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1、第六章第六章 表面物理化学分选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，也称为表面物理化学分选，也称界面分选界面分选 6.1 6.1 颗粒表面润湿性与浮选颗粒表面润湿性与浮选浮选浮选浮选浮选利用矿物表面物理化学性质差异，利用矿物表面物理化学性质差异，利用矿物表面物理化学性质差异，利用矿物表面物理化学性质差异，( (特别是表面润湿特别是表面润湿特别是表面润湿特别是表面润湿性性性性) )在在在在固固固固液液液液- -气三相界面，有
2、选择性富集一种或几种目气三相界面，有选择性富集一种或几种目气三相界面，有选择性富集一种或几种目气三相界面，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。的矿物，实现不同矿物间分离的一种选别技术。的矿物，实现不同矿物间分离的一种选别技术。的矿物，实现不同矿物间分离的一种选别技术。 6.1.1 6.1.1 润湿过程润湿过程 沾沾沾沾 湿湿湿湿 铺铺铺铺 展展展展 浸浸浸浸 没没没没系统消失了固系统消失了固系统消失了固系统消失了固- - - -气界面和水气界面和水气界面和水气界面和水- - - -气界面，新生成了气界面，新生成了气界面，新生成了气界面，新生成了固固固固- - -
3、-水界面单位面积上位能降低为：水界面单位面积上位能降低为：水界面单位面积上位能降低为：水界面单位面积上位能降低为：W W W W SL SL SL SL = = = = SG SG SG SG + + + + LG LG LG LG - - - - SLSLSLSL = - = - = - = - G G G G (6-1) (6-1) (6-1) (6-1)上式中上式中上式中上式中 SG SG SG SG 固体固体固体固体 - - - - 空气界面自由能空气界面自由能空气界面自由能空气界面自由能; ; ; ; LG LG LG LG 水水水水 - - - - 空气界面自由能空气界面自由能空气
4、界面自由能空气界面自由能; ; ; ; SL SL SL SL 固体固体固体固体 - - - - 水界面自由能。水界面自由能。水界面自由能。水界面自由能。如果如果如果如果 SG SG SG SG + + + + LG LG LG LG SLSLSLSL ，则位能的降低是正值，则位能的降低是正值，则位能的降低是正值，则位能的降低是正值，沾湿将会发生。沾湿将会发生。沾湿将会发生。沾湿将会发生。a a a a 沾湿沾湿沾湿沾湿系统消失了固系统消失了固系统消失了固系统消失了固- - - -气界面，新生成了固气界面，新生成了固气界面，新生成了固气界面，新生成了固- - - -水界面水界面水界面水界面和水
5、和水和水和水- - - -气界面单位面积上气界面单位面积上气界面单位面积上气界面单位面积上 W=W=W=W= SGSGSGSG- - - - SLSLSLSL- - - - LGLGLGLG=- =- =- =- G G G G （6-26-26-26-2） 若若若若 SG SG SG SG SLSLSLSL + + + + LGLGLGLG，水将排开空气而铺展，为了达，水将排开空气而铺展，为了达，水将排开空气而铺展，为了达，水将排开空气而铺展，为了达到很好的润湿到很好的润湿到很好的润湿到很好的润湿, , , , 须使须使须使须使 LGLGLGLG和和和和 SLSLSLSL降低，而不降低降低，
6、而不降低降低，而不降低降低，而不降低 SGSGSGSG。 b b b b 铺展铺展铺展铺展系系系系统统统统消消消消失失失失了了了了固固固固- - - -气气气气界界界界面面面面，新新新新生生生生成成成成了了了了固固固固- - - -水水水水界界界界面面面面，单单单单位位位位面面面面积上积上积上积上 W = W = W = W = SG SG SG SG - - - - SLSLSLSL （6-36-36-36-3）因此，自发浸没的必要条件是因此，自发浸没的必要条件是因此，自发浸没的必要条件是因此，自发浸没的必要条件是 SGSGSGSG SLSLSLSL，但这还不充，但这还不充，但这还不充，但这
7、还不充分。因为固体进入水中必需通过气分。因为固体进入水中必需通过气分。因为固体进入水中必需通过气分。因为固体进入水中必需通过气- - - -水界面，这样就水界面，这样就水界面，这样就水界面，这样就必须满足其他有关的条件。必须满足其他有关的条件。必须满足其他有关的条件。必须满足其他有关的条件。 c c c c 浸没浸没浸没浸没 使每个连续阶段成为可能的使每个连续阶段成为可能的使每个连续阶段成为可能的使每个连续阶段成为可能的必要条件必要条件必要条件必要条件是：是：是：是： 由阶段由阶段由阶段由阶段到阶段到阶段到阶段到阶段 SG SG SG SG + + + + LG LG LG LG SLSLSL
8、SL 由阶段由阶段由阶段由阶段到阶段到阶段到阶段到阶段 SGSGSGSG SLSLSLSL 由阶段由阶段由阶段由阶段到阶段到阶段到阶段到阶段 SGSGSGSG LG LG LG LG + + + + SLSLSLSL如如如如果果果果第第第第三三三三阶阶阶阶段段段段是是是是可可可可能能能能的的的的，则则则则其其其其他他他他阶阶阶阶段段段段亦亦亦亦皆皆皆皆可可可可能能能能。因因因因此此此此浸没润湿的主要条件是：浸没润湿的主要条件是：浸没润湿的主要条件是：浸没润湿的主要条件是： SGSGSGSG - - - - SLSLSLSL LGLGLGLG所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。所以浸没润湿与铺展润
