浮選基本原理

1、第一節(jié)第一節(jié) 礦物表面的潤(rùn)濕性與可浮性礦物表面的潤(rùn)濕性與可浮性第二節(jié)第二節(jié) 礦物的組成結(jié)構(gòu)與可浮性礦物的組成結(jié)構(gòu)與可浮性 第三節(jié)第三節(jié) 礦物表面的電性與可浮性礦物表面的電性與可浮性第四節(jié)第四節(jié) 礦物表面的吸附礦物表面的吸附第五節(jié)第五節(jié) 礦粒的分散與聚集礦粒的分散與聚集第六節(jié)第六節(jié) 浮選速率浮選速率第一節(jié)第一節(jié) 礦物表面的潤(rùn)濕性與可浮性礦物表面的潤(rùn)濕性與可浮性 潤(rùn)濕是自然界常見的現(xiàn)象。任意兩種流體與潤(rùn)濕是自然界常見的現(xiàn)象。任意兩種流體與固體接觸，所發(fā)生的附著、展開或浸沒現(xiàn)象（廣義固體接觸，所發(fā)生的附著、展開或浸沒現(xiàn)象（廣義的說）稱為潤(rùn)濕過程。其結(jié)果是一種流體被另一種的說）稱為潤(rùn)濕過程。其結(jié)果是一

2、種流體被另一種流體從固體表面部分或全部被排擠或取代，這是一流體從固體表面部分或全部被排擠或取代，這是一種物理過程，且是可逆的。如浮選過程就是調(diào)節(jié)礦種物理過程，且是可逆的。如浮選過程就是調(diào)節(jié)礦物表面上一種流體物表面上一種流體( (如水如水) )被另一種流體取代被另一種流體取代( (如空如空氣或油氣或油) )的過程的過程( (即潤(rùn)濕過程即潤(rùn)濕過程) ) 。 判斷礦物表面潤(rùn)濕判斷礦物表面潤(rùn)濕性的大小性的大小, ,常用接觸角表常用接觸角表示，接觸角的大小隨著示，接觸角的大小隨著疏水程度的增大而增加，疏水程度的增大而增加，顆粒疏水性越高，越容顆粒疏水性越高，越容易被穩(wěn)定氣泡吸附。接易被穩(wěn)定氣泡吸附。接觸

3、角是反映礦物表面親觸角是反映礦物表面親水性與疏水性強(qiáng)弱程度水性與疏水性強(qiáng)弱程度的一個(gè)物理量。成為衡的一個(gè)物理量。成為衡量潤(rùn)濕程度的尺度，它量潤(rùn)濕程度的尺度，它既能反映礦物的表面性既能反映礦物的表面性質(zhì)質(zhì), ,又可作為評(píng)定礦物可又可作為評(píng)定礦物可浮性的一種指標(biāo)。浮性的一種指標(biāo)。SASWWACOSl接觸角的大小與接觸角的大小與 固固- -氣氣 (SA), (SA), 固固- -液液(SW) (SW) 以及以及 液液- -氣氣( WA) ( WA) 界面的界面的表面張力有關(guān)，平衡狀態(tài)時(shí)如右圖所示。表面張力有關(guān)，平衡狀態(tài)時(shí)如右圖所示。l當(dāng)氣泡在礦物表面附著（或水滴附著當(dāng)氣泡在礦物表面附著（或水滴附著于

4、礦物表面）時(shí)，一般認(rèn)為其接觸角處于礦物表面）時(shí)，一般認(rèn)為其接觸角處為三相接觸，并將這條接觸線稱為為三相接觸，并將這條接觸線稱為“潤(rùn)潤(rùn)濕周邊濕周邊”，在接觸過程中，潤(rùn)濕周邊可，在接觸過程中，潤(rùn)濕周邊可以是移動(dòng)的，或者變大，或者縮小，當(dāng)以是移動(dòng)的，或者變大，或者縮小，當(dāng)變化停止時(shí)，表明該周邊上的三相界面變化停止時(shí)，表明該周邊上的三相界面的自由能（以界面張力表示）已達(dá)到平的自由能（以界面張力表示）已達(dá)到平衡，此時(shí)在潤(rùn)濕周邊上任一點(diǎn)處，自液衡，此時(shí)在潤(rùn)濕周邊上任一點(diǎn)處，自液氣界面經(jīng)過液體內(nèi)部到固液界面的夾氣界面經(jīng)過液體內(nèi)部到固液界面的夾角叫角叫“平衡接觸角平衡接觸角”（簡(jiǎn)稱接觸角），（簡(jiǎn)稱接觸角），用

