【采礦課件】第6章表面物理化學分選

1、6 . 什么是表面物理化學分選？-液-氣三相界面，有選擇性富集一種或幾種目的物料，從而達到與廢棄物料分離的一種選別技術(shù)。. 潤濕現(xiàn)象中的沾濕(a)、鋪展(b)和浸濕(c) 三種類型有何區(qū)別和聯(lián)系？【解】沾濕，系統(tǒng)消失了固-氣界面和水-氣界面，新生成了固-水界面，單位面積上位能降低為：W= g+g-g= - GSLSGLGSL如果g+ g g，則位能的降低是正值，沾濕將會發(fā)生。SGLGSL鋪展：系統(tǒng)消失了固-氣界面，新生成了固-水界面和水-氣界面，單位面積上W = g- g- g= - GSGSLLG若g g+ g，水將排開空氣而鋪展，為了達到很好的潤, 須使 g和 g降低，而不SGSLLGLG

2、SL降低 g。SG浸沒 系統(tǒng)消失了固-氣界面，新生成了固-水界面，單位面積上W = g- gSGSL因此，自發(fā)浸沒的必要條件是g g，SGSL使每個連續(xù)階段成為可能的必要條件是：由階段到階段 g+ ggSGLGSL由階段到階段 gSG gSL由階段到階段 g g+ gSGLGSL如果第三階段是可能的則其他階段亦皆可能因此浸沒潤濕的主要條件是：g-gg。SGSLLG所以浸沒潤濕與鋪展?jié)櫇竦臈l件相同。. 固體顆粒表面潤濕性的度量有哪些參數(shù)？與顆粒浮選行為有何聯(lián)系？【解】固體顆粒表面潤濕性的度量有接觸角、潤濕功與潤濕性、粘著功與可浮性。接觸角可以標志固體表面的潤濕性。如果固體表面形成的 角較大，則稱

3、其疏水性表面。 角越大說明固體表面疏水性越強； 角越小，則固體表面親水性越強。潤濕功亦可定義為：將固液接觸自交界處拉開所需做的最小功。顯然，W越大，即cosSL越大，則固-液界面結(jié)合越牢，固體表面親水性越強。W表征著礦粒與氣泡粘著的牢固程度。顯然越大，即越大，則-氣界面SGSG結(jié)合越牢，固體表面疏水性越強。當?shù)V物完全親水時，=0cos=1，可浮性（1-cos）0。此時礦粒不會附著氣泡上 cos 減小，可浮性（1-cos）增大。. 礦物的表面潤濕性是如何分類的？【解】礦物表面潤濕性，實際上反映了水化作用的強弱，其中價鍵性質(zhì)是水化作用能的主要4 個類型，即強親水性、弱親水疏水性、疏水性、強疏水性。

4、. 浮選？方法擴大差別來實現(xiàn)分離的。常用添加特定浮選藥劑的方法來擴大物料間潤濕性的差別。（石油烴、石蠟等具有大的q 6-1），6-16其易于向氣泡附著。起泡劑：主要作用是促使泡沫形成，增加分選界面，與捕收劑也有聯(lián)合作用。調(diào)整劑：主要用于調(diào)整捕收劑的作用及介質(zhì)條件，其中促進目的礦物與捕收劑作用的，為活化劑；抑制非目的礦物可浮性的，為抑制劑；調(diào)整介質(zhì) pH 的，為 pH 調(diào)整劑。. 礦物在水介質(zhì)中的表面電現(xiàn)象是如何起源的？簡述礦物表面的雙電層結(jié)構(gòu)?！窘狻績?yōu)先解離（或溶解） 吸附和電離、離子晶格取代。礦物表面的雙電層結(jié)構(gòu)可用斯特恩（Stern）雙電層模型表示。在兩相間可以自由轉(zhuǎn)移，并決定礦物表面電荷

5、（或電位）的離子稱“定位離子”。定位離子所在的礦物表面荷電層稱“定位離子層”或“雙電層內(nèi)層”。如圖中的 A-A 層。溶液中起電平衡作用的反號離子稱：“配衡離子”或“反離子”。配衡離子存在的液層稱“配衡離子層”或“反離子層”、“雙電層外層”。在通常的電解質(zhì)濃度下，配衡離子受定位離子的靜電引力作用，在固-液界面上吸附較多而形成單層排列。隨著離開表面的距離增加，配衡離子濃度將逐漸降低，直至為零?！熬o密層”（或稱“斯特恩層”），如圖中的B-B “擴散層”或稱“古依（Gouy）”D “緊密面”。緊密面離礦物表面的距離等于水化配衡離子的有效半徑（）。. 什么是零電點 PZC，什么是等電點 IEP？【解】為

6、零（或表面凈電荷為零）時，溶液中定位離子活度的負對數(shù)值被定義為“零電0點”，用符號 PZC（Point of Zero Charge）表示。當沒有特性吸附， 電位等于零時，溶液中定位離子活度的負對數(shù)值為“等電點”。用符號IEP（Isoelectric Point）表示。. 什么是動電現(xiàn)象？它有何應用？如何通過動電現(xiàn)象來測定 電位？【解】當一相相對于另一相運動時，會引起一些電現(xiàn)象，稱為電動現(xiàn)象，包括電滲、電泳、流動電位和沉降電位。由電滲法測定 電位通常是測出電滲電流和液體的電滲流出體積V ml/s,由下式求出 電位：溶液電導率1cm-1，3002 為換算因子， 為粘度 泊（g/cms），D 為液