9、湿的条件相同。所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。c c c c 浸没浸没浸没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角很小，则称其为亲水性表面；反之，当角较大，则称其疏水性表面。角越大说明固体表面疏水性越强；角越小，则固体表面亲水性越强。 6.1.2 6.1.2 固体颗粒表面润湿性的度量固体颗粒表面润湿性的度量 图图a a表示可以被水完全表示可以被水完全表示可以被水完全表示可以被水完全润润湿的固体，水滴可沿整湿的固体，水滴可沿整湿的固体，水滴可沿整湿的固体，水滴可沿整个表面展开，个表面展开，个表面展开，个表面展开， 值值近于零。近于零。近于零。近
10、于零。 图图b b表示，当表示，当表示，当表示，当 901111无无无无A A A A型型型型石英、云母、石英、云母、石英、云母、石英、云母、锡石、刚玉、锡石、刚玉、锡石、刚玉、锡石、刚玉、高岭石、方解高岭石、方解高岭石、方解高岭石、方解石等石等石等石等弱亲水弱亲水弱亲水弱亲水弱疏水弱疏水弱疏水弱疏水离子离子离子离子共价键共价键共价键共价键( ( ( (部部部部分自身闭合分自身闭合分自身闭合分自身闭合) ) ) ) 1 1 1 1左右，左右，左右，左右，无，或无，或无，或无，或很很很很小小小小A A A A型型型型 为为为为主主主主方铅矿、辉铜方铅矿、辉铜方铅矿、辉铜方铅矿、辉铜矿、闪锌矿等矿
11、、闪锌矿等矿、闪锌矿等矿、闪锌矿等疏水疏水疏水疏水 分子键为主（层分子键为主（层分子键为主（层分子键为主（层面间），离子，共面间），离子，共面间），离子，共面间），离子，共价键为辅（层端断价键为辅（层端断价键为辅（层端断价键为辅（层端断面）面）面）面）1111中等中等中等中等，40404040 90909090 B B B B型型型型 为为为为主主主主滑石、石墨、滑石、石墨、滑石、石墨、滑石、石墨、辉钼矿、叶腊辉钼矿、叶腊辉钼矿、叶腊辉钼矿、叶腊石等石等石等石等强疏水强疏水强疏水强疏水 色散作用为主的色散作用为主的色散作用为主的色散作用为主的分子键分子键分子键分子键1110(1-cos)0 矿
12、化矿化 = = SGSG - - SL SL - - LG LG 0 0 矿化矿化 = - = - LGLG（1-1-coscos）0 0 沾附气泡的矿粒上浮的条件应是沾附气泡的矿粒上浮的条件应是沾附气泡的矿粒上浮的条件应是沾附气泡的矿粒上浮的条件应是其上浮力大于或等于下沉力其上浮力大于或等于下沉力其上浮力大于或等于下沉力其上浮力大于或等于下沉力 6.1.4.2 6.1.4.2 泡沫浮选泡沫浮选6.1.4.3 6.1.4.3 6.1.4.3 6.1.4.3 表层浮选与粒浮表层浮选与粒浮表层浮选与粒浮表层浮选与粒浮因因因因0sin10sin10sin10PZC时，0 0时，矿物表面荷负电；当pH
13、0时，矿物表面荷正电； 例6-1：对于离子型矿物 pMPZC以定位离子活度的负对数值表示的零电点 （1）零电点6.2.1.3 零电点和等电点（2）等电点特性吸附作用 由于一些特殊作用力，而导致溶液中某种离子在固体表面的吸附，称为特性吸附。等电点 电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数值。 在没有特性吸附的情况下，当在没有特性吸附的情况下，当在没有特性吸附的情况下，当在没有特性吸附的情况下，当0=00=00=00=0时，时，时，时，0 0 0 0，即，即，即，即PZC=IEP PZC=IEP PZC=IEP PZC=IEP 6.2.1.3 零电点和等电点6.2.2 动电现象 6.2.2.1 6
14、.2.2.1 电渗电渗电 渗 在外加电场作用下，液相沿着固相(毛细管、多孔隔膜、多孔塞、粉末等)移动。 动电位测定测出电掺电流和液体的电渗流出体积 电渗是指在电场作用下，分散介质通过多孔膜或极细的毛细管而定向移动的现象。沉降电位是指在外力作用下，是分散相粒子（胶粒）在分散介质中迅速下降，而在液体的表面层与底层之间所产生的电位差。6.2.2.2 6.2.2.2 电泳电泳在外电场作用下，分散在液相中的固体粒子的移动 。动电位测定6.2.3 颗粒表面电性与浮选药剂吸附浮选药剂以静电力吸附于颗粒表面的条件pHPZC时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂吸附pHPZC后，DAC在蓝晶石上发生吸附，矿物浮选回收
15、率增大，如图6-9所示。用SDS及DAC浮选一些硅酸盐矿物与零电点pH值的关系与蓝晶石浮选相似，SDS在pH-PZC0浮选。 半胶束吸附半胶束吸附半胶束吸附半胶束吸附 当表面活性剂浓度较低时，离子完全靠静电力吸附在双电层外层，起配衡离子作用，因此又称为“配衡离子吸附”。在浓度较高时，表面活性剂离子的烃链相互作用，形成半胶束状态，产生半胶束半胶束吸附吸附。这种吸附是在静电力吸附基础上，又加上分子烃链间的范德华力的作用。 （1）药剂浓度很低时，表面活性剂仅为配衡离子吸附，只有静电力吸附自由能；（2）若浓度已达到半胶束浓度程度，还应包括烃链间的分子键合自由能；（3）若表面活性剂与氧化物间有化学活性，
16、还应包括化学吸附自由能。 半胶束吸附半胶束吸附半胶束吸附半胶束吸附 6.3 矿物溶解对浮选过程的影响6.3.1 矿浆pH值及其缓冲性质 氧化物矿物、硫化物矿物溶解后溶液氧化物矿物、硫化物矿物溶解后溶液pHpH值一般无影响值一般无影响 大多数盐类矿物的溶解使溶液大多数盐类矿物的溶解使溶液pHpH值发生变化。值发生变化。 6.3.2 矿物溶解度大小与可浮性 水化能大的，其溶解度大，矿物亲水性大，可浮性差。水化能大的，其溶解度大，矿物亲水性大，可浮性差。 硫化矿，溶解度小，具有天然可浮性；硫化矿，溶解度小，具有天然可浮性； 氧化矿，溶解度大，没有天然可浮性。氧化矿，溶解度大，没有天然可浮性。6.3.