5、用表示。表示。SASWWACOSSAAirSolidWASW 在一定條件下，在一定條件下，wAwA值與礦物表面性質(zhì)無關(guān)，可看值與礦物表面性質(zhì)無關(guān)，可看成恒定值，故成恒定值，故的大小取決于的大小取決于SASA-s-sw w的差值大小，的差值大小，若礦物表面與水分子作用活性較高（親和力強(qiáng)），致若礦物表面與水分子作用活性較高（親和力強(qiáng)），致使使ssw w很低，同時(shí)若空氣與礦物表面親和力較弱，很低，同時(shí)若空氣與礦物表面親和力較弱，SASA就高，這樣就高，這樣SASA-s-sw w差值就大，差值就大，coscos值大，而值大，而值小，值小，反映出礦物表面有較強(qiáng)潤(rùn)濕性（親水性）。反之，若反映出礦物表面有較

6、強(qiáng)潤(rùn)濕性（親水性）。反之，若SASA-s-sw w差值小，差值小，coscos值也小，而值也小，而值大。反映出礦值大。反映出礦物表面親水性較弱（疏水性強(qiáng)）。極個(gè)別的物表面親水性較弱（疏水性強(qiáng)）。極個(gè)別的SASAssw w表示空氣對(duì)礦物的親和力比水大，這時(shí)表示空氣對(duì)礦物的親和力比水大，這時(shí)90900 0。 是反映礦物表面親水性與疏水性強(qiáng)弱程度的一個(gè)物理量。成為衡量潤(rùn)濕程度的尺度，它既能反映礦物的表面性質(zhì)又可作為評(píng)定礦物可浮性的一種指標(biāo)。理想潤(rùn)濕狀態(tài)：理想潤(rùn)濕狀態(tài)：0 0完全不潤(rùn)濕：完全不潤(rùn)濕：1801800 0通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得部分礦物的接觸角如通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得部分礦物的接觸角如表表1 1。 表表1 1

7、部分礦物的接觸角部分礦物的接觸角 礦物名稱礦物名稱0 0礦物名稱礦物名稱0 0硫硫7878黃鐵礦黃鐵礦3030滑石滑石6464重晶石重晶石3030輝鉬礦輝鉬礦6060方解石方解石2020方鉛礦方鉛礦4747石灰石石灰石0 01010閃鋅礦閃鋅礦4646石英石英0 04 4螢石螢石4141云母云母0 0由表可以看出由表可以看出, ,大部分礦物是親水的。大部分礦物是親水的。 表表1 1所列所列值與實(shí)際浮選的可浮性次值與實(shí)際浮選的可浮性次序大致相當(dāng)，故通過對(duì)礦物序大致相當(dāng)，故通過對(duì)礦物值的值的測(cè)定與研究，即可掌握各個(gè)礦物的測(cè)定與研究，即可掌握各個(gè)礦物的可浮性，由表可浮性，由表1 1也可知，大部分礦物

8、也可知，大部分礦物是親水的，只有少部分為天然疏水是親水的，只有少部分為天然疏水的。的。一般地，一般地，70700 0 礦物天然可浮性好礦物天然可浮性好606070700 0 礦物天然可浮性中等礦物天然可浮性中等60600 0 礦物天然可浮性差礦物天然可浮性差親水性礦物：親水性礦物：小，比較難浮小，比較難浮疏水性礦物：疏水性礦物：大，比較易浮大，比較易浮 實(shí)際生活中表明實(shí)際生活中表明“水油不相容水油不相容”的的現(xiàn)象，在礦物的表面性質(zhì)中也同樣存在，現(xiàn)象，在礦物的表面性質(zhì)中也同樣存在，即親水性礦物不親油，而疏水性礦物則即親水性礦物不親油，而疏水性礦物則親油，這是氣泡與油具有的共同性質(zhì)。親油，這是氣泡

9、與油具有的共同性質(zhì)。由于多數(shù)礦物不是自然疏水的由于多數(shù)礦物不是自然疏水的, , 因此必因此必須在礦漿中添加各種浮選藥劑來選擇性須在礦漿中添加各種浮選藥劑來選擇性地控制各種礦物表面的親水性，獲得所地控制各種礦物表面的親水性，獲得所需要的礦化能力。需要的礦化能力。 在浮選過程中加入捕收劑后，擴(kuò)大在浮選過程中加入捕收劑后，擴(kuò)大了有用礦物與脈石礦物之間的這種差異了有用礦物與脈石礦物之間的這種差異是進(jìn)行礦物浮選的基礎(chǔ)措施。是進(jìn)行礦物浮選的基礎(chǔ)措施。 在礦物浮選中，為了改變礦物表面的物在礦物浮選中，為了改變礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)，提高或降低礦物的可浮性，以理化學(xué)性質(zhì)，提高或降低礦物的可浮性，以擴(kuò)大礦漿中各

