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1、润湿与浮选卜显忠1. 浮选简介根据矿物表面物理化学性质的不同，按矿物可浮性的差异进行分选的方 法，旧称浮游选矿。全世界每年经浮选处理的矿石和物料有数十亿吨。大型选矿厂每天处理 矿石达十万吨。浮选的生产指标和设备效率均较高，选别硫化矿石回收率在 90以上，精矿品位可接近纯矿物的理论品位。用浮选处理多金属共生矿物， 如从铜、铅、锌等多金属矿矿石中可分离出铜、铅、锌和硫铁矿等多种精矿， 且能得到很高的选别指标。按有用矿物的走向分为：正浮选；反浮选。2. 润湿2.1.润湿现象润湿是指液体从固体表面排挤空气并吸附在固体表面所产生的一种界面作用。能被润湿的矿物称为亲液性矿物，不能被润湿的矿物称为疏液矿物。
2、润湿性是表征矿物表面物理化学性质的重要特征，是矿物可浮性好坏的 直观标志，浮选正是利用矿物表面湿润性的差异来实现的。矿物表面润湿性 及其调节是实现各种矿物浮选分离的关键，所以了解和掌握矿物表面润湿性 的差异和影响因素及其测量表征等，对于掌握浮选原理和指导浮选实践具有 重要意义。2.2.接触角接触角0是度量润湿性的常用手段。所谓接触角是指达到润湿平衡时，在气液固三相润湿周边上任一点做气液界面的切线，切线与固液界面间所形成的包含液相的夹角。三相润湿周边：润湿平衡时，三相接触点围成的周边。2.3.接触角与可浮性1) 杨氏方程(YOung equation )Young 通过对物质表面亲、疏水性的开创
3、性研究揭示了在理想光滑表 面上，当液滴达到平衡时固气、固液、液气界面自由能(osg、1、5g)与接 触角0之间各相关表面张力与接触角之间存在着函数关系，并提出了著名的 杨氏方程：O - O I = 6 cos 0 或者表示为：COS 0 = (o&g - 0/隆。杨氏方程亦称润湿方程，是表面化学的基本方程之一。杨氏方程说明接触角是三相界面张力的函数，它不仅与矿物的表面性质 有关，而且与液相、气相的界面性质有关。凡是能引起两相界面张力改变的 任何因素均能影响到接触角。2)矿物可浮性的热力学分析 矿物需要粘附在气泡上才能实现上浮，下面我们从热力学角度来探讨一 下矿物的可浮性。图中a表示矿粒附着于气
4、泡之前，b表示附着于气泡之后。 将体系看做一个恒温恒压体系。气附着前附着后图13矿粒向气泡附着前后情况体系自由能：附着前G表示，附着后G2表示,Sgl、Ssl分别表示气泡、 矿粒在水中的表面积，osg、ogl、sl分别表示固气、液气和固液界面自由能。 假定矿粒在气泡上只附着一个表面积，有：G=gi-+则附着前后的系统自由能变化为：带入杨氏方程，有：AG 二 0爭(1 cos 0)该式表明了粘附前后自由能变化与接触角的关系，按照热力学第二定 律，过程总是自发的向着自由能减小的方向进行。0 = 0。时，cos 0二1, (1 cos 0)二0, AG 二0，该过程不能自发进行， 矿粒完全亲水，不会
5、粘附气泡上浮。0 0。时，cos 0 0, AG 0，贝U该过程有自发进行的趋势。而且6f, AG f。这种自发趋势越明显，矿粒越容易粘附气泡上浮。2.4. 润湿性和可浮性的度量在【0，180】内，显然6越大，cos 6越小，1- cos 6越大。因此，可以 用cos 6度量润湿性，用1 - cos 6度量可浮性，cos 6 f，润湿性f。1- cos 6f，可浮性(或者叫疏水性、亲气性)f。显然：6 = 0，cos 6 = 1，1 - cos 6 = 0，矿粒完全亲水，不会粘附气泡上浮。一般取 90作为分界线：0 6 90 时，润湿性 0 cos 6 1，可浮性 0 (1 cos 6) 1，
6、矿粒 表面为亲水性表面。90 6 180。时，润湿性-1 cos 6 0，可浮性 1 (1 - cos 6) 2，矿 粒表面为疏水性表面。6 = 180，cos 6 = -1， 1 cos 6 = 2，矿粒完全疏水，完全不能被润湿。2.5. 矿物表面键能和润湿性、可浮性的关系当矿物表面主要是离子键、共价键，其不饱和程度较高，极性很强，此 时矿物润湿性强，可浮性差。当矿物表面主要是分子键时，其不饱和程度较低，极性较弱，此时矿物 具有较强的疏水性，可浮性好。3 润湿阻滞润湿过程中，润湿周边展开受阻，使平衡接触角发生改变的现象称为润 湿阻滞。矿物表面的化学成分，不均匀性，粗糙度等都会产生润湿阻滞。存
7、在润湿阻滞时，前角01和后角02与矿物的实际接触角0之间存在着 如下关系：01 0 02两种阻滞效应：气排水，接触角相当于后角02 ；水排气接触角相当于前2角0丄。无论是哪种都将使这一过程变得更难。浮选过程中，矿粒粘附气泡的过程属于气排水，由于存在润湿阻滞的作 用，接触角相当于后角02,导致矿粒附着气泡困难，对浮选不利；而矿粒从 气泡上脱落时属于水排气，接触角相当于前角0，润湿阻滞阻碍水排开矿物 表面的气泡，防止矿粒脱落，对浮选是有利的。4 接触角的测量方法：接触角的测定方法很多，但基本上可分为三种类型：第一种是直接测量法。它是用仪器直接测量固液接触界面的接触角。第二种是液滴尺寸测量法。液滴尺寸测量法是通过测定在固体表面上的 液滴尺寸来计算接触角。这种方法可以不需要知道液体的表面张力，其主要 优点是试样用量小。第三种是高度测量法。它是根据液体与固体表面的润湿程度，测定在垂 直的固体表面上液体的升高的高度来计算接触角。此外还有重量法、过滤压力法等。但是由于矿物表面的不均匀性和污染以及润湿阻滞等的影响，要准确测 定接触角比较困难，一般用测量接触角前角和后角再取平均值的方法作为矿 物接触角。5 部分矿物的接触角矿物名称0 ( )矿物名称0 ( )石蜡106方铅矿47焦煤86-90闪锌矿46石墨87黄铁矿30硫78石英0-4辉钼矿60云母0
