第06章表面物理化学分选_资源加工学ppt课件.ppt

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1、第六章表面物理化学分选固体颗粒间的分选与其表面化学性质有关。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，也称界面分选6.1颗粒表面润湿性与浮选浮选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矿物，实现不同矿物间分离的一种选别技术。6.1.1润湿过程沾湿铺展浸没系统消失了固-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=SG+LG-SL=-∆G(6-1)上式中SG━固体-空气界面自由能;LG━水-空气界面自由能;SL━固体-水界面自由能。如果SG

2、+LG>SL，则位能的降低是正值，沾湿将会发生。a沾湿系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面和水-气界面单位面积上W=SG-SL-LG=-∆G（6-2）若SG>SL+LG，水将排开空气而铺展，为了达到很好的润湿,须使LG和SL降低，而不降低SG。b铺展系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上W=SG-SL（6-3）因此，自发浸没的必要条件是SG>SL，但这还不充分。因为固体进入水中必需通过气-水界面，这样就必须满足其他有关的条件。c浸没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SG+LG>SL由阶段

3、Ⅱ到阶段ⅢSG>SL由阶段Ⅲ到阶段ⅣSG>LG+SL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：SG-SL>LG所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。c浸没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。6.1.2固体颗粒表面润湿性的度量图a表示可以被水完全润湿的固体，水滴可沿整个表面展开，θ值近于零。图b表示，当θ<90°时，可被水润湿，属亲水性固体。图c、d，当θ≥90°时，此固体表面不易

4、被水润湿，属于蔬水性固体。图e所示当θ=180°，说明此固体表面不被水润湿，是绝对疏水的固体。6.1.2固体颗粒表面润湿性的度量润湿功与润湿性水在固体表面粘附润湿过程体系对外所能做的最大功，称为润湿功WSL，亦称为粘附功润湿功亦可定义为：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。浮选中常将cosθ称为“润湿性”。杨氏（Young）方程WSL=SG+LG-SL=LG(1+cosØ)=-∆G6.1.2固体颗粒表面润湿性的度量粘着功与可浮性浮选涉及的基本现象是,矿粒粘附在空气泡上并被

5、携带上浮。矿粒向气泡附着的过程是系统消失了固-水界面和水-气界面，新生成了固-气界面，即为铺展润湿的逆过程WSG=LG+SL-SG=-∆GWSG=LG（1-cosθ）6.1.2固体颗粒表面润湿性的度量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。因此，浮选中常将（1-cosθ）称为“可浮性”。接触角θ、润湿性cosθ、可浮性（1-cosθ）均可用于度量固体颗粒表面的润湿性，且三者彼此之间是互相关连的。当矿物完全亲水时，θ=0°，润湿性cosθ=1，可浮性（1-cosθ）=0。

6、此时矿粒不会附着气泡上浮。当矿物疏水性增加时，接触角θ增大，润湿性cosθ减小，可浮性（1-cosθ）增大。粘着功与可浮性6.1.2固体颗粒表面润湿性的度量6.1.3矿物表面水化作用与润湿性6.1.3.1水化作用水分子间的缔合能EwEw＝146x10-3J／m2矿物颗粒表面与水分子作用获得的补偿能EE=Ecom+Ea+Ehy+Em水分子与矿粒表面的作用强烈；水分子与矿粒表面的作用弱于水分子之间的作用6.1.3.2水化膜结构特性图6-6水化膜示意图a—疏水性矿物（如辉钼矿），表面呈弱键，水化膜薄；b—亲水性矿物（如石英），表面呈强键，水化膜厚6.1.3.3矿物

7、价键特性与润湿性表6-1矿物表面润湿性的分类类型表面不饱和键性质E/EW接触角(θ)界面水结构类型代表性矿物强亲水离子键共价键金属键>>1无A型石英、云母、锡石、刚玉、、高岭石、方解石等弱亲水弱疏水离子—共价键(部分自身闭合)1左右，无，或θ很小A型为主方铅矿、辉铜矿、闪锌矿等疏水分子键为主（层面间），离子，共价键为辅（层端断面）<1中等θ，40°~90°B型为主滑石、石墨、辉钼矿、叶腊石等强疏水色散作用为主的分子键<<1大θ，90°~110°B型自然硫、石腊备注：E为表面同水的作用能；Ew为水分子间缔合能。6.1.4润湿与浮选6.1.4.1固体间表面润湿性

8、差异改变添加特定浮选药剂的方法来扩大物料间润湿性的差