10、種礦物可浮性的差異，進(jìn)行有擴(kuò)大礦漿中各種礦物可浮性的差異，進(jìn)行有效地分選，所使用的各種無機(jī)和有機(jī)化合物，效地分選，所使用的各種無機(jī)和有機(jī)化合物，稱為浮選藥劑。稱為浮選藥劑。 浮選藥劑或用于調(diào)節(jié)礦漿的浮選性質(zhì)，浮選藥劑或用于調(diào)節(jié)礦漿的浮選性質(zhì)，或用來改善氣泡的浮選性質(zhì)，為礦物的分選或用來改善氣泡的浮選性質(zhì)，為礦物的分選創(chuàng)造有利條件。創(chuàng)造有利條件。第二節(jié)第二節(jié) 礦物的組成結(jié)構(gòu)與可浮性礦物的組成結(jié)構(gòu)與可浮性 經(jīng)破碎解離出來的礦物表面，由于晶格經(jīng)破碎解離出來的礦物表面，由于晶格受到破壞，表面有剩余的不飽和鍵能，因此，受到破壞，表面有剩余的不飽和鍵能，因此，具有一定的具有一定的“表面能表面能”。這種表面

11、能對(duì)礦物。這種表面能對(duì)礦物與水、溶液中的離子和分子、浮選藥劑及氣與水、溶液中的離子和分子、浮選藥劑及氣體等的作用起決定性影響。礦物表面未飽和體等的作用起決定性影響。礦物表面未飽和鍵決定于：第一、晶體內(nèi)部的鍵性；第二、鍵決定于：第一、晶體內(nèi)部的鍵性；第二、斷裂規(guī)律。斷裂規(guī)律。晶體內(nèi)部的鍵性晶體內(nèi)部的鍵性1 1、晶體內(nèi)部的鍵性：、晶體內(nèi)部的鍵性：礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)按鍵能可分為四大類：礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)按鍵能可分為四大類：（）離子鍵或離子晶格：如（）離子鍵或離子晶格：如、 、 u(OH)u(OH)、nSnS、。、。（）共價(jià)鍵或共價(jià)晶格：如金剛石、（）共價(jià)鍵或共價(jià)晶格：如金剛石、i i、i in n（）分子鍵或分

12、子晶格：菱形硫中硫分（）分子鍵或分子晶格：菱形硫中硫分子間是分子鍵（硫分子中硫原子之間是共子間是分子鍵（硫分子中硫原子之間是共價(jià)鍵）、石墨、輝鉬礦的層狀結(jié)構(gòu)中層與價(jià)鍵）、石墨、輝鉬礦的層狀結(jié)構(gòu)中層與層之間也是分子鍵。層之間也是分子鍵。（）金屬鍵或金屬晶格：自然金屬如自（）金屬鍵或金屬晶格：自然金屬如自然銅。至于自然界及浮選常見的硫化礦如然銅。至于自然界及浮選常見的硫化礦如方鉛礦、黃鐵礦等具有半導(dǎo)體性，是介于方鉛礦、黃鐵礦等具有半導(dǎo)體性，是介于離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵之間的過渡的包離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵之間的過渡的包含多種鍵能的晶體。含多種鍵能的晶體。 斷裂規(guī)律斷裂規(guī)律a a與內(nèi)部一致與內(nèi)部一致b

13、 b沿弱鍵斷裂（鍵長(zhǎng)愈長(zhǎng)，鍵性愈弱）如：沿弱鍵斷裂（鍵長(zhǎng)愈長(zhǎng)，鍵性愈弱）如：石墨的層與層之間距離為石墨的層與層之間距離為3.393.390 0，而層內(nèi)碳，而層內(nèi)碳原子間距離僅為原子間距離僅為1.421.420 0，所以易于沿層片斷，所以易于沿層片斷裂。裂。 對(duì)具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，層間對(duì)具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，層間有些情況（取代離子）下，暴露出離子鍵。有些情況（取代離子）下，暴露出離子鍵。 因?yàn)樵诠杷猁}四面體中，因?yàn)樵诠杷猁}四面體中，易被易被所取代，這是因?yàn)樗〈?，這是因?yàn)榇笮∨c大小與相近，相近，性質(zhì)也相似，因而浮選時(shí)經(jīng)常遇到鋁硅酸鹽礦性質(zhì)也相似，因而浮選時(shí)經(jīng)常遇到鋁硅酸鹽礦物，四面體取

