第6章表面物理化学分选资源加工学

1、第6章表面物理化学分选资源加工学 第六章第六章 表面物理化学分选表面物理化学分选 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 W 固气水气固水 W 固 气固 水 W 固气固水水气 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 接触角可以标志固体表面的润湿性。如果固体 表面形成的角很小，则称其为亲水性表面； 反之，当角较大，则称其疏水性表面。角越 大说明固体表面疏水性越强；角越小，则固 体表面亲水性越强。 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面

2、物理化学分选资源加工学 cos SGSLLG LG (1+cos)= 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 WW SG SG表征着矿粒与气泡粘着的牢固程度。显然， 表征着矿粒与气泡粘着的牢固程度。显然，WW SG SG越大，即 越大，即（1-1- coscos）越大，则固越大，则固- -气界面结合越牢，固体表面疏水性越强。气界面结合越牢，固体表面疏水性越强。 因此，浮选中常将因此，浮选中常将（1-cos1-cos ）称为称为“可浮性可浮性”。 接触角接触角 、润湿性、润湿性coscos 、可浮性、可浮性（1-1-coscos）均可用于度量固体颗均可用于度量固体颗

3、粒表面的润湿性，且三者彼此之间是互相关连的。粒表面的润湿性，且三者彼此之间是互相关连的。 当矿物完全亲水时，当矿物完全亲水时， =0=0，润湿性，润湿性coscos=1=1，可浮性（，可浮性（1-1-coscos）= = 0 0。此时矿粒不会附着气泡上浮。当矿物疏水性增加时，接触角。此时矿粒不会附着气泡上浮。当矿物疏水性增加时，接触角 增增 大，润湿性大，润湿性coscos减小，可浮性（减小，可浮性（1-1-coscos）增大。）增大。 粘着功与可浮性粘着功与可浮性 6.1.2 6.1.2 固体颗粒表面润湿性的度量固体颗粒表面润湿性的度量 第6章表面物理化学分选资源加工学 w EE w EE

4、第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 捕收剂捕收剂 起泡剂起泡剂 调整剂调整剂 pHpH调整剂调整剂。 第6章表面物理化学分选资源加工学 () sin 2 LG Vgr rR 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 3 () sin 4 LG l g () cos 4 LG gl hl 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 半导体矿物 和导体矿物 可将矿物制成矿物电极测出0，称为电极电位。 非导体矿物 0 0 0 0 l n l n aR

5、T n Fa aR T n Fa 0为零时定位离子浓度的负对数值，称为。 用PZC表示。 表面电位：荷电的矿物表面与溶液之间的电位差。 第6章表面物理化学分选资源加工学 已知矿物的零电点，可求出在其他定位离子 活度条件下的0 对于硅酸 盐和氧化矿 0 0 8.314 298 2.303lg 1 96500 0.059()( ) PZC H H pHpHv 对于离子型 矿物 0 0.059 () pzc pMpM Z （1）零电点 当0 为零（或表面净电荷为零）时，溶液中 定位离子活度的负对数值被定义为“零电点” 第6章表面物理化学分选资源加工学 已知石英的pHPZC=1.8，计算pH=1.0和

6、7.0时，表面 电位大小。 解解：由（6-22）式，当pH=1.0时， mVV47047. 00 . 18 . 1059. 0 0 当pH=7.0时， mVV o 305305. 00 . 78 . 1059. 0 计算结果表明，在定位离子是H+和OH的情况下， 当pHPZC时，0 0时，矿物表面荷负电；当 pH0时，矿物表面荷正电； 例6-1： 第6章表面物理化学分选资源加工学 对于离子型矿物 0 0.059 PZC pMpM n pMPZC以定位离子活度的负对数值表示的零电点 （1）零电点 6.2.1.3 零电点和等电点 第6章表面物理化学分选资源加工学 （2）等电点 特性吸附作用 由于一

