131132相界面性质与可浮性.docx

1、131132相界面性质与可浮性1.3 相界面性质与可浮性浮选原理主要包括矿物表面的润湿性、界面现象、吸附现象和气泡的矿化过程，其中最重要的是矿物表面的润湿性，它包括矿物的润湿性、润湿接触角润湿阻滞、接触角的测定和气泡矿化的热力学。131 润湿性、水化现象与可浮性一、矿物的润湿性1.润湿现象：润湿是自然界中常的现象，是由于液体固体表面排挤，而在固体表面所产生的一种界面作用。易被润湿的表面称为亲液（水）表面，其矿物称为亲液（水）矿物；反之称为疏液（水）表面，疏液（水）矿物。润湿性是表征矿物表面重要的物理化学特征之一，是矿物可浮性好坏的直观标志，取决于矿物表面不饱和键力与偶极水分子相互作用的强弱。2

2、.润湿现象在浮选中意义：矿物表面润湿性及其调节是实现各种矿物浮选可分离的关键，所以了解和掌握矿物表面润湿性的差异，变化规律以及调节方法对浮选原理及实践均有重要意义。目前，人为改变调节润湿性（可浮性）的方法有两大类：物理方法和化学方法。3、润湿的接触角润湿性的度量用接触角测量法和润湿测定法，常用接触角。三相润湿周边：当气泡附着浸入水中的矿物表面，达到润湿平衡时，气泡在矿物表面所形成三相接触点围成的周边。（变化-平衡） 接触角：过三相润湿周边上任一点P作气液界面的切线AW，与固液界面SW之间所形成的包括液相的夹角。接触角的大小与接触的三相界面所具有的各界面张力有关，当各界面张力相互作用达到平衡时，

3、有接触角是三相界面张力的函数。说明：不仅与矿物表面性质有关，而且与液相、气相的界面性质有关。凡能引起改变任何两相界面张力的因素都可以影响矿物表面的润湿性。当90o时，SW AW 矿物表面不易被水润湿，具有疏水表面，其矿物具有疏水性,可浮性好。当90o时，SW , cos1 cos.气排水时阻滞效应: 气泡在浸在水中的矿物表面展开，气体分子与矿物表面间的磨擦力为2. 因2很小，2，所以2 cos.动态阻滞效应: 当平板倾斜便水滴近于能沿斜面流动。出现前角1 ，后角2 2.（2）.润湿阻滞对浮选的影响:浮选过程中，矿粒向气泡附着时，属于气排水，即在矿物本身可浮性不变的情况下，附着过程难，对浮选不利

4、。而矿粒从气泡上脱落时，属于水排气，使水难于从矿物表面将气泡排开，防止矿粒从气泡上脱落，对浮选有利。二、矿物表面的水化作用 1.水化作用：水分子的定向排列，形成水化层。离子的水化作用：水分子在离子表面的定向排列。矿物表面的水化作用：水分子在矿物表面的定向排列。2.水化作用的原理：（1）矿物表面不饱和键的性质：离子、共价、分子键。（2）矿物表面不饱和键的键能：矿物表面的极性。（3）极性矿物表面水化作用强，水化层厚，水分子排列紧密；非极性矿物表面水化作用弱，水化层薄，水分子排列稀疏。3.水化层的结构：扩散结构：水化层内水分子的定向排列程度实随着矿物表面的距离增大而逐渐减弱。水化层是介于矿物表面和普

5、通水之间的过渡区域，类似固体表面的延续。4.水化层的性质：（1）粘度比普通水大； （2）稳定性高；（3）具有一定的能量； （4）溶解能力降低。 5.水化作用对可浮性的影响：（1）水化作用与矿物表面的润湿性一致，与可浮性相反。（2）矿物表面的水化性不仅取决于矿物表面晶格本身的特点，而且也取决于矿物表面所吸附的分子或离子的性质。6.水化作用对煤泥浮选的影响：煤表面非极性，疏水，亲气，水化作用弱，浮选时进入泡沫产品。矸石极性表面，亲水，水化作用强，浮选时留在矿浆中，从而实现煤泥中煤粒和矸石颗粒的分离。132 矿物表面电性与可浮性1.液气界面的荷电液气界面吸附表面活性离子，使液气界面的吸附的正负离子浓