14、代比例影響解理面的物，四面體取代比例影響解理面的性質(zhì)。因?yàn)樾再|(zhì)。因?yàn)楸缺壬僖粋€(gè)正價(jià)，因少一個(gè)正價(jià)，因此一個(gè)此一個(gè)如被如被取代，就必須同時(shí)取代，就必須同時(shí)引進(jìn)一個(gè)一價(jià)的陽(yáng)離子，才能保持電中性，就引進(jìn)一個(gè)一價(jià)的陽(yáng)離子，才能保持電中性，就成為自然界中常見的鉀長(zhǎng)石或鈉長(zhǎng)石成為自然界中常見的鉀長(zhǎng)石或鈉長(zhǎng)石或或），這時(shí)礦物的），這時(shí)礦物的斷裂面就較復(fù)雜。斷裂面就較復(fù)雜。礦物表面的不均勻性礦物表面的不均勻性浮選研究常常發(fā)現(xiàn)同一種礦物可浮性差別相浮選研究常常發(fā)現(xiàn)同一種礦物可浮性差別相當(dāng)大，這是因?yàn)閷?shí)際礦物很少是理想典型的當(dāng)大，這是因?yàn)閷?shí)際礦物很少是理想典型的純礦物。他們存在著許多物理不均勻性、化純礦物。他們存

15、在著許多物理不均勻性、化學(xué)不均勻性和物理化學(xué)不均勻性（半導(dǎo)體），學(xué)不均勻性和物理化學(xué)不均勻性（半導(dǎo)體），從而使其可浮性發(fā)生各種各樣的變化。從而使其可浮性發(fā)生各種各樣的變化。1.1.礦物的物理不均勻性：礦物在生成及礦物的物理不均勻性：礦物在生成及經(jīng)歷地質(zhì)礦床變化過程中，礦物表面呈經(jīng)歷地質(zhì)礦床變化過程中，礦物表面呈現(xiàn)宏觀不均勻性和晶體產(chǎn)生各種缺陷、現(xiàn)宏觀不均勻性和晶體產(chǎn)生各種缺陷、空位、夾雜、位錯(cuò)、以及鑲嵌等現(xiàn)象，空位、夾雜、位錯(cuò)、以及鑲嵌等現(xiàn)象，通稱為物理不均勻性。通稱為物理不均勻性。（1 1）礦物表面宏觀不均勻性：指的是與礦物）礦物表面宏觀不均勻性：指的是與礦物表面形狀（有無凸部、凹部、邊角等

16、）有關(guān)，表面形狀（有無凸部、凹部、邊角等）有關(guān)，也與是否存在孔隙、裂縫有關(guān)。當(dāng)晶體沿不同也與是否存在孔隙、裂縫有關(guān)。當(dāng)晶體沿不同方向分裂時(shí)，顯示出能量性質(zhì)的各向異性。顯方向分裂時(shí)，顯示出能量性質(zhì)的各向異性。顯然，在邊上、角上和凸部能量狀態(tài)都顯著不同，然，在邊上、角上和凸部能量狀態(tài)都顯著不同，這些位置上的原子與晶體中其他原子相比，其這些位置上的原子與晶體中其他原子相比，其吸附活性也不同。吸附活性也不同。在礦物破碎磨礦時(shí)，磨碎體打擊的方向都是紊在礦物破碎磨礦時(shí)，磨碎體打擊的方向都是紊亂的，所以經(jīng)磨礦后礦物表面的不均勻性加劇。亂的，所以經(jīng)磨礦后礦物表面的不均勻性加劇。(2)(2)缺陷排列和構(gòu)造殘缺缺

17、陷排列和構(gòu)造殘缺缺陷排列：晶體中的有些原子（或缺陷排列：晶體中的有些原子（或離子）不按同期規(guī)律性排列，主要有空離子）不按同期規(guī)律性排列，主要有空位或者擠到晶格的孔隙中去，（間隙離位或者擠到晶格的孔隙中去，（間隙離子缺陷）此外還有異類離子取代晶格中子缺陷）此外還有異類離子取代晶格中本類離子，此時(shí)晶格中離子在正常位置本類離子，此時(shí)晶格中離子在正常位置但其電荷異常。但其電荷異常。構(gòu)造缺陷：有位錯(cuò)和鑲嵌結(jié)構(gòu)兩種構(gòu)造缺陷：有位錯(cuò)和鑲嵌結(jié)構(gòu)兩種類型類型位錯(cuò)位錯(cuò)相對(duì)正常結(jié)點(diǎn)位置，晶體的一相對(duì)正常結(jié)點(diǎn)位置，晶體的一部分原子（或離子）發(fā)生位移，分為邊部分原子（或離子）發(fā)生位移，分為邊緣位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)。緣位錯(cuò)和螺

