微细粒级钛铁矿浮选中dlvo理论的应用

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1、微细粒级钛铁矿浮选中DLVO理论的应用钒钛物理化学之系列学术讲座原创邹建新教授等朱阳戈等采用DLVO理论对微细粒级钛铁矿浮选过程的凝聚、分散等进行了研究。(1)DLVO理论DLVO理沦是解释胶体稳定性的理论，可用于计算矿物颗粒的相互作用机理。该理论以胶体粒子问的相互吸引和相互排斥为基础，当粒子相互接近时，这两种相反的作用力就决定了胶体分散体系的稳定性。若令vTD为胶体粒子间相互作用总能量，贝IJ:V?=VW+VE(2.17)式中vw*颗粒例范徳华相互作用能，VE为颗粒问的静电相互作用能。对于球形颗粒问的范徳华作用能表达式为：(2.18)

2、AR,R2~6HR,+R?式中：A为Hamake常数，川、R2分别为两种矿物颗粒的半径，H为颗粒的间距。颗粒1和颗粒2在介质3屮相互作用的Hamaker常数由K式给出：八132=(7八11_>/八33)(V^22-/八33)(2.19)对于半径分别为氏和R2的不同粒子W的静电相互作用能如K式:^3凡R,+R2+(2.20)其中:p=lnl+cxp(-KlI)1一exp(-KH)q=ln[l-exp(-2icH)]式中£a=sQsr，So为真空中绝对介电常数8.SSAxlO^CrYnf1，为分散介质的绝对介电常数，水介质的匕=78.5C

3、^r1!!?，则=6.95xIO10cVm1,(p01和(p02分别为两种矿物的表面电位，单位为v，H为两颗粒间距离，单位为nm，K_1为Debye长度，单位为nm，代表双电层厚度，在298K时，对于1:1型电解质:k~*=0.304/7c(nm)(2.21)式屮c为离子体积摩尔浓度moi•r1。假定c=io_3moi•r1,则K=0.104nm(1)扩展的DLVO理论由于在浮选体系中各种浮选药剂的存在，经典的DLVO理论不能圆满的解释浮选剂存在下矿物颗粒的聚集分散行为，甚至得出完全相反的结果。EDLVO理论主要是在胶体分散体系中，在

4、粒子问相互作用的DLVO理论所涉及的范德华力和静电力的基础上加上其他可能存在的各种相互作用力，即矿物粒子间相互作用总能量可由公式给岀：V®=VW+V[；+V1(R++VSR+VN1A(2.22)式中：vw为范德华力作用能，VE为静电力作用能，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，VMA为磁吸引势能。对于油酸钠作用后的钛铁矿浮选体系，vSR和vMAF作考虑，上述公式可写为：(2.23)vted=vw+ve+vha式中，VH*界面极性相互作用能的疏水相互作用能，对于半径分别为艮和R2的不同粒子问V

5、H表达式为：27tR,RR,+R，^hoV^expCHo-Hh0(2.24)式中：h()为袞减长度，一般为1〜10nm，VHG为界面极性相互作用能，可按下述方法计算：ABBKH0)•2ys^(2.25)(2.26)(2.27)Ysw=2(7y^-7^)Y；可由下式求得：(l+cos0)rw=2(7i?4式屮：Q为液体与固体表面的接触角，i*w、rwd、rw+、rw_分别为水的表表面能的色散分量、电子接受体及给予体分量，rsd、rs+、rs_分别为固体颗1或2表面能的色散分量、电子接受体及给予体分量。己知水的rw、rwd、rw+、rw_分

6、别为72.8mJ•m_2、21.8mJ•m"2、25.5mJ•m_2和25.5mJ•m_2，rsd可由下式确定：rd=—-—5247lHo(2.28)(1)微细粒级钦铁矿矿物表面电性调控与矿物异相凝聚的分散为分析微细粒钛解石与铁铁矿间的异相凝聚与分散，通过DLVO理论分别计算了pH为5.5—6.0时有无分散剂条件下矿物颗粒间的相互作用力。异相凝聚的产生。真空中，铁铁矿、钛辉石和水的的Hamake常数分别取An=19.7xl(r2()J和A22=8.6xl(T2()J,A33=3.7XW20J,根据A123公式汁算得到钦铁矿与钛辉石颗在水

7、中的Harnake常数A=2.537xW20J,取Ri=R2=5X10_6m，二者在水中作用的范徳华作用能为：VTD=VW+VE=-1.903xio-,7(l)-0.593xl0-,7(-0.56p+q)由上述公式可得到pH=5.5吋，-5pm钦铁矿与钛辉石相互作用的范德华势能、静电势能以及DLVO总势能曲线示于图2-14。可见，钛铁矿与钛辉石之问相互作用的范德华势能和静电势能均为吸引，总的DLVO势能为吸引，因此，在pH=5.5时，钛铁矿颗粒与钦辉石颗粒容易发生异相凝聚。屛相凝聚的消除。加入lOmg/L水玻璃后，钛铁矿与钛辉石的动电位

8、(分别改变力-40.09mV和-44.98mV。则两者在水中的静电相互作用能为：(2.30)VE*=1.981x1O'17(0.993p+q)pH=5.5吋，钛铁矿与钦辉石在水中总的相互作用能为:Vtd•=