6、度不等，从而带上电荷，多数带负电。在浮选过程中，气液界面吸附表面活性离子为最常见的现象。例：2.固液界面荷电（电性起因） （1）离子的选择性吸附 矿物表面和水对不同离子的亲合力不同，导致矿物表面对电解质溶液中正负离子的不等量吸附,促使矿物表面带电。 A、溶液中，正负离子的数量，过量的离子容易吸附。B、矿物表面本身的电性，反号离子容易吸附。C、正负离子的水化作用不同，被吸附的趋势不同。（2）矿物表面组分的选择性解离 A、组成固体的正负离子在介质中的溶解能力常常不同。B、部分矿物和水作用后，在两相界面上生成新的物质，界面电性与生成的新产物有密切关系。例如：石英带负电。晶格破裂： 水解生成类硅酸产物

7、： 解离带负电：（3）矿物晶格缺陷（取代）由于矿物破裂，缺乏某种离子，或非等量的类质同像替换，也促使矿物表面的电荷不平衡,进而使矿物表面荷电。（4）吸附和电离3双电层结构及电位（1）双电子层的结构矿物表面在溶液中荷电以后，由于静电力的作用，吸引水溶液中符号相反的离子与之配衡,于是在矿物表面形成双电层。模型的演变历史：平板双电子层模型：强调离子环境的稳定性，视为平板电容器，适用于金属或高浓度盐类。扩散双电层模型：过份强调离子的移动性，分内层和扩散层。电子层模型（Stern）：内层、斯特恩层、扩散层。（2）双电子层中的电位表面总电位0.荷电表面所具有的电位，是矿物表面与溶液间的总电位差，对于导体或

8、半导体矿物，可以制成电极测出0。不导电的矿物，可以用溶液中定位离子的活度进行计算。 一般氧化物，以H+或OH-离子为定位离子，n=1，氧化矿物表面总电位：电动电位-Zeta电位和Stern电位.滑动界面上的电位和溶液内部的电位差，称电位。Stern界面（紧密层）与溶液之间的电位差，称Stern电位，电动电位在浮选理论研究上有很大的实用意义。 零电点和等电点A零电点PZC或ZPC:矿物表面静电荷为零时，溶液中定位离子浓度的负对数值。如定位离子为H+或OH-，则0=0时的PH值即为零电点。B等电点PZR或IEP:电动电位为零时，溶液中电解质浓度的负对数值。或溶液的PH值。 PZR与溶液PH值有关,

9、也和产生特性吸附的离子浓度有关。在体系中不在特性吸附时，=0，电荷密度也为零，PZCPZR.4.双电层的影响因素、电位曲线及调节（1)双电层的影响因素杂质元素的特性吸附：杂质元素：主要是指无机盐类，重点影响电动电位。影响规律：A、阳离子价数越高，电动电位降低越明显。B、价数相同，体积越大，影响越明显。C、多数情况下，阳离子能使零电点增高；阴离子能使零电点降低。D、有机极性分子能使PZC漂移，其性质决定漂移方向，浓度决定漂移尺寸。温度的影响：多数矿物能随温度增高PZC降低。固体含量的影响：随温度增高而增大。（2)电位曲线：电位曲线：双电层内电位随矿物表面的距离变化的关系曲线。内层定位离子吸附，改

10、变0和.（a）溶液中离子吸附，改变，不改变0.(b)反号离子过量吸附，改变0和，0与符号相反.(c)当定位离子为H+或OH-时，溶液PH值变化，同时改变0和。（3）双电层的调节：溶液中加入不同特性、产生不同离子的电解质、表面活性物质及有机质等，利用产生阴阳离子在双电层不同区域的吸附，改变双电层的电位曲线，影响固体表面的电性质。5.矿物表面电性与矿物的可浮性 （1）矿物表面性与润湿性的关系。零电点PZC时，接触角最大，矿物表面带电，变小，润湿性变好，可浮性变差。（2）双电层及电动电位对浮选的影响（零电点电动电位与矿物浮选效应）双电层对药剂在矿物表面物理吸附的影响：物理吸附是静电吸附。 矿物表面双电层对矿物悬浮液絮凝和分散的影响：降低、压缩电位，使矿物悬浮物絮凝-失稳。升高、扩大双电层，使矿物悬浮物分散-稳定。双电层对细泥在矿粒上面覆盖的影响：细泥通常带负电，矿粒带正电，即可以被覆盖。电动电位与浮选活性之间的关系：随矿物电动电位降低，矿物的可浮性提高，浮选效果变好。可用药剂与矿物作用前后电动电位差来评价矿物浮选活性的改变。差越大，药剂作用越好，浮选活性提高越大。