浮选药剂与矿物作用的理论.doc

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1、浮选药剂与矿物作用的理论基础浮选过程中药剂的作用机理十分复杂，近年来通过利用各种现代测试方法研究，特别是关于捕收剂与矿物表面作用的研究，取得很多进展。然而到目前为止，也还有很多问题没有研究清楚。已经有许多专著讨论选药剂的作用机理，有关的论文也不断在发表，我们简略地介绍一些较有影响的理论和与本书有关的一些研究成果。捕收剂在矿物表面的作用，总的说来，不外是;(1)物理吸附特点是能量小(有人提出约在,.0l-,0,1电子伏特/克分子)，或者说吸附热小(几千卡/克分子或更小)，吸附分子一与固体表面距离较大，在固体表面上具有流动性(好似二维气体)。吸附力为范德华力或静电力。药剂分子(或离子

2、)与矿物间不发生键合的电子转移或共有。物理吸附一般没有选择性或选择性较差，并且易十解吸，通常吸附量随温度上升而下降。(2)化学吸附特点是能量大(约在1电子伏/摩尔)，或说吸附热高(几十千焦/摩尔)，吸附分子与矿物表面距离小，药剂分子与矿物间发生键合的电子关系，吸附力本质上是化学力。化学吸附一般具有选择性吸附比较牢固，不易解吸，通常随着温度升高(在一定范围内)吸附量升高。(3)表面化学反应化学吸附进一步发展，常常在矿物表而发生化学反应。表面化学反应一与化学吸附的主要区别是前者的反应产物在表面上构成独立的相。捕收剂与矿物作用的具体方式，已经提出了各种看法，现将主要的列举如下。(1)非

3、极性分子的物理吸附主要是各种非极性经类油的吸附，吸附力为瞬间偶极力(或称色散力)。据观测，非极性油的吸附主要发生在矿物与气泡粘着时的三相润湿周边上。(2)双电层吸附理论矿物在水中由于表面一种离子转人溶液或吸附于表面的趋外较大，·使表面多余了定位离子，并由此而引来的异名的配衡离子(或称相反离子)，形成表面双电层。内层由矿物表面的定位离子组成;外层又分为厚度约为水化离子半径的紧密层（或称斯特恩层)及再向外的扩散层。由溶液内部至矿物表面的总电位义称电极电位(或化学电位);至紧密层滑动面的电位则通常作为电动电位又称省电位。捕收剂离子及其它离子可借静电力在双电层中吸附并引起电位的改变。捕收

4、剂浓度低时以单个离子状态吸附，浓度高时以“半胶团”状态吸附，一部分未解离的分子靠同扩物间及非极性基间的范德华力与捕收剂离子共吸附于矿物表面,当捕收剂离子经链较大、链间作用较强或极性墓与矿物间有化学亲和力时，也Ur1有所谓特性吸附力时，但可在紧密层中吸附，而且吸附量可大至超过内层的相反电荷，从而强烈改变电位大小，甚至引起表面电荷符号的改变。这些吸附过程如图2一1所示。(3)同名离子的交换吸附高登等人研究黄药与硫化矿作用时发现，溶液中残留的黄药阴离子浓度降低，但同时各种含硫阴离子浓度增加，据此提出下列模型:上式中X-为黄药阴离子，A-为矿物阴离子。瓦克和河斯提出的离子交换吸附与此大同

5、小异，模型为:上式中X一为黄药阴离子，M+为矿物阳离子，N-为矿物阴离子。按照这类说法，在溶液中捕收剂有效作用形式是离子，并且与水中的aH一离子发生在矿物表面的竞争吸附，由此决定浮选的发生与不发生。早年(1934年)瓦克等人发表了一系列硫化矿捕收剂对硫化矿物，在浮选发生一不发生的临界条件下(实验采用测定接触角法，也即得到接触一不接触的临界条件)所需捕收剂浓度与溶液pH值间关系的实验结果。例如乙基钾黄药对方铅矿，此种结果如下:上面第三行c·[H+]表示捕收剂浓度c与氢离子浓度[H+]的乘积大小在10-15—10-14在讨论这个结果时，巴尔斯基发现在临界条件下，药剂浓度与氢氧离子浓度

6、的乘积约为一常数，如上面所示。主张离子学说的人对此的解释是:黄原酸解离常数Ka=10-3—10-5，因此在碱性溶液中离子浓度约等于药剂总浓度[X-]=C故C.[H+]=常数也就是平[X一]·[H+]=常数，但[H+].[OH-]=10-14，故有:仔细的试验发现，OH-与X-在临界条件下并非一次关系，而为:(4)分子吸附柯克(Cook)等人对上述实验给予另一种解释，认为黄药阴离子由于本身的电性，在带负电的硫化矿表面吸附时会受到很大的阻力，但水解生成的黄原酸分子则无此阻力而易于吸附。黄原酸解离时:在碱性溶液中Ka》[H+],上面Ka为解离常数，C为药剂浓度。由此看来，前面瓦克等的实

7、验结C[H+]为常数也就是表明在临界条件下〔H〕,3保持常数d这就是分子为有效作用形态的证据。因而巴尔斯基平衡式可由下式表示，令9表示矿物表面被捕收剂覆盖区的分数，1-为空区分数，则吸附过程为:离子吸附和分子吸附学说最初根据的是同一实验数据，但在一段时间内却曾发生争论。为使药剂有效作用，照离子学说应当提高矿浆pH值以增加X-,照分子学说则应降低pH以增加[HX]。但pH过高也会增大OH-竞争吸附而对X-的作用不利;FH过低对黄药来说不但加快了分解的速度，而且也使不同矿物浮选的选择