7、些特殊作用 力，而导致溶液中某种 离子在固体表面的吸附， 称为特性吸附。 等电点 电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数值。 6.2.1.3 零电点和等电点 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.2.2 动电现象 6.2.2.1 6.2.2.1 电渗电渗 电 渗 在外加电场作用下，液相沿着固相(毛细管、多孔隔膜、 多孔塞、粉末等)移动。 动电位测定 4v DI 测出电掺电流和液体的电渗流出体积 第6章表面物理化学分选资源加工学 电渗是指在电场作用下，分散介质通过多孔膜或极细的毛细管而定向移 动的现象。 沉降电位是指在外力作用下，是分散相粒子（胶粒）在分散介质中 迅速下降，而在液体的表面层与底

8、层之间所产生的电位差。 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.2.2.2 6.2.2.2 电泳电泳 在外电场作用下，分散在液相中的固体粒子的移动 。 动电位测定 2 0 (300) ( fD 伏特） 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.2.3 颗粒表面电性与浮选药剂吸附 浮选药剂以静电力吸附于颗粒表面的条件 pHPZC时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂吸附 pHPZC后，DAC在蓝晶石上发生吸附， 矿物浮选回收率增大，如图6-9所示。用SDS及DAC浮选一 些硅酸盐矿物与零电点pH值的关系与蓝晶石浮选相似， SDS在pH-PZC0浮选。 第6章表面物理化学分选资源加工学 当表面活性剂浓度较低时

9、，离子完全靠静电力吸附在双电层外层， 起配衡离子作用，因此又称为“配衡离子吸附”。在浓度较高时， 表面活性剂离子的烃链相互作用，形成半胶束状态，产生半胶束半胶束 吸附吸附。这种吸附是在静电力吸附基础上，又加上分子烃链间的范 德华力的作用。 2 exp() o ads i G rc RT 第6章表面物理化学分选资源加工学 （1）药剂浓度很低时，表面活性剂仅为配衡离子吸附，只 有静电力吸附自由能； （2）若浓度已达到半胶束浓度程度，还应包括烃链间的分 子键合自由能； （3）若表面活性剂与氧化物间有化学活性，还应包括化学 吸附自由能。 o elec G 2 o CH G o chem G 2 ooo

10、o adselecchemCH GGGG 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.3.3 矿物溶解离子的活化作用 2、金属离子对黄铁矿的活化 1、金属离子对闪锌矿的活化 Cu2+、Ag+离子的活化作用强，Pb2+、Cd2+离子的活化作用小。 20 2 exp() MeG ZnRT 20 2 exp() MeG FeRT Cu、Pb、Cd、Ag等硫化物溶解产生的金属离子能活化 闪锌矿。 22 MeZnSMeSZn 220 2 MeFeSMeSFeS 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.3.4 矿物溶解离子对捕收剂作用的影响 (1) 竞争吸附 矿物溶解离子与同电性

11、捕收剂离子在矿物表面 会发生竞争吸附。 竞争吸附不利于捕收剂在矿物表面的吸附。 （2） 沉淀捕收剂 溶解的矿物阳离子在溶液中可以同捕收剂 阴离子形成盐沉淀。 消耗捕收剂，增大药剂用量 。 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.5 硫化物固体颗粒表面的 氧化还原反应与浮选 6.5.1 6.5.1 硫化矿颗粒表面的氧化硫化矿颗粒表面的氧化 1、pH的影响 2、反应动力学因素的影响 3、表面氧化程度的影响 第6章表面物理化学分选资源加工学 1 pH1 pH的影响的影响 0+ 22 MS+nH O=M(OH) +S +nH +ne 在酸性水溶液中 硫化矿在水溶液中的氧化反应通式 在中性或碱性水溶液中