18、旋位錯(cuò)。鑲嵌結(jié)構(gòu)鑲嵌結(jié)構(gòu)小塊晶體以一定角度互相小塊晶體以一定角度互相鑲嵌，有微晶的平行鑲嵌和微晶的無定鑲嵌，有微晶的平行鑲嵌和微晶的無定向鑲嵌。向鑲嵌。上述各種礦物的物理不均勻性，均對(duì)浮選性上述各種礦物的物理不均勻性，均對(duì)浮選性質(zhì)發(fā)生影響。不僅已證明晶格缺陷、雜質(zhì)、質(zhì)發(fā)生影響。不僅已證明晶格缺陷、雜質(zhì)、半導(dǎo)體、位錯(cuò)等直接影響可浮性，并可用這半導(dǎo)體、位錯(cuò)等直接影響可浮性，并可用這些性質(zhì)來解釋浮選劑與礦物表面的作用原理。些性質(zhì)來解釋浮選劑與礦物表面的作用原理。此外，還研究過加入雜質(zhì)或浸除表面雜質(zhì)、此外，還研究過加入雜質(zhì)或浸除表面雜質(zhì)、用放射能照射、加熱或加壓等方式來改變晶用放射能照射、加熱或加壓等

19、方式來改變晶格缺陷及位錯(cuò)，從而人為的改變礦物可浮性。格缺陷及位錯(cuò)，從而人為的改變礦物可浮性。第三節(jié)第三節(jié) 礦物表面的電性與可浮性礦物表面的電性與可浮性一、雙電層結(jié)構(gòu)及電位一、雙電層結(jié)構(gòu)及電位在浮選中，礦物在浮選中，礦物- -水溶液界面雙電層可用斯特恩（水溶液界面雙電層可用斯特恩（SternStern）雙電層模型表示。雙電層模型表示。1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)定位離子：在兩相間可以自由移動(dòng)，并決定礦物表面電荷定位離子：在兩相間可以自由移動(dòng)，并決定礦物表面電荷（或電位）的離子。定位離子在礦物表面的荷電層，稱為（或電位）的離子。定位離子在礦物表面的荷電層，稱為“定位離子層定位離子層”或或“雙電層內(nèi)層雙電層內(nèi)

20、層”。一般認(rèn)為，對(duì)于氧化。一般認(rèn)為，對(duì)于氧化礦、硅酸鹽礦物定位離子是礦、硅酸鹽礦物定位離子是H+H+和和OH-OH-，對(duì)于離子型礦物、硫，對(duì)于離子型礦物、硫化礦礦物定位離子就是組成礦物晶格的同名離子?；V礦物定位離子就是組成礦物晶格的同名離子。圖中緊密層（或稱Stern層）：礦表到緊密層離子的中心線，因此緊密面離礦物表面的距離等于水化配衡離子的有效半徑（）。圖中擴(kuò)散層（或稱Gouy層），兩層的分界面為緊密面。當(dāng)?shù)V物-溶液在外力下作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，緊密層中的配衡離子因牢固吸附會(huì)隨礦物一起移動(dòng)，而擴(kuò)散層將沿位于緊密面稍外一點(diǎn)的“滑移面”移動(dòng)。2、電位表面電位（0）：即礦物表面與溶液之間的電位差。其大小

21、取決于吸附在礦表上的定位離子濃度及荷電數(shù)。對(duì)于導(dǎo)體和半導(dǎo)體，可將礦物做成電極測(cè)出0對(duì)于非導(dǎo)體可用能斯特公式求出：00MXMXaaRTRTInInnFanFa 0=其中：、 -為溶液中正、負(fù)離子的活度，濃度稀時(shí)可用濃度代替。 -為0=0時(shí)正、負(fù)離子的活度，濃度稀時(shí)可用濃度代替。斯特恩電位（）：緊密面與溶液之間的電位差。動(dòng)電位（）：是指當(dāng)?shù)V物-溶液在外力下作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑移面上的電位。也稱“電動(dòng)電位”、“-電位”。MaMaMaMaXa0Ma0Xa3 3、零電點(diǎn)與等電點(diǎn)、零電點(diǎn)與等電點(diǎn)（1 1）零電點(diǎn)（）零電點(diǎn)（PZCPZC）：是指當(dāng)）：是指當(dāng)0 0為零（或?yàn)榱悖ɑ虮砻鎯綦姾蔀榱悖r(shí)，溶液中定位離子