17、3 矿物溶解离子的活化作用2、金属离子对黄铁矿的活化 1、金属离子对闪锌矿的活化 Cu2+、Ag+离子的活化作用强，Pb2+、Cd2+离子的活化作用小。 Cu、Pb、Cd、Ag等硫化物溶解产生的金属离子能活化闪锌矿。 6.3.4 矿物溶解离子对捕收剂作用的影响 (1) 竞争吸附 矿物溶解离子与同电性捕收剂离子在矿物表面 会发生竞争吸附。 竞争吸附不利于捕收剂在矿物表面的吸附。（2） 沉淀捕收剂 溶解的矿物阳离子在溶液中可以同捕收剂 阴离子形成盐沉淀。消耗捕收剂，增大药剂用量 。6.5 硫化物固体颗粒表面的氧化还原反应与浮选6.5.1 6.5.1 硫化矿颗粒表面的氧化硫化矿颗粒表面的氧化1、pH
18、的影响2、反应动力学因素的影响3、表面氧化程度的影响1 pH1 pH的影响的影响 在酸性水溶液中 硫化矿在水溶液中的氧化反应通式在中性或碱性水溶液中 在酸性条件下，硫化物的氧化总是生成可溶的金属离子和疏水的元素硫；在中性和 碱性条件下氧化，则硫化物表面会生成亲水的金属氢氧化物以及元素硫或硫氧根离子。 2 2 2 2 反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响（1 1）硫化矿自然氧化速度）硫化矿自然氧化速度在碱性条件下，黄铁矿、毒砂比黄铜矿，方铅矿氧化速度大，在碱性条件下，黄铁矿、毒砂比黄铜矿，方铅矿氧化速度大，这表明黄铁矿与毒砂不仅在热力学上易发生氧化，而
19、且在动这表明黄铁矿与毒砂不仅在热力学上易发生氧化，而且在动力学上，它们的氧化反应也以较大的速度进行。力学上，它们的氧化反应也以较大的速度进行。 表表6-4 6-4 在在pHpH缓冲溶液中，硫化矿物的静电位与自然氧化速率（缓冲溶液中，硫化矿物的静电位与自然氧化速率（1515）pHpHpHpH静电位和氧化速静电位和氧化速静电位和氧化速静电位和氧化速率率率率黄铜矿黄铜矿黄铜矿黄铜矿方铅矿方铅矿方铅矿方铅矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿毒砂毒砂毒砂毒砂4.04.0E Ecorrcorr（mVmV）59.0159.01-162.64-162.64218218176.0176.0I Icorrcorr(A(Ac
20、mcm2 2) )7.77.7 10102 20.1460.1460.250.250.33330.33336.866.86E Ecorrcorr（mVmV）-11-11-180-1801211216.416.41I Icorrcorr(A(Acmcm2 2) )2.782.78 10102 23.163.16 10102 24.444.44 10102 23.783.78 10102 29.189.18E Ecorrcorr（mVmV）-83-83-230-2302424-53-53I Icorrcorr(A(Acmcm2 2) )7.77.7 10102 20.1460.1460.5560.