12、在酸性条件下，硫化物的氧化总是生成可溶的金属 离子和疏水的元素硫；在中性和 碱性条件下氧化， 则硫化物表面会生成亲水的金属氢氧化物以及元素 硫或硫氧根离子。 2-+ 2223 2-+ 224 2MS+7H O=2M(OH) + S O +10H +8e MS+6H O=M(OH) + SO +10H +8e n+0 MS=M +S +ne 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 第6章表面物理化学分选资源加工学 (2) 氧化动力学因素的影响 氧化动力学因素决定硫化矿的氧化反应和氧化产物。 方铅矿在中性和碱性介质中的氧化反应 对方铅矿

13、可能发生的氧化反应是反应式(6.38)、(6.41)， 氧化产物是s0和s2032-。 PbS+H2O=PbO+S0+2H+2e E0=0.750V (6-38) PbS+2H2O=HpbO2-+S0+3H+2e E0=0.841V (6-39) PbS+5H2O=PbO+SO42-+10H+8e E0=0.45V (6-40） PbS+5H2O=PbO+S2O32-+10H+8e E0=0.614V (6-41) 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.4.1.3 表面氧化程度的影响 （1）表面上存在元素硫，则有助于增强硫化矿各关面 的疏水。 （2）元素硫被进一步氧化为SO32-、SO42-，

14、使硫化矿物 表面形成更多的亲水物质，就会恶化其浮选行为。 1、表面氧化程度的影响 2、影响元素硫存在的因素 （1）矿浆电位(环境) （2）存在时间 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.5.2 6.5.2 巯基浮选捕收剂在硫化物上的电化学反应巯基浮选捕收剂在硫化物上的电化学反应 1 1、巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象、巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象 2 2、巯基浮选捕收剂与矿物作用的、巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说化学反应假说” 3 3、硫化矿可浮性大小的溶度积判据、硫化矿可浮性大小的溶度积判据 4 4、硫化矿浮选的电化学、硫化矿浮选的电化学 第6章表面物理化学分选资源加

15、工学 1 1 巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象 (1)巯基浮选捕收剂的结构 R C(s)SHR C(s)SH (2)巯基浮选捕收剂在硫化矿表面的吸附 （1 1）极性亲固基团吸附在硫化矿物表面；）极性亲固基团吸附在硫化矿物表面； （2 2）非极性的疏水基团在矿物表面向外排列。）非极性的疏水基团在矿物表面向外排列。 硫化矿物 第6章表面物理化学分选资源加工学 2 巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说” 2+- 2 M +2OH =M(OH) 药剂与矿物金属离子化学反 应产物的溶度积越小， 作用能力越强。 K为Barsky常数，反 映了药剂离子与羟基 的竞

16、争作用，0H-浓度 大时，pH大，所需捕 收剂浓度也要大。 22 a spWX KMX 2+- 2 M+2X =MX 2 22 () spM OH KMOH 2 2 2 () a spMX spMOH K X K OHK 2 () / a spMXspM OH X KKKK OH - 22 MX + 2OH = M(OH) + 2X 第6章表面物理化学分选资源加工学 2 1414 () 10/10 a spMXspM OH XHKKK 2 2 巯基浮选捕收剂与矿物作用的巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说化学反应假说” 第6章表面物理化学分选资源加工学 巯基浮选捕收剂与矿物作用时氧的作用巯

17、基浮选捕收剂与矿物作用时氧的作用 第6章表面物理化学分选资源加工学 3 3 硫化矿可浮性大小的溶度积判据硫化矿可浮性大小的溶度积判据 用药剂与硫化矿金属离子反应产物的溶度积大小 衡量药剂对硫化矿的作用能力。 乙基黄原酸盐溶度积依次增大顺序排列，常见硫化矿 金属离子顺序 2 228.2 10 spZnX KZnEX 2 2216.7 10 spPbEX KPbEX 2 2 8.2 8.5 16.7 10 10 10 spZnEX spPbEX K K Au+，Cu+，Hg2+，Ag+，Bi3+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，Fe2+ 第6章表面物理化学分选资源加工学 4 4 硫化矿浮选的电化学硫