22、活度表面凈電荷為零）時(shí)，溶液中定位離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)。的負(fù)對(duì)數(shù)。（2 2）等電點(diǎn)）等電點(diǎn)(IEP)(IEP)：是指當(dāng)沒有特性吸附時(shí)，：是指當(dāng)沒有特性吸附時(shí)，電位等于零時(shí)，溶液中定位離子活度的負(fù)電位等于零時(shí)，溶液中定位離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)。對(duì)數(shù)。 零電點(diǎn)與等電點(diǎn)的聯(lián)系：動(dòng)電位零電點(diǎn)與等電點(diǎn)的聯(lián)系：動(dòng)電位的正的正負(fù)由負(fù)由0 0來決定；來決定；0 0=0=0，必為零，反之則必為零，反之則不然；無特性吸附時(shí)，純水中測(cè)得不然；無特性吸附時(shí)，純水中測(cè)得=0=0，即，即可作為可作為0 0=0=0（以作定位離子的礦物），即（以作定位離子的礦物），即PZC= IEPPZC= IEP。 二、礦物表面電性與可浮性二、礦物

23、表面電性與可浮性 可浮性可浮性: :通過浮選藥劑，使礦物疏水或親通過浮選藥劑，使礦物疏水或親水的程度。水的程度。研究礦物表面電性，對(duì)浮選研究通常有兩個(gè)研究礦物表面電性，對(duì)浮選研究通常有兩個(gè) 目的：一是為浮選藥劑作用機(jī)理提供依據(jù)；目的：一是為浮選藥劑作用機(jī)理提供依據(jù)；二是判斷礦物可浮性。二是判斷礦物可浮性。1 1、礦表電性與可浮性關(guān)系。、礦表電性與可浮性關(guān)系。 pHPZC pHPZC 礦物表面帶負(fù)電礦物表面帶負(fù)電 有利于陽(yáng)離有利于陽(yáng)離子捕收劑吸附子捕收劑吸附 pHPZC pHPZC 礦物表面帶正電礦物表面帶正電 有利于陰離有利于陰離子捕收劑吸附子捕收劑吸附 pH=PZC pH=PZC 礦物表面不

24、帶電礦物表面不帶電 原則上有利原則上有利于中性捕收劑吸附，但難控制，選擇性差。于中性捕收劑吸附，但難控制，選擇性差。2 2、利用礦物表面電性（、利用礦物表面電性（PZCPZC）的不同分選礦物）的不同分選礦物例：例： 以鋁土礦浮選為例以鋁土礦浮選為例: :一水硬鋁石的一水硬鋁石的PZC=6.3,PZC=6.3,高嶺石的高嶺石的PZC=4.5,PZC=4.5,在在pHpH為為4.54.5至至6.36.3的范圍內(nèi)的范圍內(nèi), ,采用陽(yáng)離子捕收劑可以捕收高嶺石采用陽(yáng)離子捕收劑可以捕收高嶺石. .但是但是, ,要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一水硬鋁石與高嶺石的浮要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一水硬鋁石與高嶺石的浮選分離選分離, ,選擇合適的

25、一水硬鋁石抑制劑至關(guān)重選擇合適的一水硬鋁石抑制劑至關(guān)重要要. . 以浮選針鐵礦為例以浮選針鐵礦為例, ,針鐵礦的動(dòng)電位與針鐵礦的動(dòng)電位與可浮性的關(guān)系如圖可浮性的關(guān)系如圖6-136-13所示所示. .針鐵礦的零電針鐵礦的零電點(diǎn)點(diǎn)PZC=6.7PZC=6.7。當(dāng)。當(dāng)pHpH6.76.7pH6.7時(shí)，時(shí)，針鐵礦的表面電位為負(fù)，此時(shí)用陽(yáng)離子捕針鐵礦的表面電位為負(fù)，此時(shí)用陽(yáng)離子捕收劑如脂肪酸收劑如脂肪酸RNHRNH3 3，以靜電力吸附在礦物表，以靜電力吸附在礦物表面，使表面疏水性良好上浮。面，使表面疏水性良好上浮。第四節(jié)第四節(jié) 礦物表面的吸附礦物表面的吸附浮選中的吸附現(xiàn)象浮選中的吸附現(xiàn)象 吸附是指在吸附