21、5560.4160.41611.011.0E Ecorrcorr（mVmV）-188-188-255-255-47-47-125-125I Icorrcorr(A(Acmcm2 2) )8.38.3 10102 20.26830.26831.131.131.171.17 在中性在中性在中性在中性pHpHpHpH（pH=6.86pH=6.86pH=6.86pH=6.86），硫化矿物的氧化速度最小；），硫化矿物的氧化速度最小；），硫化矿物的氧化速度最小；），硫化矿物的氧化速度最小； 黄铜矿与其它三种硫化物矿物相比，有两个特点，一黄铜矿与其它三种硫化物矿物相比，有两个特点，一黄铜矿与其它三种硫化物矿
22、物相比，有两个特点，一黄铜矿与其它三种硫化物矿物相比，有两个特点，一是氧化速度较小（在是氧化速度较小（在是氧化速度较小（在是氧化速度较小（在101010102 2 2 2AAAAcmcmcmcm2 2 2 2数量级内），二是受数量级内），二是受数量级内），二是受数量级内），二是受pHpHpHpH的影响较小。的影响较小。的影响较小。的影响较小。 在碱性（在碱性（在碱性（在碱性（pH9.18pH9.18pH9.18pH9.18）和强碱性（）和强碱性（）和强碱性（）和强碱性（pH11pH11pH11pH11时），毒砂与黄铁矿时），毒砂与黄铁矿时），毒砂与黄铁矿时），毒砂与黄铁矿的氧化速度明显增大，同
23、时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度的氧化速度明显增大，同时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度的氧化速度明显增大，同时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度的氧化速度明显增大，同时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度差也增大。差也增大。差也增大。差也增大。 2 2 2 2 反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响表表6 64 4数据可以看出：数据可以看出：按照按照按照按照I I I Icorrcorrcorrcorr的数值的数值的数值的数值, , , ,在不同的在不同的在不同的在不同的pHpHpHpH下下下下, , , ,硫化矿物氧化速度的顺序是：硫化矿物氧化速度的顺序是：硫化矿物氧化速度的
24、顺序是：硫化矿物氧化速度的顺序是： pH4pH4pH4pH4、 pH 11pH 11pH 11pH 11： FeAsSFeSFeAsSFeSFeAsSFeSFeAsSFeS2 2 2 2PbSCuFeSPbSCuFeSPbSCuFeSPbSCuFeS2 2 2 2； pH9.18pH9.18pH9.18pH9.18、pH 6.86pH 6.86pH 6.86pH 6.86： FeSFeSFeSFeS2 2 2 2 Fe AsS PbSCuFeS Fe AsS PbSCuFeS Fe AsS PbSCuFeS Fe AsS PbSCuFeS2 2 2 2。 2 2 反应动力学因素的影响反应动力学
25、因素的影响在在在在pH9.18pH9.18pH9.18pH9.18、pH 11pH 11pH 11pH 11时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较大，但两者的差别不大。但是加入大，但两者的差别不大。但是加入大，但两者的差别不大。但是加入大，但两者的差别不大。但是加入NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3后，如表后，如表后，如表后，如表6-56-56-56-5，黄铁矿和毒砂氧化速度（，黄铁矿和毒砂氧化速度（，黄铁矿和毒砂氧化速度（，黄铁矿和毒砂氧化速度（I I I Icorrcorrc
26、orrcorrA A A Acmcmcmcm2 2 2 2）的差别增）的差别增）的差别增）的差别增大，并且随大，并且随大，并且随大，并且随NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3浓度增大，浓度增大，浓度增大，浓度增大，I I I Icorrcorrcorrcorr增大，即在增大，即在增大，即在增大，即在NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3介质中毒砂以较大的速度氧化。介质中毒砂以较大的速度氧化。介质中毒砂以较大的速度氧化。介质中毒砂以较大的速度氧化。因此，可以利用此特性在因此，可以利用此特性在因此，可以利用此特性在因此，可以利用此特性在NaNaNaNa
27、2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3介质中抑制毒砂，浮介质中抑制毒砂，浮介质中抑制毒砂，浮介质中抑制毒砂，浮选分离出黄铁矿。选分离出黄铁矿。选分离出黄铁矿。选分离出黄铁矿。 (2) 氧化动力学因素的影响氧化动力学因素决定硫化矿的氧化反应和氧化产物。方铅矿在中性和碱性介质中的氧化反应 对方铅矿可能发生的氧化反应是反应式(6.38)、(6.41)，氧化产物是s0和s2032-。 PbS+H2O=PbO+S0+2H+2e E0=0.750V (6-38) PbS+2H2O=HpbO2-+S0+3H+2e E0=0.841V (6-39) PbS+5H2O=PbO+SO42-+10H+8e E