18、化矿浮选的电化学 （1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应 （2 2） 静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响 （3 3） 悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响 硫化矿浮选电化学主要研究矿物硫化矿浮选电化学主要研究矿物(电极电极)-电解质电解质 溶液界面电化学反应的一般规律溶液界面电化学反应的一般规律. 第6章表面物理化学分选资源加工学 （1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应 0 2 2 22 22 MSXMXSe XXe 阳极反应阳极

19、反应 阴极反应阴极反应 22 1 22 2 OHeHO 第6章表面物理化学分选资源加工学 方铅矿方铅矿 0 2 22PbSXPbXSe 阳极反应阳极反应 阴极反应阴极反应 22 1 22 2 OHeHO 0 22 1 222 2 PbSXOHPbXSe 黄铁矿黄铁矿 2 22XXe 阳极反应阳极反应 阴极反应阴极反应 22 1 22 2 OHeHO 222 1 22 2 XOHXH O （1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应 FeS2 2e 第6章表面物理化学分选资源加工学 （2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化

20、学反应的影响 概念电极电位、硫化矿静电位（电极电位、硫化矿静电位（EMS) 一个氧化还原电对相对于标准氢电极的热力学可逆电位。一个氧化还原电对相对于标准氢电极的热力学可逆电位。 在电极上没有净电流通过时，硫化矿物电极相对于标准在电极上没有净电流通过时，硫化矿物电极相对于标准 氢电极的电位。静电位氢电极的电位。静电位 第6章表面物理化学分选资源加工学 硫化矿物静电位硫化矿物静电位E EMS MS与捕收剂氧化还原反应的关系 与捕收剂氧化还原反应的关系 2 2 2 2 X/X MS X/X MS 2 2 X/X 0 X/X 2 EE EE X X ln F2 RT EE X2e2X （液）（液） （

21、液）（液） （2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响 捕收剂被氧化捕收剂被氧化,在矿物表面优先以双黄药存在在矿物表面优先以双黄药存在 捕收剂不氧化捕收剂不氧化,捕收剂以离子形式存在于溶液中捕收剂以离子形式存在于溶液中, 在矿物表面以金属盐的形式存在在矿物表面以金属盐的形式存在. 第6章表面物理化学分选资源加工学 例例6-2 6-2 计算乙双黄药在浓度为计算乙双黄药在浓度为6.256.251010-4 -4mol/L mol/L（在（在25 pH=725 pH=7） 的还原电位。的还原电位。 解：解： 乙黄药取平衡数据乙黄药取平衡数据E E=-0.06V=

22、-0.06V。 代入式（代入式（6-586-58），得），得 )V(13. 0 1 1025. 6 ln 230602 29898. 1 06. 0E 24 第6章表面物理化学分选资源加工学 表表6-7 6-7 巯基类捕收剂与硫化物矿物作用表面静电位和反应产物巯基类捕收剂与硫化物矿物作用表面静电位和反应产物 乙基黄原酸钾（6.2510- 4mol/L，pH为7）氧化成双黄 药可逆电位为0.13V 二乙基二硫代氨基甲酸钠氧化成二硫化 物可逆电位为0.176V 矿 物静电位（V）反应产物静电位（V）反应产物 黄 铁 矿0.22双 黄 药0.475二硫化物 砷黄铁矿0.22双 黄 药 磁黄铁矿0.2

23、1双 黄 药 黄 铜 矿0.14双 黄 药0.095金属二硫代氨基甲酸盐 铜 蓝0.05双 黄 药0.115金属二硫代氨基甲酸盐 斑 铜 矿0.06黄原酸盐-0.045金属二硫代氨基甲酸盐 辉 铜 矿0.06黄原酸盐-0.155金属二硫代氨基甲酸盐 方 铅 矿0.06黄原酸盐-0.035金属二硫代氨基甲酸盐 （2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响 第6章表面物理化学分选资源加工学 各种硫化矿的静电位和表面产物列于表各种硫化矿的静电位和表面产物列于表6-76-7。由表看出，。由表看出， 一般来说，捕收剂只在那些矿物的静电位大于相应的一般来说，捕收剂只在那些矿物的静电位大于相应的 二硫化物生成的

