如果把选矿比作烹饪,浮选就是最考验火候的那道功夫菜。矿物在矿浆里等着被分离,我们手里有一堆手段,但先做什么后做什么,用什么方式让矿物依次浮出,这里面就生出了许多不同的浮选技术路线。经常有刚接触选矿的人问:“浮选到底有哪些?”这个问题看似简单,但要答得让人以后遇到任何矿石都能自己理出头绪,就得从浮选要解决的根本矛盾说起。
浮选技术的分类,根子在一个“先谁后谁”的次序问题
绝大多数矿石里都不止一种矿物。我们要把有用的几种金属矿物彼此分开,再和脉石分开。如果一次把所有有用矿物都浮上来,得到的是混合精矿,还得再花工夫分离;如果一次只浮一种,那就要严格压制其他矿物,这对药剂制度的要求就会非常高。围绕“先浮谁、后浮谁、和谁一起浮”这些选择,才演化出了各种基本的浮选流程技术。所以我们平常说的“有哪些浮选”,大部分指的就是这些流程类型的划分。
优先浮选:最直观的思路,一个一个来
最符合直觉的做法,就是优先浮选。矿石里如果铜、铅、锌、硫等依次存在,那就先调好条件,只让铜矿物浮上来,刮出铜精矿;然后往矿浆里加药,活化锌矿物或抑制其他矿物,再浮锌精矿;最后依次浮出硫或者别的矿物。这样做的好处是每个精矿产品相对单一,后续冶炼厂欢迎,药剂条件也相对好控制。
但优先浮选有个天生的弱点:每浮完一个产品,矿浆里就多了一堆残留药剂,这些残留药剂会对下一段浮选产生干扰。所以必须采用强烈的再调浆措施,有时候要加活性炭脱药,或者加硫化钠清洗矿物表面,否则下一个矿物该浮的浮不好,不该浮的却跑上来。另外,优先浮选流程长,浮选机台数多,占地面积大,投资也高。对于嵌布较粗、矿物之间共生关系简单的矿石,这是常用方案。
混合浮选:先把有价金属“一锅端”,再慢慢分
与优先浮选相对的,是混合浮选。它先把矿石里所有有用金属矿物一起浮上来,得到一个混合精矿,同时丢掉大量尾矿。然后把混合精矿再磨或者脱药处理后,再一段一段进行分离浮选,比如先分铜,再分铅,再分锌。混合浮选的好处是可以在粗磨的条件下就丢弃大量尾矿,减少后续作业的处理量,节省磨矿成本。
困难全集中在后面的分离工段。混合精矿里矿物表面已经沾满了捕收剂,将它们再分开难度很大,需要精细的脱药作业和选择性很强的抑制剂。比如铜铅混合精矿分离,过去常常用到重铬酸钾抑铅浮铜,或者氰化物抑铜浮铅,都是操作要求苛刻、环保压力大的活。现在虽然有了更多有机抑制剂和脱药剂的替代方案,但对操作工的经验要求依然很高。所以,混合浮选适合那些有价矿物共生密切、需要细磨才能解离的矿石,在铜铅锌多金属矿和部分硫化铁矿里应用很广。
部分混合优先浮选:折中的智慧
现实中的矿石很少走极端,既不会全是简单易分的,也不全是得全混在一起再说的。更多时候,会出现一种情况:有两种矿物关系特别铁,难舍难分,而第三种矿物却相对好浮。这个时候就可以用部分混合优先浮选。