28、0=0.45V (6-40） PbS+5H2O=PbO+S2O32-+10H+8e E0=0.614V (6-41) 6.4.1.2 6.4.1.2 反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响6.4.1.3 表面氧化程度的影响（1）表面上存在元素硫，则有助于增强硫化矿各关面的疏水。（2）元素硫被进一步氧化为SO32-、SO42-，使硫化矿物表面形成更多的亲水物质，就会恶化其浮选行为。 1、表面氧化程度的影响2、影响元素硫存在的因素（1）矿浆电位(环境)（2）存在时间6.5.2 6.5.2 巯基浮选捕收剂在硫化物上的电化学反应巯基浮选捕收剂在硫化物上的电化学反应 1 1、巯基浮选捕收剂与硫化物表面
29、的疏水现象、巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象2 2、巯基浮选捕收剂与矿物作用的、巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说化学反应假说” 3 3、硫化矿可浮性大小的溶度积判据、硫化矿可浮性大小的溶度积判据 4 4、硫化矿浮选的电化学、硫化矿浮选的电化学 1 1 巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象 (1)巯基浮选捕收剂的结构R C(s)SH(2)巯基浮选捕收剂在硫化矿表面的吸附（1 1）极性亲固基团吸附在硫化矿物表面；）极性亲固基团吸附在硫化矿物表面；（2 2）非极性的疏水基团在矿物表面向外排列。）非极性的疏水基团在矿物表面向外排列。 硫化矿物2 巯基浮选
30、捕收剂与矿物作用的“化学反应假说” 药剂与矿物金属离子化学反 应产物的溶度积越小， 作用能力越强。 K为Barsky常数，反映了药剂离子与羟基的竞争作用，0H-浓度大时，pH大，所需捕收剂浓度也要大。 2 2 巯基浮选捕收剂与矿物作用的巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说化学反应假说” 巯基浮基浮选捕收捕收剂与与矿物作用物作用时氧的作用氧的作用 3 3 硫化矿可浮性大小的溶度积判据硫化矿可浮性大小的溶度积判据用药剂与硫化矿金属离子反应产物的溶度积大小衡量药剂对硫化矿的作用能力。 乙基黄原酸盐溶度积依次增大顺序排列，常见硫化矿金属离子顺序Au+，Cu+，Hg2+，Ag+，Bi3+，Pb2+，
31、Ni2+，Zn2+，Fe2+4 4 硫化矿浮选的电化学硫化矿浮选的电化学（1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应（2 2） 静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响 （3 3） 悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响 硫化硫化矿浮浮选电化学主要研究化学主要研究矿物物(电极极)-电解解质溶液界面溶液界面电化学反化学反应的一般的一般规律律.（1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应阳极反应阳极反应阴极反应阴极反应方铅矿方铅矿阳极反应阳极反应阴极反应
32、阴极反应黄铁矿黄铁矿阳极反应阳极反应阴极反应阴极反应（1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应 FeS2 2e（2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响概念电极电位、硫化矿静电位（电极电位、硫化矿静电位（EMS)一个氧化还原电对相对于标准氢电极的热力学可逆电位。一个氧化还原电对相对于标准氢电极的热力学可逆电位。在电极上没有净电流通过时，硫化矿物电极相对于标准在电极上没有净电流通过时，硫化矿物电极相对于标准氢电极的电位。静电位氢电极的电位。静电位硫化矿物静电位硫化矿物静电位E EMSMS与捕收剂氧化还原反应的关
33、系与捕收剂氧化还原反应的关系 2222X/XMSX/XMS22X/X0X/X2EEEEXXlnF2RTEEX2e2X- - - - - - -= =- - -（液）（液）（液）（液）（2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响捕收捕收剂被氧化被氧化,在在矿物表面物表面优先以双黄先以双黄药存在存在捕收捕收剂不氧化不氧化,捕收捕收剂以离子形式存在于溶液中以离子形式存在于溶液中,在在矿物表面以金属物表面以金属盐的形式存在的形式存在.例例6-2 6-2 计算乙双黄药在浓度为计算乙双黄药在浓度为6.25106.2510-4-4mol/Lmol/L（在（在25 pH=7