24、可逆电位时，才氧化成二硫化物（例二硫化物生成的可逆电位时，才氧化成二硫化物（例 如黄铁矿、毒砂与黄药溶液）。对于那些静电位低于如黄铁矿、毒砂与黄药溶液）。对于那些静电位低于 可逆电位的硫化物，使生成金属捕收剂盐（例如方铅可逆电位的硫化物，使生成金属捕收剂盐（例如方铅 矿、辉铜矿等，铜蓝是一个例外，可能是由于铜蓝所矿、辉铜矿等，铜蓝是一个例外，可能是由于铜蓝所 释放出来的释放出来的CuCu2+ 2+将黄原酸盐离子氧化成双黄药所致）。 将黄原酸盐离子氧化成双黄药所致）。 （2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响 至于是否生成二硫化物，或者是生成金属化合物，至

25、于是否生成二硫化物，或者是生成金属化合物， 不仅与矿物种类有关，而且也与所用的捕收剂种类不仅与矿物种类有关，而且也与所用的捕收剂种类 有关。有关。 第6章表面物理化学分选资源加工学 （3 3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响 悬浮液电位 在浮选悬浮液中，一般把用在浮选悬浮液中，一般把用 铂电极做指示电极测得的铂电极做指示电极测得的 “平衡电位平衡电位“，即相对于标，即相对于标 准氢电极的铂电极电位。准氢电极的铂电极电位。 悬浮液电位的作用 调节悬浮液电位的方法来控制硫化物矿物表面的调节悬浮液电位的方法来控制硫化物矿物表面的 氧化还原性质，改变矿物的亲水疏水性，

26、达到改氧化还原性质，改变矿物的亲水疏水性，达到改 变矿物可浮性的目的。变矿物可浮性的目的。 20 22 22223 22224 22 2232 1 2 2 2342()2 22() 2222 MeSOHMeSH O MeSOH OMe OHH SO MeOH OMe OHH SO MeSOHMeS OH O 第6章表面物理化学分选资源加工学 硫化物矿物无捕收剂浮选与矿浆硫化物矿物无捕收剂浮选与矿浆 电位的关系电位的关系 乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电 位的关系位的关系 乙黄药浓度为乙黄药浓度为2 21010-5 -5mol/L mol/L （3 3）悬浮液电位对硫化物

27、矿物浮选的影响）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响 第6章表面物理化学分选资源加工学 方铅矿浮选与矿浆电位的关系方铅矿浮选与矿浆电位的关系 （3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响 乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电 位的关系位的关系 乙黄药浓度为乙黄药浓度为2 21010-5 -5mol/L mol/L 第6章表面物理化学分选资源加工学 5 硫化矿浮选抑制的电化学 阳极过程 阴极过程 浮选体系电化学过程 2 22 O MSXMXSe 2 22XXe 22 244OH OeOH 硫化矿抑制剂 还原剂还原剂 氧化剂氧化剂 2 22XXe 0 2 22MXSMSXe 2222 M

28、eX2()22H OM OHXHe 硫化物浮选和抑制的电化学硫化物浮选和抑制的电化学 相互作用示意图相互作用示意图 第6章表面物理化学分选资源加工学 （1）当加入还原剂，如亚硫酸盐、 SO2气体等，或减少悬浮液中的氧含量 时，氧的还原电流降低，R曲线变为 R，混合电位由A处移至B处。表明氧 化反应（O线表示）难以进行，即捕收 剂不能在矿物表面形成疏水产物，浮选 受到抑制； （2）若增大捕收剂浓度，或者加入长 烃链的同系列捕收剂（较短链同系捕收 剂易氧化），氧化电流（O线）增大至 O线，从图可知在B处仍有捕收剂与 硫化物矿物的作用，表明浮选加强； 5 硫化矿浮选抑制的电化学 第6章表面物理化学分

