浮选是利用矿物天然或改性后的疏水表面，通过搅拌让矿粒与气泡碰撞并粘附，气泡负载矿粒上浮至气泡层，达到分选矿物的目的。石英浮选主要用于除去与石英矿共生的云母、长石类矿物，也能浮选含磷、含铁矿物，另外用浮选也可脱除破碎和研磨时混入的次生铁。

1.

石英浮选原理

硅酸盐矿物之间物理化学特性比较相近，导致表面特性相似，选择合适的浮选剂控制矿物表面与水的相互作用同时用pH控制表面点位成为浮选的核心问题。

石英与长石都是架状结构硅酸盐矿物。石英解离后，大量Si-O键断裂，与水分子作用，使矿物表面键合羟基。调节pH值，可以使OH^-或H⁺在矿物表面的分布发生变化，使矿物表面荷电。

云母族硅酸盐矿物为层状结构，层间依靠碱金属离子相互作业，键弱且离子活性大，因此云母解离后在水溶液中有较高负电荷，较低pH值也能吸引阳离子捕收剂，使其疏水。

根据零电点（PZC）的数值，理论上来说，调节pH到石英等电点，此时石英表面中性，云母和长石表面带负电可以与阳离子浮选剂产生静电吸附；磷灰石和铁矿表面带正电易于阴离子浮选剂产生静电吸附。

▼常见石英中杂质矿物零电点

2.

云母矿物与石英的浮选分离

层状结构的云母解离后表面暴露了大量的阴离子O^2-及F^-，零电点极低（pH<2），因此在很宽的pH值范围内（pH=2～13）均可用阳离子捕收。

在阳离子捕收体系中，尽管长石具有可浮性，但浮选的pH区域（pH=4～11）比云母窄，因此强酸性条件下可优先浮出云母。

3.

长石矿物与石英的浮选分离

长石与石英的有效分离一直以来是选矿界的难点。二者同属架状硅酸盐矿物，物理性质、化学组成、结构等方面相近，用重选和磁选无法将其分离；二者在水溶液中的荷电机理也基本相同，亲水性较强，零电点都很低。但由于在长石的结构构造中，铝氧四面体所取代硅氧四面体，引进K⁺、Na⁺等碱金属离子作为电价补偿。K⁺和Na⁺等碱金属离子易在水中解离，使矿物表面荷负电，使得长石零电点比石英低，使从石英中浮选长石成为可能。

目前，石英浮选分离长石，主要采用酸性条件，根据所使用的药剂不同可分为有氟浮选和无氟浮选。

常规工艺是始于上世纪40年代的有氟浮选法，即在强酸性及氟离子参与活化下，用阳离子捕收剂优先浮选长石。实现浮选选择性的关键在于调节矿浆溶液pH值，在pH=2下，石英处于零电点附近，长石一般的零电点（pH=1.4~1.7），在氟离子的活化下表面的负电位增强，石英表面基本不荷电。胺类阳离子率先在长石表面吸附，使其表面疏水。

上世纪70年代，美、日等国开始研究无氟浮选长石。研究表明，强酸条件下，混合使用阴离子捕收剂十二烷基磺酸盐和二胺类阳离子捕收剂，阴离子捕收剂再与吸附在长石表面的二胺类捕收剂络合，形成共吸附，提升了长石表面疏水性。

以HF做调整剂，在阳离子捕收剂体系下优先浮选长石，被公认为效果最好的药剂制度，迄今，多数工厂还沿用此工艺。

4.

含铁矿物与石英的浮选分离

石英杂质中含铁矿石的类型有黄铁矿（FeS₂）、钛铁矿（FeTiO₃）、赤铁矿（Fe₂O₃）、磁铁矿（Fe₃O₄）等。其在石英中的赋存状态，有以氧化铁膜的形式粘附于石英表面，也有以含铁矿物的作为矿物包裹体的形式，还有以扩散状态赋存与石英晶格内部或赋存于其他矿物杂质，如云母、角闪石等矿物中所含的铁。

弄清楚铁杂质赋存形态和各粒级中的分布形式是决定选择适当选别流程除铁的关键。含铁矿物零电点大多在5以上，在酸性环境下荷正电，理论上适合采用阴离子捕收剂。

脂肪酸（皂）、烃基磺酸盐或硫酸盐都可作为是浮选氧化铁矿的阴离子捕收剂浮选。黄铁矿可用经典的浮硫药剂为异丁黄药加丁胺黑药（4:1），用量为200ppmw左右，可在在酸洗环境下从石英中浮选出黄铁矿。

浮选钛铁矿一般用油酸钠（0.21mol/L）作为浮选剂，调节pH至4~10，油酸根离子与钛铁矿表面铁质点间发生化学反应生产油酸铁，化学吸附的油酸根离子使钛铁矿保持较好的可浮性。近年发展的烃基磷酸类捕收剂对钛铁矿具有良好的选择性和捕收性能。

5.

磷灰石矿物与石英的浮选分离

在石英中，磷一般以磷灰石方式存在。工业上磷矿浮选，普遍采用脂肪酸皂类阴离子捕收剂，例如油酸钠、氧化石蜡皂、塔尔油等回收。

由于脂肪酸怕硬水、低温溶解度低，改进其适应性，就要主要针对羧基和α位的亚甲基，通过引入功能团改造羧酸分子的极性，来改善捕收剂的水溶性和适应性。如将脂肪酸硫酸化，将羧基化为极性更强的磺酸基，增加捕收剂的水溶性和抗低温能力，提高浮选适应性。研究表明，脂肪酸磺酸盐浮选性能与油酸钠相当，但选择性更好，抗硬水能力更强。脂肪酸α位的亚甲基通过改性生成的衍生物如α-硝基脂肪酸、α-磺酸基羧酸、氯代环烷酸等都对磷矿有很好的捕收效果。

脂肪酸浮选磷灰石，为了解决水质不高和和冬天低温的问题，一般会加重油、煤油等矿物油增强疏水表面达到共捕收的作用。研究显示，混合捕收剂好于单一的捕收剂。