34、25 pH=7）的）的还原电位。还原电位。解：解： 乙黄药取平衡数据乙黄药取平衡数据E=-0.06VE=-0.06V。 代入式（代入式（6-586-58），得），得表表6-7 6-7 巯基类捕收剂与硫化物矿物作用表面静电位和反应产物巯基类捕收剂与硫化物矿物作用表面静电位和反应产物乙基黄原酸钾（6.2510-4mol/L，pH为7）氧化成双黄药可逆电位为0.13V二乙基二硫代氨基甲酸钠氧化成二硫化物可逆电位为0.176V矿 物静电位（V）反应产物静电位（V）反应产物黄 铁 矿0.22双 黄 药0.475二硫化物砷黄铁矿0.22双 黄 药磁黄铁矿0.21双 黄 药黄 铜 矿0.14双 黄 药0.0
35、95金属二硫代氨基甲酸盐铜 蓝0.05双 黄 药0.115金属二硫代氨基甲酸盐斑 铜 矿0.06黄原酸盐-0.045金属二硫代氨基甲酸盐辉 铜 矿0.06黄原酸盐-0.155金属二硫代氨基甲酸盐方 铅 矿0.06黄原酸盐-0.035金属二硫代氨基甲酸盐（2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响各种硫化矿的静电位和表面产物列于表各种硫化矿的静电位和表面产物列于表6-76-7。由表看出，。由表看出，一般来说，捕收剂只在那些矿物的静电位大于相应的一般来说，捕收剂只在那些矿物的静电位大于相应的二硫化物生成的可逆电位时，才氧化成二硫化物（例二硫化物生成的可逆电位时，才氧化成二硫化物（例如黄铁矿、毒砂与黄药
36、溶液）。对于那些静电位低于如黄铁矿、毒砂与黄药溶液）。对于那些静电位低于可逆电位的硫化物，使生成金属捕收剂盐（例如方铅可逆电位的硫化物，使生成金属捕收剂盐（例如方铅矿、辉铜矿等，铜蓝是一个例外，可能是由于铜蓝所矿、辉铜矿等，铜蓝是一个例外，可能是由于铜蓝所释放出来的释放出来的CuCu2+2+将黄原酸盐离子氧化成双黄药所致）。将黄原酸盐离子氧化成双黄药所致）。（2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响至于是否生成二硫化物，或者是生成金属化合物，至于是否生成二硫化物，或者是生成金属化合物，不不仅与与矿物种物种类有关，而且也与所用的捕收有关，而且也与所用的捕收剂
37、种种类有关。有关。（3 3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响悬浮液电位 在浮选悬浮液中，一般把用在浮选悬浮液中，一般把用铂电极做指示电极测得的铂电极做指示电极测得的“平衡电位平衡电位“，即相对于标准，即相对于标准氢电极的铂电极电位。氢电极的铂电极电位。 悬浮液电位的作用调节悬浮液电位的方法来控制硫化物矿物表面的调节悬浮液电位的方法来控制硫化物矿物表面的氧化还原性质，改变矿物的亲水疏水性，达到改氧化还原性质，改变矿物的亲水疏水性，达到改变矿物可浮性的目的。变矿物可浮性的目的。 硫化物矿物无捕收剂浮选与矿浆硫化物矿物无捕收剂浮选与矿浆电位电位的关系的关系 乙黄药浮
38、选硫化物矿物与矿浆电乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电位位的关系的关系 乙黄药浓度为乙黄药浓度为2 21010-5-5mol/Lmol/L （3 3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响方铅矿浮选与矿浆电位的关系方铅矿浮选与矿浆电位的关系 （3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电位位的关系的关系 乙黄药浓度为乙黄药浓度为2 21010-5-5mol/Lmol/L 5 硫化矿浮选抑制的电化学 阳极过程 阴极过程 浮选体系电化学过程硫化矿抑制剂还原剂还原剂氧化剂氧化剂硫化物浮选和抑制的电化学硫化物浮选和抑制的电化学相互作
39、用示意图相互作用示意图（1）当加入还原剂，如亚硫酸盐、SO2气体等，或减少悬浮液中的氧含量时，氧的还原电流降低，R曲线变为R，混合电位由A处移至B处。表明氧化反应（O线表示）难以进行，即捕收剂不能在矿物表面形成疏水产物，浮选受到抑制；（2）若增大捕收剂浓度，或者加入长烃链的同系列捕收剂（较短链同系捕收剂易氧化），氧化电流（O线）增大至O线，从图可知在B处仍有捕收剂与硫化物矿物的作用，表明浮选加强；5 硫化矿浮选抑制的电化学 （3）提高捕收剂与矿物作用的氧化电位（如降低捕收剂浓度），使捕收剂的氧化需要更高的电位，如图中，将O线移至O线，则浮选难以进行，矿物受到了抑制；（4）浮选过程中加入比捕收剂
40、更易氧化的药剂，与O2形成共轭反应，消耗氧，也可以实现浮选的抑制；（5）硫化矿表面预先氧化形成亲水物质，捕收剂难以吸附，浮选受到抑制。石灰、氰化物、HS-等均可以作为硫化矿浮选的抑制剂。pH值的升高，可以加速黄铁矿、磁黄铁矿等矿物的表面氧化，使得其浮选得到抑制。5 硫化矿浮选抑制的电化学 硫化硫化矿物混合精物混合精矿的浮的浮选分离分离第一类：还原剂在还原条件下，使表面疏水产物还原脱附解吸，抑制矿物浮选第二类：氧化剂使预先吸附在表面的捕收剂金属盐在氧化条件下下解吸6.6 6.6 凝聚与分散凝聚与分散1 1、基本行为、基本行为 2 2、微粒间相互作用的、微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 3
41、 3、扩展的、扩展的DLVODLVO理论理论 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 分散状态分散状态 悬浮液中微细粒子呈悬浮状态，且各个颗粒可自由运动。悬浮液中微细粒子呈悬浮状态，且各个颗粒可自由运动。 聚集状态聚集状态 悬浮液中微细粒子相互粘附团聚，团粒尺寸变大悬浮液中微细粒子相互粘附团聚，团粒尺寸变大 聚集状态作用机理聚集状态作用机理 凝凝 结结 在某些无机盐的作用下，悬在某些无机盐的作用下，悬浮液中的微细粒子形成凝块浮液中的微细粒子形成凝块的现象。主要机理是外加电的现象。主要机理是外加电解质消除了表面电荷、压缩解质消除了表面电荷