26、劑表面力作用下，在體系表面自由能降低的同時(shí)，吸附質(zhì)從各體相向表面濃集的現(xiàn)象。吸附過程總是發(fā)生在各相的界面上。浮選研究中主要研究的是固-液、氣-液界面。 浮選是發(fā)生在固浮選是發(fā)生在固- -液液- -氣各相界面上的復(fù)氣各相界面上的復(fù)雜物理化學(xué)過程，其中最為重要的是固雜物理化學(xué)過程，其中最為重要的是固- -液界面上浮選藥劑的吸附，這些吸附就其液界面上浮選藥劑的吸附，這些吸附就其本質(zhì)可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩大類，本質(zhì)可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩大類，但由于浮選藥劑種類繁多，不同種的藥劑但由于浮選藥劑種類繁多，不同種的藥劑可以吸附在界面的不同位置并產(chǎn)生不同性可以吸附在界面的不同位置并產(chǎn)生不同性質(zhì)的吸

27、附及結(jié)果。質(zhì)的吸附及結(jié)果。 為了便于研究，將浮選藥劑在礦物為了便于研究，將浮選藥劑在礦物- -水溶水溶液界面的吸附作用歸納和分類如下：液界面的吸附作用歸納和分類如下：一、浮選藥劑在礦物一、浮選藥劑在礦物- -水溶液界面的吸附類型水溶液界面的吸附類型1 1、按吸附物的形態(tài)、按吸附物的形態(tài) 分子吸附；被分散或被溶解于礦漿溶液中的分子吸附；被分散或被溶解于礦漿溶液中的藥劑分子在表面上的吸附。（吸附對(duì)象是分子，可藥劑分子在表面上的吸附。（吸附對(duì)象是分子，可以是弱電解質(zhì)（極性分子）、中性分子等。）以是弱電解質(zhì)（極性分子）、中性分子等。） A A非極性分子的物理吸附，主要是各類烴類油非極性分子的物理吸附，

28、主要是各類烴類油的吸附。如：中性油在天然可浮性礦物（石墨、輝的吸附。如：中性油在天然可浮性礦物（石墨、輝鉬礦等）表面的吸附而浮選。鉬礦等）表面的吸附而浮選。 B B極性分子的物理吸附，如：起泡劑分子在液極性分子的物理吸附，如：起泡劑分子在液- -氣節(jié)面的吸附，弱電解質(zhì)捕收劑（如黃原酸類、羧氣節(jié)面的吸附，弱電解質(zhì)捕收劑（如黃原酸類、羧酸類、胺類）在水溶液中的溶解，其未溶解的分子酸類、胺類）在水溶液中的溶解，其未溶解的分子在固在固- -液界面的吸附，起泡劑分子在液液界面的吸附，起泡劑分子在液- -氣節(jié)面的吸氣節(jié)面的吸附。附。臨界膠束濃度臨界膠束濃度：表面活性離子及分子的烴鏈：表面活性離子及分子的烴

29、鏈在特定濃度下發(fā)生締合而膠束化，出現(xiàn)這種在特定濃度下發(fā)生締合而膠束化，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的濃度稱為臨界膠束濃度，現(xiàn)象的濃度稱為臨界膠束濃度，CMCCMC。半膠。半膠束濃度通常遠(yuǎn)比臨界膠束濃度小（低于束濃度通常遠(yuǎn)比臨界膠束濃度?。ǖ陀?-21-2個(gè)數(shù)量級(jí)）。半膠束吸附的結(jié)果可以改變礦個(gè)數(shù)量級(jí)）。半膠束吸附的結(jié)果可以改變礦表的表的“電位電位”的符號(hào)。的符號(hào)。 浮選中，利用半膠束吸附原理，加入長(zhǎng)浮選中，利用半膠束吸附原理，加入長(zhǎng)烴鍵中性分子，常可促進(jìn)半膠束的發(fā)生從而烴鍵中性分子，常可促進(jìn)半膠束的發(fā)生從而達(dá)到：達(dá)到：1 1）減少捕收劑用量；）減少捕收劑用量；2 2）增強(qiáng)疏水性）增強(qiáng)疏水性（消除極性端之間斥力

