《表面电性与浮选》PPT课件

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1、6.2表面电性与浮选资源工程试验0901胡宜斌主要内容6.2.1矿物表面电性起源6.2.2双电层结构及电位6.2.3动电位测定6.2.4颗粒表面电性与浮选一.矿物表面电性起源矿物在水溶液中受水偶极及溶质的作用，表面会带一种电荷。矿物表面电荷的存在影响到溶液中离子的分布，带相反电荷的离子被吸引到表面附近，带相同电荷的离子则被排斥而远离表面。于是，矿物—水溶液界面产生电位差，但整个体系是电中性的。矿物表面电荷的起源，归纳起来，主要有以下四种类型：1、优先溶解2、优先吸附3、优先电离4、晶格取代1、优先溶解离子型矿物在水中由于表面正、负离子的表面结合能及受水偶极的作用力（水化）不同而产

2、生非等当量向水中转移的结果，使矿物表面荷电。表面离子的水化自由能可由离子的表面结合能　　和气态离子的水化自由能计算。对阳离子：对阴离子：根据和何者小，相应离子的水化程度就较高，该离子将优先进入水溶液。于是表面就会残留另一种离子，从而使表面获得电荷。对于表面上阳离子和阴离子呈相等分布的1-1价离子型矿物来说，如果阴阳离子的表面结合能相等，则其表面电荷符号可由气态离子的水化自由能相对大小决定。【例】1.碘银矿(AgI)，气态银离子Ag+的水化自由能为-441kJ/mol，气态碘离子I-的水化自由能为-279kJ/mol，因此Ag+优先转入水中，故碘银矿在水中表面荷负电。【例】2.钾盐

3、矿(KCl)，气态钾离子K+的水化自由能为-298kJ/mol，氯离子Cl-的水化自由能为-347kJ/mol，因此Cl-优先转入水中，故钾盐矿在水中表面荷正电。【注】对于组成和结构复杂度离子型矿物，则表面电荷将决定于表面离子水化作用的全部能量。这是矿物表面对电解质阴阳离子不等量吸附而获得电荷的情况。离子型矿物在水溶液中队组成矿物晶格的阴阳离子的吸附能力是不同的，结果引起表面荷电不同，因此矿物表面电性与溶液组成有关。例如白钨矿在自然饱和溶液中，表面钨酸根离子较多而荷负电。如向溶液中添加钙离子，因表面优先吸附钙离子而荷正电。又如，在用碳酸钠与氯化钙合成碳酸钙时，如果氯化钙过量，则碳

4、酸钙表面荷正电。2、优先吸附对于难溶的氧化物矿物和硅酸盐矿物，表面因吸附H+或OH-而形成酸类化合物，然后部分电离而使表面荷电，或形成羟基化表面，吸附或解离H+而荷电。３、优先电离4、晶格取代黏土、云母等硅酸盐矿物是由铝氧八面体和硅氧四面体的层状晶格构成。在陆杨八面体层片中，当Al3+被低价的Mg2+或Ca2+取代，或在硅氧四面体层片中，Si4+被Si3+置换，结果会使晶格带负电。为维持电中性，矿物表面就吸附某些正离子（例如碱金属离子）。当矿物置于水中时，这些碱金属阳离子因水化而从表面进入溶液，故这些矿物表面荷负电。二.双电层结构及电位1.双电层结构矿物—水溶液界面的双电层可用斯

5、特恩(stern)双电层模型表示。名词解释：定位离子定位离子层配衡离子配衡离子层紧密层（斯特恩层）扩散层（古依层）(1)表面电位ψ0即荷电的矿物表面与溶液之间的电位差。对于导体或半导体矿物，可将矿物制成电极测ψ0，故又称电极电位。非导体的矿物，可用能斯特公式算出。它取决于溶液中定位离子的活度。其关系式推倒如下：2、双电层电位设M+或X-为1-1型矿物，如果其溶解度小，当在水溶液中平衡时，M+或X-（即定位离子）在溶液内的活度分别为aM+和ax-，则当阳离子M+吸附后，其自由能变化（）为：式中：－标准状态时自由能变化；aM+，ax—分别为离子M+在表面和溶液内的活度；R—气体常数；

6、T—绝对温度平衡状态时，化学功应等于电功，即于是①当时，则②式中、分别为时，M+在矿物表面的溶液中的活度。将②代入①，得：因为M+是矿物的一个组分，其在表面的活度可假定为常数，即，所以上式可简化为同样，对于阴离子X-的吸附可得如果离子价数为n，则上两式可写成（6-28）（2）斯特恩电位（）紧密层与溶液之间的电位差（3）动电位（）当矿物—溶液两相在外力作用下发生相对运动时，紧密层中的配衡离子因吸附牢固会随矿物一起移动，而扩散层将沿位于紧密层稍外一点的“滑移面”移动。此时，滑移面上的电位称为动电位，写成。（1）零电点PZC。当为零（或表面净电荷为零）时，溶液中定位离子活度的负对数值被

7、定义为零电点，用符号PZC(PointofZeroCharge)表示。如果已知矿物的零电点，则可根据式（6-28）求出在其定位离子活度条件下的。对于硅酸盐和氧化物矿物，如石英、刚玉、锡石、赤铁矿、软锰矿、金红石等，根据双电层的起源，一般认为氢离子和氢氧根离子是定位离子。按式（6-28），在25℃时，带入各常数数值，则pHPZC—氧化物和硅酸盐矿物的零电点pH3、PZC和IEP对于离子型矿物，如白钨矿、重晶石、萤石、碘银矿、辉银矿等，一般认为定位离子就是组成矿物晶格的同名离子，因此