42、、压缩双电层的结果双电层的结果 。 絮絮凝凝主要是用高分子絮主要是用高分子絮凝剂通过桥联作用，凝剂通过桥联作用，把微粒联结成一种把微粒联结成一种松散蜘网络状的聚松散蜘网络状的聚集状态。集状态。 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 团团 聚聚 悬浮液中加入非极性油悬浮液中加入非极性油后，促使粒子聚集于油后，促使粒子聚集于油相中形成团，或者由于相中形成团，或者由于大小气泡拱抬，使粒子大小气泡拱抬，使粒子聚集成团的现象。聚集成团的现象。2 2
43、 絮凝与桥联作用絮凝与桥联作用桥联作用 高分子絮凝剂以自己的活性基团与粒子起作用，高分子絮凝剂以自己的活性基团与粒子起作用，象架桥一样，搭在两个或多个粒子上，并从而象架桥一样，搭在两个或多个粒子上，并从而将粒子联接形成絮凝团。将粒子联接形成絮凝团。 絮凝剂的键合作用方式 1 1、静电键合、静电键合 2 2、氢健健合、氢健健合 3 3、共价键合、共价键合 3 3 选择性絮凝选择性絮凝在含有两种或多种矿物组分的悬浮液在含有两种或多种矿物组分的悬浮液中加入絮凝剂，由于各种矿物对絮凝中加入絮凝剂，由于各种矿物对絮凝剂的作用不同，絮凝剂将选择性地吸剂的作用不同，絮凝剂将选择性地吸附于某种组分的粒子表面，
44、促使其絮附于某种组分的粒子表面，促使其絮凝沉降，其余矿物仍保持稳定的分散凝沉降，其余矿物仍保持稳定的分散状态，从而达到分离的目的。状态，从而达到分离的目的。 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为矿物选择性絮凝的五个阶段矿物选择性絮凝的五个阶段 : : 6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为加絮凝加絮凝剂之前之前悬浮浮液中各液中各矿物物组分必分必须充分分充分分散散 加入絮加入絮凝凝剂并并使其充使其充分混匀分混匀弥散弥散 絮凝絮凝剂吸附吸附药剂性性质 加加药方式方式搅拌拌强强度度悬浮液浮液浓度度 避免避免夹杂 根据需要根据需要控制合适控制合适的沉降的沉降时间后后进行行固液分离固液分离选择性絮
45、凝的分离形式（选择性絮凝的分离形式（在矿物加工中的应用在矿物加工中的应用）1 1、浮选选择性絮凝，脱除细粒脉石、浮选选择性絮凝，脱除细粒脉石, ,絮凝沉淀物进行浮选絮凝沉淀物进行浮选分离分离-絮凝脱泥浮选絮凝脱泥浮选2 2、选择性絮凝后用浮选法浮去被絮凝的无用脉石矿物，、选择性絮凝后用浮选法浮去被絮凝的无用脉石矿物，然后再浮选呈分散状态的有用矿物然后再浮选呈分散状态的有用矿物-预先絮凝浮选脱泥预先絮凝浮选脱泥3 3、在浮选过程中用絮凝剂絮凝脉石，然后浮选有用矿物、在浮选过程中用絮凝剂絮凝脉石，然后浮选有用矿物4 4、在浮选前进行粗细粒分级，粗粒浮选，细粒进行选择、在浮选前进行粗细粒分级，粗粒浮
46、选，细粒进行选择性絮凝。性絮凝。3 选择性絮凝6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 颗粒间的作用力颗粒间的作用力范德华力范德华力V VWAWA诱导作用、定向作用、色散作用。诱导作用、定向作用、色散作用。静电力静电力V VERERDLVODLVO理论理论V VT T=V=VERER+V+VWAWAV VT T00，胶体或颗粒以分散，胶体或颗粒以分散( (稳定稳定) )状态存在；状态存在； V VT T00，胶体或颗粒相互凝聚。，胶体或颗粒相互凝聚。 DLVO理论（Derjagin、Landau、Verwey、Overbeek四人提出），是目前对胶体稳定
47、性解释得比较完善的理论。该理论以溶胶粒子间的相互吸引力和相互排斥力为基础，认为当粒子相互接近时，这两种相反的作用力决定了溶胶的稳定性。 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 DLVO理理论认为：1.溶胶粒子溶胶粒子间的相互吸引力是范得的相互吸引力是范得华力，主要力，主要为色散力。胶粒色散力。胶粒中含有大量分子，所以胶粒中含有大量分子，所以胶粒间的引力是各分子所的引力是各分子所贡献的献的总和，和，这种引力与距离的三次方成反比，是一种种引力与距离的三次方成反比，是一种远程作用力。程作用力。2.溶胶粒子溶胶粒子间的排斥是由于的排斥是由于带电胶粒所具有的相同
48、胶粒所具有的相同电荷之荷之间的的斥力，其大小取决于粒子斥力，其大小取决于粒子电荷数目和相互距离。荷数目和相互距离。3.溶胶的溶胶的稳定性取决于胶粒定性取决于胶粒间吸引能和排斥能的吸引能和排斥能的总效效应。当粒。当粒子相互靠近子相互靠近时，如果粒子，如果粒子间的引力大于粒子的引力大于粒子间的排斥力，的排斥力，则溶胶溶胶发生聚沉，是不生聚沉，是不稳定的；反之，溶胶是定的；反之，溶胶是稳定的。当粒子定的。当粒子相互聚集在一起相互聚集在一起时，必，必须克服一定的能克服一定的能垒。6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 同相凝聚当粒子的表面电位符号和当粒子的表面