29、选资源加工学 （3）提高捕收剂与矿物作用的氧化电位（如 降低捕收剂浓度），使捕收剂的氧化需要更高 的电位，如图中，将O线移至O线，则浮选 难以进行，矿物受到了抑制； （4）浮选过程中加入比捕收剂更易氧化的药 剂，与O2形成共轭反应，消耗氧，也可以实现 浮选的抑制； （5）硫化矿表面预先氧化形成亲水物质，捕 收剂难以吸附，浮选受到抑制。 石灰、氰化物、HS-等均可以作为硫化矿浮选 的抑制剂。 pH值的升高，可以加速黄铁矿、磁黄铁矿等 矿物的表面氧化，使得其浮选得到抑制。 5 硫化矿浮选抑制的电化学 第6章表面物理化学分选资源加工学 硫化矿物混合精矿的浮选分离硫化矿物混合精矿的浮选分离 第一类：还

30、原剂 在还原条件下，使表面疏水产物还 原脱附解吸，抑制矿物浮选 第二类：氧化剂 使预先吸附在表面的捕收剂金属盐 在氧化条件下下解吸 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.6 6.6 凝聚与分散凝聚与分散 1 1、基本行为、基本行为 2 2、微粒间相互作用的、微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 3 3、扩展的、扩展的DLVODLVO理论理论 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为 1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 分散状态分散状态 悬浮液中微细粒子呈悬浮状态，且各个颗粒可自由运动。悬浮液中微细粒子呈悬浮状态，且各个颗粒可自由运动。

31、 聚集状态聚集状态 悬浮液中微细粒子相互粘附团聚，团粒尺寸变大悬浮液中微细粒子相互粘附团聚，团粒尺寸变大 聚集状态作用机理聚集状态作用机理 凝凝 结结 在某些无机盐的作用下，悬在某些无机盐的作用下，悬 浮液中的微细粒子形成凝块浮液中的微细粒子形成凝块 的现象。主要机理是外加电的现象。主要机理是外加电 解质消除了表面电荷、压缩解质消除了表面电荷、压缩 双电层的结果双电层的结果 。 第6章表面物理化学分选资源加工学 絮絮 凝凝 主要是用高分子絮主要是用高分子絮 凝剂通过桥联作用，凝剂通过桥联作用， 把微粒联结成一种把微粒联结成一种 松散蜘网络状的聚松散蜘网络状的聚 集状态。集状态。 6.5.1 6

32、.5.1 基本行为基本行为 1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为 1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 团团 聚聚 悬浮液中加入非极性油悬浮液中加入非极性油 后，促使粒子聚集于油后，促使粒子聚集于油 相中形成团，或者由于相中形成团，或者由于 大小气泡拱抬，使粒子大小气泡拱抬，使粒子 聚集成团的现象。聚集成团的现象。 第6章表面物理化学分选资源加工学 2 2 絮凝与桥联作用絮凝与桥联作用 桥联作用 高分子絮凝剂以自己的活性基团与粒子起作用，高分子絮凝剂以自己的活性基团与粒子起作用，

33、 象架桥一样，搭在两个或多个粒子上，并从而象架桥一样，搭在两个或多个粒子上，并从而 将粒子联接形成絮凝团。将粒子联接形成絮凝团。 絮凝剂的键合作用方式 1 1、静电键合、静电键合 2 2、氢健健合、氢健健合 3 3、共价键合、共价键合 第6章表面物理化学分选资源加工学 3 3 选择性絮凝选择性絮凝 在含有两种或多种矿物组分的悬浮液在含有两种或多种矿物组分的悬浮液 中加入絮凝剂，由于各种矿物对絮凝中加入絮凝剂，由于各种矿物对絮凝 剂的作用不同，絮凝剂将选择性地吸剂的作用不同，絮凝剂将选择性地吸 附于某种组分的粒子表面，促使其絮附于某种组分的粒子表面，促使其絮 凝沉降，其余矿物仍保持稳定的分散凝沉

