《选矿学》（浮游选矿）授课教案4.doc

黑龙江科技学院 备课笔记 第 页 第 4 次课 授课时间 2002 年 3 月1日 章节及主要内容 第二章 浮选原理 第二节 界面现象水化作用及电性 重点内容 界面现象 难点内容 水化作用对可浮性的影响 参考资料 浮选理论与实践、浮选 浮选理论与工艺 教学手段 课堂教学 扩展内容 教学后记 第二节 界面现象水化作用及电性 一、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。 二、界面电现象 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浓度不等，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新合力不同，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 解离带负电 （3）矿物晶格缺陷 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。 三、双电层 1.双电子层的结构 矿物表面在溶液中荷电以以后，由于静电力的作用，吸引水溶液中符合相反的离子与之配衡,于是在矿物面形成双电层。 模型的演变历史 （1）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。 （2）扩散双电层模型过份强调离子的移动性，分内层和扩散层。 （3）电子层模型（Stern）内层、斯特恩层、扩散层。 2.双电子层位 （1）表面总电位ψ0. 荷电表面所具有的电位，是矿物表面与溶液间的总电位差，对于导体或半导体矿物，可以制成电极测出ψ0。 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，n1，氧化矿物表面总电位 （2）电动电位ξ--Zete电位和Stern电位ψδ. 滑动面上的电位和溶液内部的电位差，称ξ电位。 Stern界面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。 3.零电点和等电点 （1）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ψ00时的PH值即为零电点。 （2）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,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，ξ0，电荷密度也为零，PZC＝PZr. 4.双电层的影响因素及电位曲线 1双电层的影响因素 （1）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。 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。 （2）温度的影响 多数矿物能随温度增高PZC降低。 （3）固体含量的影响，随温度增高增大。 2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。 （1）内层定位离子吸附，改变ψ0和ξ. （2）溶液中离子吸附，改变ξ，不改变ψ0. （3）反号离子过量吸附，改变ψ0和ξ，ψ0与ξ符号相反. （4）当定位离子为H或OH-时，溶液PH值变化，同时改变ψ0和ξ。 5.界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，θ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） A、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。 B、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。 C、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。 D、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。作用前向电动电位差来评价矿物浮选活性的改变。ξ差越大，药剂作用越好，浮选活性提高越大。