7、體的介電常數(shù)，i 為電流強度 安培，V 為電滲時液體流過多孔性物質(zhì)的體積（mls-1）。電泳法測 電位通常由所施加的電場強度iuu , 便0可根據(jù)式（6-25）求得 電位(伏特).舉例說明顆粒表面電性與浮選藥劑的吸附，顆?？筛⌒缘年P(guān)系？PZC IEP 子或陽離子捕收劑浮選礦物時，PZC IEP 可作為吸附及浮選與否的判據(jù)。當pHPZC 時，礦, pHPZC 時礦物表面帶正電,陰離子捕收劑可以靠靜電力在雙電層中吸附并導致浮選。以浮選針鐵礦為例，針鐵礦的零電點PZC 為pH=6.7，當pH6.7 時，針鐵礦的表面電位為負，此時用陽離子捕收劑如脂肪胺RNH ，3以靜電力吸附在礦物表面，使表面疏水良好

8、上浮。.錫石的Hpzc=6.6。計算H=4 和H8 時錫石表面電位的大小，并說明其表面電性質(zhì)。分別在此兩種不同條件下浮選錫石時，如何選擇捕收劑？【解】pH=4 時錫石表面電位選擇陰離子性捕收劑pH=8 時錫石表面電位選擇陽離子性捕收劑11.簡述半膠束吸附現(xiàn)象，及其在浮選中的應用?！芭浜怆x子吸附”。在濃度較高時，表面活性劑離子的烴鏈相互作用，形成半膠束半膠束吸附有利于增強礦物表面的疏水性，強化藥劑對礦物的捕收能力。.礦物溶解對浮選過程有何影響？【解】礦物溶解對浮選過程在以下幾個方面存在影響。礦漿pH 值及其緩沖性質(zhì)硫化物礦物溶解后對溶液pH pH pH 值一般維持在某一狹小范圍，這就是鹽類礦物礦

9、漿的緩沖性質(zhì)。這意味著， pH 值是多大，經(jīng)過一定時間平衡后，鹽類礦物礦漿的pH 值最終會趨于某一狹小范圍?？筛⌒运艽蟮模淙芙舛却?，礦物親水性大，可浮性差。因此，較難溶的純凈的硫化礦表現(xiàn)出一定的天然可浮性，而溶解度較大的氧化礦是親水的，沒有天然可浮性。礦物溶解離子的活化作用由于礦物的溶解，使礦漿中溶入了各種離子，這些離子會對礦物的浮選產(chǎn)生重要影響。例如溶解的 C 2+會使閃鋅礦、黃鐵礦的浮選明顯改善，這時，我們稱 C 2+起了活化作用。uu.簡述硫化礦物表面靜電位與硫基捕收劑在礦物表面吸附的關(guān)系?！窘狻慨旊姌O上沒有凈電流通過（即開路條件）時所測得的電極電位被稱為靜電位。捕收劑只在那些礦物

10、的靜電位大于相應的二硫化物生成的可逆電位時，才氧化成二硫化物。對于那些靜電位低于可逆電位的硫化物，使生成金屬捕收劑鹽。.簡述硫化礦可浮性大小與容度積判據(jù)意義。常見硫化礦金屬離子順序如下（用當量溶度積 K 1/m 比較）：spAu+，Cu+，Hg2+，Ag+，Bi3+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，F(xiàn)e2+這也大體上是這些金屬硫化礦，用乙黃藥浮選時，可浮性依次降低的順序。 .【解】根據(jù)硫化物礦物與巰基類捕收劑相互作用的電化學機理和混合電位模型，硫化物礦物、捕收劑、氧氣三者的相互作用如圖所示。曲線 O 代表陽極過程；捕收劑離子X-與礦物作用或捕收劑離子X-的自身氧化。曲線R 表示陰極過程：氧的還原

11、。圖中 A 處于表示實際的混合電位，此時陽極電流和陰極電流大小相等，方向相反。根據(jù)硫化礦浮選電位學理論，可以從以下五個方面強化或抑制浮選。2（1）當加入還原劑，如亞硫酸鹽、SO 氣體等，或減少懸浮液中的氧含量時，氧的還原電流降低，R 曲線變?yōu)?R，混合電位由 A 處移至 B 處。表明氧化反應（O 線表示）難以進行，即捕收劑不能在礦物表面形成疏水產(chǎn)物，浮選受到抑制；2若增大捕收劑濃度，或者加入長烴鏈的同系列捕收劑（較短鏈同系捕收劑易氧化），化電流（O 線）OB 處仍有捕收劑與硫化物礦物的作用，表明浮選加強；提高捕收劑與礦物作用的氧化電位（如降低捕收劑濃度），O 線，則浮選難以進行，礦物受到了抑制；2浮選過程中加入比捕收劑更易氧化的藥劑，與O 選的抑制；2硫化礦表面預先氧化形成親水物質(zhì)，捕收劑難以吸附，浮選受到抑制.晶體的分類，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及礦物的晶格結(jié)構(gòu)與極性對礦物可浮性的影響？【解】礦物表面潤濕性，實際上反映了水化作用的強弱，其中價鍵性質(zhì)是水化作用能的主要4 個類型，即強親水性、弱親水疏水性、疏水性、強疏水性。界面界面類型表面不飽和鍵性質(zhì)E/EW接觸角()水結(jié) 代表性礦構(gòu)類型強親水離子鍵共價鍵金屬鍵1無石英、云母、錫石、A石等弱親水弱疏水離子共價鍵(部分自身閉合)1左