34、降，其余矿物仍保持稳定的分散 状态，从而达到分离的目的。状态，从而达到分离的目的。 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为 第6章表面物理化学分选资源加工学 矿物选择性絮凝的五个阶段矿物选择性絮凝的五个阶段 : : 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为 加絮凝剂加絮凝剂 之前悬浮之前悬浮 液中各矿液中各矿 物组分必物组分必 须充分分须充分分 散散 加入絮加入絮 凝剂并凝剂并 使其充使其充 分混匀分混匀 弥散弥散 絮凝剂吸附絮凝剂吸附 药剂性质药剂性质 加药方式加药方式 搅拌强度搅拌强度 悬浮液浓度悬浮液浓度 避免夹杂避免夹杂 根据需要根据需要 控制合适控制合适 的沉降时的沉降时 间后进行

35、间后进行 固液分离固液分离 第6章表面物理化学分选资源加工学 选择性絮凝的分离形式（在矿物加工中的应用）选择性絮凝的分离形式（在矿物加工中的应用） 1 1、浮选选择性絮凝，脱除细粒脉石、浮选选择性絮凝，脱除细粒脉石, ,絮凝沉淀物进行浮选絮凝沉淀物进行浮选 分离分离-絮凝脱泥浮选絮凝脱泥浮选 2 2、选择性絮凝后用浮选法浮去被絮凝的无用脉石矿物，、选择性絮凝后用浮选法浮去被絮凝的无用脉石矿物， 然后再浮选呈分散状态的有用矿物然后再浮选呈分散状态的有用矿物-预先絮凝浮选脱泥预先絮凝浮选脱泥 3 3、在浮选过程中用絮凝剂絮凝脉石，然后浮选有用矿物、在浮选过程中用絮凝剂絮凝脉石，然后浮选有用矿物 4

36、 4、在浮选前进行粗细粒分级，粗粒浮选，细粒进行选择、在浮选前进行粗细粒分级，粗粒浮选，细粒进行选择 性絮凝。性絮凝。 3 选择性絮凝 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 颗粒间的作用力颗粒间的作用力 范德华力范德华力V VWA WA 诱导作用、定向作用、色散作用。诱导作用、定向作用、色散作用。 静电力静电力V VER ER DLVODLVO理论理论 V VT T=V=VER ER+V +VWA WA V VT T00，胶体或颗粒以分散，胶体或颗粒以分散( (稳定稳定) )状态存在；状态存在； V VT T00，胶

37、体或颗粒相互凝聚。，胶体或颗粒相互凝聚。 第6章表面物理化学分选资源加工学 DLVO理论（Derjagin、Landau、 Verwey、Overbeek四人提出）， 是目前对胶体稳定性解释得比较 完善的理论。该理论以溶胶粒子 间的相互吸引力和相互排斥力为 基础，认为当粒子相互接近时， 这两种相反的作用力决定了溶胶 的稳定性。 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 第6章表面物理化学分选资源加工学 DLVO理论认为理论认为： 1.溶胶粒子间的相互吸引力是范得华力，主要为色散力。胶粒溶胶粒子间的相互吸引力是范得华力，主要为色散力。胶粒 中含有大量分子，

38、所以胶粒间的引力是各分子所贡献的总和中含有大量分子，所以胶粒间的引力是各分子所贡献的总和 ，这种引力与距离的三次方成反比，是一种远程作用力。，这种引力与距离的三次方成反比，是一种远程作用力。 2.溶胶粒子间的排斥是由于带电胶粒所具有的相同电荷之间的溶胶粒子间的排斥是由于带电胶粒所具有的相同电荷之间的 斥力，其大小取决于粒子电荷数目和相互距离。斥力，其大小取决于粒子电荷数目和相互距离。 3.溶胶的稳定性取决于胶粒间吸引能和排斥能的总效应。当粒溶胶的稳定性取决于胶粒间吸引能和排斥能的总效应。当粒 子相互靠近时，如果粒子间的引力大于粒子间的排斥力，则子相互靠近时，如果粒子间的引力大于粒子间的排斥力，