49、电位符号和大小都相同，即大小都相同，即1=1=2=2=时所产生的凝时所产生的凝聚现象聚现象 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 异相凝聚表面电位不同表面电位不同( (符号或数值不符号或数值不同同) )的异类粒子的异类粒子的凝聚的凝聚 6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 6.5.3 扩展的DLVO理论粒子间相互作用总能量 VHR为水化相互作用排斥能；VHA为疏水相互作用吸引能；VSR为空间稳定化作用能VMn为磁吸引势能。 亲水体系 疏水体系 主要包括内容：主要包括内容： 采用采用扩展的展的DLVO理理论，
50、研究，研究颗粒粒间的疏水力和水化力在流体的疏水力和水化力在流体动力学条力学条件下的相互作用，用件下的相互作用，用总的界面相互作用力曲的界面相互作用力曲线预测细粒粒矿物物间的的选择性凝性凝聚与分散行聚与分散行为； 研究确定研究确定矿粒粒间的的选择性凝聚与界面疏水相互作用力的关系、性凝聚与界面疏水相互作用力的关系、矿粒粒间的的选择性分散与界面水化相互作用力的关系、性分散与界面水化相互作用力的关系、矿粒粒间凝聚、分散速率与界面凝聚、分散速率与界面流体流体动力学相互作用的关系；力学相互作用的关系；确定确定矿粒粒间界面相互作用能量参数，界面相互作用能量参数，计算出算出矿粒粒间疏水或水化相互作用疏水或水化
51、相互作用力曲力曲线，用以，用以预测讨论矿粒粒间的凝聚的凝聚-分散行分散行为； 提出提出粗粒效粗粒效应模型，模型，预测紊流条件下紊流条件下颗粒群相互作用粒群相互作用时，粗粒的，粗粒的载体体-中介中介-助凝作用，并用旋助凝作用，并用旋涡微尺度、微尺度、颗粒雷粒雷诺数及裂解数及裂解频率作率作为模型表征模型表征参数；理参数；理论研究得出研究得出产生粗粒效生粗粒效应的最佳的最佳级配关系；配关系； 细粒粒矿物的界面力理物的界面力理论6.7 6.7 泡泡 沫沫气体分散在液体中的分散的体系，气体分散在液体中的分散的体系，气体是分散相，液本是分散介质气体是分散相，液本是分散介质 纯液体是很液体是很难形成形成稳定
52、泡沫的，因定泡沫的，因为泡沫中作泡沫中作为分散的分散的气体所占的体气体所占的体积百分数一般都超百分数一般都超过了了90%，占极少量的，占极少量的液本作液本作为外相被气泡外相被气泡压缩成薄膜，是很不成薄膜，是很不稳定的一定的一层液液膜，极易破膜，极易破灭。要使液膜。要使液膜稳定，必定，必须加入起泡加入起泡剂。6.6.1 6.6.1 泡沫的形成与稳定泡沫的形成与稳定 6.6.1 6.6.1 泡沫的形成与稳定泡沫的形成与稳定 （1 1）表面粘度）表面粘度 表面粘度表面粘度表面具有固体性质表面具有固体性质添加稳定剂添加稳定剂（2 2）泡沫表面的修复作用）泡沫表面的修复作用表面张力上升，泡沫表面不稳定表
53、面张力上升，泡沫表面不稳定表面活性剂扩散表面活性剂扩散表面张力下降，稳定表面张力下降，稳定（3 3）液膜表面电荷影响）液膜表面电荷影响（4 4）液膜透气性）液膜透气性6.7 6.7 泡泡 沫沫泡沫泡沫稳定性指定性指泡沫生泡沫生成后的成后的持久性，持久性，各种影各种影响而保响而保持不持不变。 泡沫泡沫稳定必定必须具有具有较高高的表面粘度、的表面粘度、很很强强的的“修修复复”能力及能力及表面膜上的表面膜上的电荷排斥力。荷排斥力。 一种有良好的起泡一种有良好的起泡稳泡的表面活性泡的表面活性剂分子必分子必须具具备在吸附在吸附层内内有比有比较强强的相互吸引力，同的相互吸引力，同时亲水基水基团有有较强强的
54、水化性能。的水化性能。 6.6.2 6.6.2 泡沫的应用泡沫的应用（1 1）泡沫浮选）泡沫浮选作为矿石的上浮载体作为矿石的上浮载体（2 2）离子浮选）离子浮选没有固体表面润湿现象没有固体表面润湿现象（3 3）泡沫分离法）泡沫分离法由于分离不同碳氢链长由于分离不同碳氢链长的表面活性剂混合物的表面活性剂混合物（4 4）其）其 他他 泡沫灭火等。泡沫灭火等。6.7.3 6.7.3 消消 泡泡物理法消泡物理法消泡改变产生泡沫的条件，而泡沫的溶液的化学成分改变产生泡沫的条件，而泡沫的溶液的化学成分仍然保持不变的消泡方法，例如可以通过搅拌、仍然保持不变的消泡方法，例如可以通过搅拌、改变温度、改变压力等。
55、改变温度、改变压力等。化学法消泡化学法消泡 在泡沫中加入化学药品，使之与起泡剂发生化学在泡沫中加入化学药品，使之与起泡剂发生化学变化，以达到消泡的目的变化，以达到消泡的目的 消泡剂1 1、醇类：具有分枝结构的醇，如导辛酵、异戊醇等。、醇类：具有分枝结构的醇，如导辛酵、异戊醇等。2 2、脂肪酸及脂肪醋类：如豆油、蓖麻油等天然油脂。、脂肪酸及脂肪醋类：如豆油、蓖麻油等天然油脂。3 3、酰胺类：如二硬脂酸酰乙二胺等多酰胺可用于蒸气、酰胺类：如二硬脂酸酰乙二胺等多酰胺可用于蒸气 锅炉内作为防泡剂。锅炉内作为防泡剂。4 4、磷酸酯类：磷酸三丁酯是最常用的消泡剂。、磷酸酯类：磷酸三丁酯是最常用的消泡剂。5 5、有机硅化合物：主要指烷基硅油，它是高效消泡、有机硅化合物：主要指烷基硅油，它是高效消泡 剂，用量少，其消泡效果就很显著。剂，用量少，其消泡效果就很显著。6 6、其他类：各种卤素化合物，最多的是含氟有机物。、其他类：各种卤素化合物，最多的是含氟有机物。7 7、矿物加工药剂、矿物加工药剂6.7.3 6.7.3 消消 泡泡谢谢、再见
