【采矿课件】第6章表面物理化学分选.doc

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1、第6章  表面物理化学分选习题解答    １.什么是表面物理化学分选？    【解】利用物料颗粒间的表面物理化学性质差异来进行分选，称为表面物理化学分选。目前，表面物理化学分选方法中应用最广泛，也是最重要的是浮选。浮选是利用矿物表面物理化学性质差异，（特别是表面润湿性）在固-液-气三相界面，有选择性富集一种或几种目的物料，从而达到与废弃物料分离的一种选别技术。     ２.润湿现象中的沾湿(a)、铺展(b)和浸湿(c)三种类型有何区别和联系？    【解】沾湿，系统消失了固-气界面和水-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上位能降低为：     WSL=gSG+ gLG - gSL=-∆G  

2、                           如果gSG+gLG>gSL ，则位能的降低是正值，沾湿将会发生。     铺展：系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面和水-气界面，单位面积上     W=gSG-gSL-gLG=-∆G                                                     若gSG>gSL+gLG，水将排开空气而铺展，为了达到很好的润湿,须使gLG和gSL降低，而不降低gSG。     浸没  系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上     W=gSG-gSL                        

3、                                          因此，自发浸没的必要条件是gSG>gSL，     使每个连续阶段成为可能的必要条件是：     由阶段Ⅰ到阶段Ⅱ gSG+gLG > gSL     由阶段Ⅱ到阶段Ⅲ gSG>gSL     由阶段Ⅲ到阶段Ⅳ gSG>gLG+gSL     如果第三阶段是可能的，则其他阶段亦皆可能。因此浸没润湿的主要条件是：gSG-gSL>gLG。所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。     ３.固体颗粒表面润湿性的度量有哪些参数？与颗粒浮选行为有何联系？    【解】固体颗粒表面润湿性的度量有接触角、润湿功与润湿性、粘着功与

4、可浮性。     接触角可以标志固体表面的润湿性。如果固体表面形成的θ角很小，则称其为亲水性表面；反之，当θ角较大，则称其疏水性表面。θ角越大说明固体表面疏水性越强；θ角越小，则固体表面亲水性越强。     润湿功亦可定义为：将固-液接触自交界处拉开所需做的最小功。显然，WSL越大，即cosθ越大，则固-液界面结合越牢，固体表面亲水性越强。     WSG表征着矿粒与气泡粘着的牢固程度。显然，WSG越大，即（1-cosθ）越大，则固-气界面结合越牢，固体表面疏水性越强。     当矿物完全亲水时，θ=0°，润湿性cosθ=1，可浮性（1-cosθ）=0。此时矿粒不会附着气泡上浮。当矿物疏水性增

5、加时，接触角θ增大，润湿性cosθ减小，可浮性（1-cosθ）增大。     ４.矿物的表面润湿性是如何分类的？    【解】矿物表面润湿性，实际上反映了水化作用的强弱，其中价键性质是水化作用能的主要影响因素，因而矿物价键与其表面润湿性直接相关，依据价键特性，可以把矿物的自然润湿性分为4个类型，即强亲水性、弱亲水疏水性、疏水性、强疏水性。     ５.如何改变固体间表面的天然润湿性差异，创造出较大的人工润湿性差异，从而有利于实现浮选？     【解】矿物或某些物料的浮选分离就是利用矿物间或物料间润湿性的差别，并用调节自由能的方法扩大差别来实现分离的。常用添加特定浮选药剂的方法来扩大物料间润湿性

6、的差别。    捕收剂：其分子结构为一端是亲矿基团，另一端是烃链疏水基团（石油烃、石蜡等具有大的q和天然强疏水性，见表6-1），参见图6-16。主要作用是使目的矿物表面疏水、增加可浮性，使其易于向气泡附着。     起泡剂：主要作用是促使泡沫形成，增加分选界面，与捕收剂也有联合作用。     调整剂：主要用于调整捕收剂的作用及介质条件，其中促进目的矿物与捕收剂作用的，为活化剂；抑制非目的矿物可浮性的，为抑制剂；调整介质pH的，为pH调整剂。     ６.矿物在水介质中的表面电现象是如何起源的？简述矿物表面的双电层结构。    【解】矿物在水介质中的表面电现象起源于离子优先解离（或溶解）、离子优

7、先吸附、离子吸附和电离、离子晶格取代。     矿物表面的双电层结构可用斯特恩（Stern）双电层模型表示。          在两相间可以自由转移，并决定矿物表面电荷（或电位）的离子称“定位离子”。定位离子所在的矿物表面荷电层称“定位离子层”或“双电层内层”。如图中的A-A层。     溶液中起电平衡作用的反号离子称：“配衡离子”或“反离子”。配衡离子存在的液层称“配衡离子层”或“反离子层”、“