39、则 溶胶发生聚沉，是不稳定的；反之，溶胶是稳定的。当粒子溶胶发生聚沉，是不稳定的；反之，溶胶是稳定的。当粒子 相互聚集在一起时，必须克服一定的能垒。相互聚集在一起时，必须克服一定的能垒。 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 第6章表面物理化学分选资源加工学 同相凝聚 当粒子的表面电位符号和当粒子的表面电位符号和 大小都相同，即大小都相同，即 1=2=1=2=时所产生的凝时所产生的凝 聚现象聚现象 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 第6章表面物理化学分选资源加工学 异相凝聚 表面电位不同表面电位不同 (

40、 (符号或数值不符号或数值不 同同) )的异类粒子的异类粒子 的凝聚的凝聚 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.5.3 扩展的DLVO理论 粒子间相互作用总能量 VHR为水化相互作用排斥能； VHA为疏水相互作用吸引能； VSR为空间稳定化作用能 VMn为磁吸引势能。 亲水体系 疏水体系 ED TEWHR VVVV ED TEWHA VVVV ET TEWHRHASRMA VVVVVVV 第6章表面物理化学分选资源加工学 主要包括内容：主要包括内容： 采用扩展的采用扩展的DLVO理论，研究颗粒间的疏水力和水化力

41、在流体动力学条理论，研究颗粒间的疏水力和水化力在流体动力学条 件下的相互作用，用总的界面相互作用力曲线预测细粒矿物间的选择性凝件下的相互作用，用总的界面相互作用力曲线预测细粒矿物间的选择性凝 聚与分散行为；聚与分散行为； 研究确定矿粒间的选择性凝聚与界面疏水相互作用力的关系、矿粒间的研究确定矿粒间的选择性凝聚与界面疏水相互作用力的关系、矿粒间的 选择性分散与界面水化相互作用力的关系、矿粒间凝聚、分散速率与界面选择性分散与界面水化相互作用力的关系、矿粒间凝聚、分散速率与界面 流体动力学相互作用的关系；流体动力学相互作用的关系； 确定矿粒间界面相互作用能量参数，计算出矿粒间疏水或水化相互作用确定矿

42、粒间界面相互作用能量参数，计算出矿粒间疏水或水化相互作用 力曲线，用以预测讨论矿粒间的凝聚力曲线，用以预测讨论矿粒间的凝聚-分散行为；分散行为； 提出提出粗粒效应粗粒效应模型，预测紊流条件下颗粒群相互作用时，粗粒的载体模型，预测紊流条件下颗粒群相互作用时，粗粒的载体 -中介中介-助凝作用，并用旋涡微尺度、颗粒雷诺数及裂解频率作为模型表征助凝作用，并用旋涡微尺度、颗粒雷诺数及裂解频率作为模型表征 参数；理论研究得出产生粗粒效应的最佳级配关系；参数；理论研究得出产生粗粒效应的最佳级配关系； 细粒矿物的界面力理论细粒矿物的界面力理论 第6章表面物理化学分选资源加工学 6.7 6.7 泡泡 沫沫 气体分散在液体中的分散的体系，气体分散在液体中的分散的体系， 气体是分散相，液本是分散介质气体是分散相，液本是分散介质 纯液体是很难形成稳定泡沫的，因为泡沫中作为分散的纯液体是很难形成稳定泡沫的，因为泡沫中作为分散的 气体所占的体积百分数一般都超过了气体所占的体积百分数一般都超过了90%，占极少量的，占极少量的 液本作为外相被气泡压缩成