比如铜锌硫矿石里,铜和锌经常共生密切,而硫铁矿比较好分离。这时候,先进行铜锌混合浮选,把硫压住,得到一个铜锌混合精矿和硫精矿;然后再对铜锌混合精矿进行分离,抑锌浮铜或者抑铜浮锌。这样既省去了全优先浮选的长流程,又避开了全混合浮选后分离的高难度,在不少矿山很实用。
等可浮流程:看人下菜碟,分批次处理
还有一种思路特别有意思,叫等可浮。它不按矿物种类,而是按矿物的可浮性来分批浮选。拿铅锌矿来说,有些方铅矿和闪锌矿的可浮性很好,有些则很差。等可浮流程的做法是,先用少量的捕收剂,把易浮的方铅矿和闪锌矿一起浮上来,得到一个混合精矿;然后从矿浆里再加药剂活化那些难浮的矿物,再分别浮铅和锌。这种流程可以在不消耗大量药剂的条件下,先把容易浮的矿物快速分离出来,减少它们在流程里反复循环造成的泥化和药剂消耗。特别适合处理含有部分氧化矿或者矿物表面性质不均匀的矿石。
分支浮选:自己给自己当载体
分支浮选是一种比较特殊的流程组织方式。它的核心思想是把一个浮选系列的富余泡沫或者中矿,不返回本系列,而是引到另一个平行的粗选系列去,提高那个系列的入选品位和浮选环境。比如一个选厂有两列平行的粗选作业,第一列的精选尾矿可以给到第二列的粗选给矿,利用其中连生体颗粒的“载体效应”,带动更多矿物上浮。分支浮选能降低药剂用量,提高回收率,常用于处理品位偏低或含细粒矿物较多的矿石,但操作调节上需要有一定经验,否则容易造成两个系列的相互干扰。
闪速浮选:在磨矿回路里抢收
闪速浮选是一种理念,而不是一个独立流程。它是在磨矿分级回路的循环里,插进一台浮选机,从旋流器沉砂或者球磨排矿中快速把已经解离的粗粒有用矿物“抢”出来。这样做的好处是不让已经单体解离的矿物再进入磨机被过粉碎,因为一旦过粉碎变成矿泥,浮选回收率就会大幅度下降。含有高密度、易过磨的有用矿物,如金、银、方铅矿等,在磨矿回路中加入闪速浮选,往往能明显提高总回收率,还能得到一部分粗粒精矿,过滤脱水也更容易。

载体浮选与团聚浮选:细粒矿物的搭车之道
极细粒矿物的浮选一直是难题,因为细泥质量小、动量小,很难与气泡碰撞附着。为了解决这个问题,人们发明了载体浮选和选择性团聚浮选。载体浮选是人为地在矿浆里添加一些粗粒的同类矿物,细粒矿物会附着在这些粗粒载体上,然后随着粗粒一起被浮选上来。选择性团聚浮选则是先加入特定的药剂,让目标细粒矿物选择性絮凝成团,增大表观粒径,再加入捕收剂进行浮选。这两种技术在处理微细粒嵌布的矿石,如某些难选氧化铜矿和细粒金矿时,有独到的优势,但工业应用的普及程度受限于成本和操作稳定性。
离子浮选与沉淀浮选:从溶液里捞金属
还有一些浮选技术,对象已经不是固体矿物颗粒,而是溶液中的离子或者沉淀物。离子浮选是向含金属离子的溶液中加入捕收剂,捕收剂与金属离子形成疏水性络合物,然后通入气泡将这些络合物浮出水面。沉淀浮选则是先让金属离子形成氢氧化物或硫化物沉淀,再用浮选方法把这些沉淀物浮出来。这两种技术在废水处理、湿法冶金溶液净化、从低浓度溶液中回收有价金属方面有很好的前景,但在常规选矿厂里见的不多,更像是水处理与冶金的交叉地带。
实际生产中,选哪种浮选技术,要问三个问题
讲完这些技术,最后还是要落到怎么选的实用问题上。其实,面对一堆浮选技术选项,只要问自己三个问题,方向就会清晰。
第一个问题:矿石里的有价矿物是共生密切还是各自独立?如果各矿物嵌布粗、彼此界限清晰,优先浮选可以优先考虑;如果共生紧密、需要细磨,混合浮选或者等可浮也许更对路。
第二个问题:磨矿以后,最担心的是过粉碎还是解离不充分?如果过粉碎风险高,那闪速浮选和分支浮选这类减少泥化的手段就要重点考虑。

第三个问题:整个选厂追求的是产品品质极致,还是综合回收率最高,还是在两者之间找到最低成本平衡?不同的目标,对流程长短、药剂复杂度的容忍度完全不同。
浮选技术门类虽多,但它们不是孤立存在,而是在解决“矿物解离”与“分离选择性”这对根本矛盾中,在不同的矿石情境下产生的具体方案。把这些底层逻辑刻在脑子里,以后再看到复杂多变的工艺名称,就不会迷失在名词的丛林里,而是能一眼看出它到底想解决什么问题。这也就是我们梳理“选矿技术有哪些浮选”最终要达到的目的——知其名,更知其所以然。