīng)過程，本質(zhì)在于物料分離；而從微觀角度看，浮選則是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。采用浮選分離出的物質(zhì)和它的密實(shí)沒有關(guān)系，由表面性質(zhì)的差異決定，可以在液面上浮出的物質(zhì)一般對(duì)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(chǔ)的行為，顆粒需要經(jīng)過接觸、水化膜破裂和克服脫落力三個(gè)階段才能被氣泡吸附。

浮選的難易程度取決于表面是否潤(rùn)濕，而使表面的潤(rùn)濕程度有明顯差異的原因主要為表面不飽和鍵性質(zhì)與表面極性。此類差異除了能夠決定元素性質(zhì)，還能使物料形成一定內(nèi)部結(jié)構(gòu)。一種物料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)往往是十分復(fù)雜的，怎樣從這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中找出表面性質(zhì)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，是急需解決的重點(diǎn)問題之一。從浮選的角度講，關(guān)鍵是要確定其內(nèi)部鍵強(qiáng)度大小和基本性質(zhì)[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(zhì)。一般而言，當(dāng)表面鍵較強(qiáng)時(shí)，它會(huì)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(yīng)用的最主要原因是它能對(duì)有用的物質(zhì)進(jìn)行回收，同時(shí)還能根據(jù)要求對(duì)物料進(jìn)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(diào)整劑、捕收劑與收泡劑三類。其中，調(diào)整劑還能細(xì)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(jìn)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(duì)有色金屬硫化礦進(jìn)行浮選時(shí)，屬于抑制劑，而在對(duì)有色金屬氧化礦進(jìn)行浮選時(shí)，它被作為活化劑使用，而當(dāng)用量達(dá)到一定程度時(shí)，又會(huì)變?yōu)橐种苿?。自然界中的物質(zhì)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(zhì)，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(yīng)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(dāng)對(duì)一種物料進(jìn)行浮選時(shí)，想要獲得滿意的效果，應(yīng)對(duì)相應(yīng)的浮選工藝及其影響因素進(jìn)行有效控制。影響浮選結(jié)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(shí)間、水質(zhì)和磨料細(xì)度等。例如，浮選能夠進(jìn)行的前提是物料中的有用成分和其他成分完成解離。在實(shí)際工作中，人們一般都通過磨料來解離物料，如果磨料細(xì)度過高或過低，都會(huì)對(duì)浮選造成不利影響[2]。

2 浮選應(yīng)用

2.1 在粉煤灰炭回收中的應(yīng)用

發(fā)電廠在運(yùn)行中會(huì)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(dá)10%～23%，如果未進(jìn)行回收就直接排放，將造成浪費(fèi)。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(nèi)部結(jié)構(gòu)多孔且有很大的表面積。正是因?yàn)槎嗫捉Y(jié)構(gòu)，所以粉煤灰的水吸附能力較強(qiáng)，其主要化學(xué)成分如表1所示。

表1 粉煤灰的主要化學(xué)成分

粉煤灰中沒有燃燒的炭有一定可浮性，其表面潤(rùn)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(jī)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(xù)留在液體內(nèi)，為尾渣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用浮選法回收粉煤灰中的炭，實(shí)際回收率高于90%[3]。

2.2 在煉銅爐渣金屬回收中的應(yīng)用

2.2.1 銅轉(zhuǎn)爐渣

經(jīng)浮選處理后，人們能對(duì)銅轉(zhuǎn)爐渣中的銀、銅和金等高價(jià)值金屬進(jìn)行回收。20世紀(jì)90年代初期，我國(guó)針對(duì)采用SKS方法產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐渣開展了擴(kuò)大試驗(yàn)，試驗(yàn)銅精礦獲得率為11.48%，含銅18.14%，銅的實(shí)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(jiǎn)單，效果突出，可在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。但要注意，為達(dá)到理想浮選標(biāo)準(zhǔn)，爐渣應(yīng)經(jīng)過緩慢冷卻，確保其結(jié)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(duì)象。我國(guó)很多冶煉廠的鋅窯渣通過浮選對(duì)銀進(jìn)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(dá)91%和96%，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 在廢棄塑料分離中的應(yīng)用

塑料的應(yīng)用已經(jīng)滲透至人們生產(chǎn)生活的方方面面，但其廣泛應(yīng)用帶來的后果就是世界關(guān)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(chǎn)生的有毒有害顆粒、氣體會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，損害人們的身體健康。因此，必須采取有效措施對(duì)廢棄塑料進(jìn)行科學(xué)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(yīng)用浮選法分離塑料是完全可行的。實(shí)踐表明，在以聚氯乙烯為主的廢棄塑料中，木質(zhì)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(duì)電子、汽車等行業(yè)生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的廢棄塑料進(jìn)行分離，其浮選回收率可達(dá)90%[4]。

2.4 在牙科廢料金屬回收中的應(yīng)用

相關(guān)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(jià)值高，建議在酸性環(huán)境下采用浮選法對(duì)這些貴金屬進(jìn)行回收。因?yàn)樵谶@種環(huán)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(shí)踐證明，采用浮選法回收牙科廢料中的金屬，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得大范圍推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語

我國(guó)是資源、人口大國(guó)，隨著社會(huì)生產(chǎn)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題越發(fā)嚴(yán)重。因此，為有效保護(hù)環(huán)境，控制污染，減少?gòu)U棄物直接排放，實(shí)現(xiàn)資源回收與二次利用，必須加強(qiáng)浮選工藝應(yīng)用研發(fā)力度，將其向更多的領(lǐng)域滲透，從而創(chuàng)造理想的綜合效益。

1 桂衛(wèi)華，陽春華，徐德剛，等.基于機(jī)器視覺的礦物浮選過程監(jiān)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，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(xué)報(bào)，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(yōu)化設(shè)定方法[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2014，（6）：1086-1097.

4 馮 博，馮其明，盧毅屏.強(qiáng)攪拌調(diào)漿在金川硫化銅鎳礦浮選中的作用機(jī)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(jí)工程師，從事環(huán)保固體廢物管理工作。