30、。半膠束吸附通常在（消除極性端之間斥力。半膠束吸附通常在“Stern”Stern”層發(fā)生。層發(fā)生。 捕收劑及其與礦漿中反應(yīng)產(chǎn)物在礦物表捕收劑及其與礦漿中反應(yīng)產(chǎn)物在礦物表面的吸附。面的吸附。2 2、按吸附方式、按吸附方式交換吸附；溶液中離子與礦表上另一種離交換吸附；溶液中離子與礦表上另一種離子發(fā)生交換吸附，（這是指溶液中某種離子子發(fā)生交換吸附，（這是指溶液中某種離子與礦物上另一種相同電荷符號(hào)的離子發(fā)生等與礦物上另一種相同電荷符號(hào)的離子發(fā)生等當(dāng)量交換而吸附在礦表上，這種交換吸附在當(dāng)量交換而吸附在礦表上，這種交換吸附在浮選中是較常見的。）如浮選中是較常見的。）如CuCu2+2+活化活化ZnSZnS：

31、ZnS+CuZnS+Cu2+2+=CuS+Zn=CuS+Zn2+2+競(jìng)爭(zhēng)吸附：礦漿溶液中存在多種離子時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)吸附：礦漿溶液中存在多種離子時(shí)，它們?cè)诘V表的吸附?jīng)Q定于它們對(duì)礦表的活性它們?cè)诘V表的吸附?jīng)Q定于它們對(duì)礦表的活性化及在溶液中的濃度，即決定于相互競(jìng)爭(zhēng)?；霸谌芤褐械臐舛?，即決定于相互競(jìng)爭(zhēng)。特征吸附：礦表對(duì)溶液中某種組分具特殊的特征吸附：礦表對(duì)溶液中某種組分具特殊的親和力，而發(fā)生的吸附稱之為特征吸附。特征親和力，而發(fā)生的吸附稱之為特征吸附。特征吸附通常是由靜電力和化學(xué)鍵共同作用引起的，吸附通常是由靜電力和化學(xué)鍵共同作用引起的，與靜電吸附相比，它具有較高的選擇性，吸附與靜電吸附相比，它具有較高的

32、選擇性，吸附不完全依賴表面電荷。對(duì)礦表有特別親和力而不完全依賴表面電荷。對(duì)礦表有特別親和力而又非化學(xué)吸附的某些離子稱為特征吸附離子又非化學(xué)吸附的某些離子稱為特征吸附離子（如：（如：SO4SO42 2- -、RSO4RSO4- -、PbOHPbOH+ +）。特征吸附發(fā)生）。特征吸附發(fā)生在在“Stern”Stern”層，吸附的結(jié)果使層，吸附的結(jié)果使“Stern”Stern”層發(fā)層發(fā)生過電現(xiàn)象，從而可以改變生過電現(xiàn)象，從而可以改變“電位電位”的符號(hào)的符號(hào)和大小。半膠束吸附可以認(rèn)為是特征吸附的一和大小。半膠束吸附可以認(rèn)為是特征吸附的一種特例。種特例。3 3、按雙電層中吸附位置、按雙電層中吸附位置 雙電

33、層內(nèi)吸附（定位吸附）；所謂雙電層內(nèi)吸附（定位吸附）；所謂“內(nèi)層內(nèi)層”，浮選中是指礦表帶電的凈電荷層，浮選中是指礦表帶電的凈電荷層，“外層外層”為為物化中的物化中的“Stern”Stern”層，可作為層，可作為“定位離子定位離子”的的那些離子都可以發(fā)生這種吸附，吸附的結(jié)果是那些離子都可以發(fā)生這種吸附，吸附的結(jié)果是改變礦表的改變礦表的o(o(數(shù)值和符合）。如：同名離子，數(shù)值和符合）。如：同名離子，H+H+、OH-OH-，及可類質(zhì)同象離子等。，及可類質(zhì)同象離子等。雙電層內(nèi)外吸附（雙電層內(nèi)外吸附（“Stern”Stern”吸附）；吸附）； 靠靜靠靜電引力作用在電引力作用在“Stern”Stern”層發(fā)生吸附，與表面電層發(fā)生吸附，與表面電荷反號(hào)的配合離子均可發(fā)生這種吸附，吸附的荷反號(hào)的配合離子均可發(fā)生這種吸附，吸附的結(jié)果，只改變結(jié)果，只改變“電位電位”的大小的大小4 4、吸附本質(zhì)、吸附本質(zhì)物理吸附：由分子鍵力（包括電性力）引物理吸附：由分子鍵力（包括電性力）引起的吸附，其特征是：吸附熱小（數(shù)千卡起的吸附，其特征是：吸附熱小（數(shù)千卡/ /克克-十幾千卡十幾千卡/ /克），具可逆性，常