PAGE192PAGE浮游選礦工程設(shè)計(jì)講義第一章浮選基本原理1．1概述浮選包括泡沫浮選、油團(tuán)浮選、表層浮選和沉淀浮選等，通常所說的浮選，主要是指泡沫浮選。浮選是細(xì)粒和極細(xì)物料分選中應(yīng)用最廣泛的方法。一、浮選及浮選過程浮選：浮游選礦主要指泡沫浮選。是按礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異來分離各種細(xì)粒的方法。浮選過程：在氣、液、固三相體系中完成的復(fù)雜的物理化學(xué)過程。其實(shí)是疏水的有用礦物粘附在氣泡上，親水的脈石礦物留在水中，從而實(shí)現(xiàn)彼此分離?，F(xiàn)代的泡沫浮選過程一般包括以下作業(yè)：①磨礦—即先將礦石磨細(xì)，使有用礦物與其他礦物或脈石礦物解離；②調(diào)漿加藥—調(diào)整礦漿濃度適合浮選要求，并加入所需的浮選藥劑，以提高效率；③浮選分離—礦漿在浮選機(jī)中充氣浮選，完成礦物的分選；④產(chǎn)品處理—浮選后的泡沫產(chǎn)品和尾礦產(chǎn)品進(jìn)行脫水分離。浮選過程基本概念浮選藥劑調(diào)和礦漿的主要目的：是使欲浮礦物表面增高疏水性，或者使不欲浮的礦物表面變得更加親水，抑制它們上浮，或促使氣泡的形成和分散。浮選的基本依據(jù)：礦粒表面性質(zhì)差異。二、浮選發(fā)展簡(jiǎn)介在古老的金銀淘洗加工過程中，人們已認(rèn)識(shí)到利用礦物的天然疏水性或親水性（親油性）的不同來提純礦物原料。浮選作為一種工業(yè)規(guī)模的選礦方法出現(xiàn)，在國(guó)外大約是在19世紀(jì)末葉。在我國(guó)，解放前只有少數(shù)幾座有色金屬和石墨浮選廠。大部分分布在東北和安徽。1、全油浮選法根據(jù)各種礦物親油性及親水性的不同，加大量油類與礦漿攪拌，然后將粘附于油層中的親油礦物刮去，而親水性的礦物仍留在礦漿中，從而達(dá)到分離礦物的目的。早期工業(yè)浮選的先驅(qū)。2、表層浮選法在工業(yè)上的應(yīng)用出現(xiàn)于1892年，將磨礦干粉小心輕輕撒布在流動(dòng)的水流表面，疏水性礦物不易被水潤(rùn)濕依靠表面張力而漂浮水面上，聚集成薄層，成為精礦；易被水潤(rùn)濕的親水性脈石流入水中作為廢棄尾礦排出。3、泡沫浮選法1877年出現(xiàn)選別石墨的泡沫浮選專利，水煮沸水蒸氣氣泡。1886年出現(xiàn)化學(xué)法產(chǎn)生氣泡進(jìn)行浮選專利，氣泡作為載體。20世紀(jì)初，出現(xiàn)原始的泡沫浮選法，使浮選法向前推進(jìn)一步，并出現(xiàn)了許多形式的泡沫浮選法。（1）氣體浮選法（2）電解浮選法（3）真空浮選法（4）正壓力浮選法（5）機(jī)械充氣攪拌浮選法4、藥劑在浮選法發(fā)展過程中的作用在浮選法發(fā)展過程中，藥劑的應(yīng)用和發(fā)展起了巨大的作用。5、浮選應(yīng)用的發(fā)展各類浮選藥劑的發(fā)展與生產(chǎn)實(shí)踐中的具體應(yīng)用，以及浮選工藝的新發(fā)展，使浮選效率大為提高，使浮選的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大；由于浮選設(shè)備類型增多，設(shè)備不斷更新且日益大型化，浮選廠的規(guī)模越來越大，處理礦量日趨增多。此外，浮選生產(chǎn)的發(fā)展和近代測(cè)試在浮選理論研究中的應(yīng)用，致使對(duì)許多理論問題的認(rèn)識(shí)日益深化。三、浮選在礦物加工業(yè)中的作用與意義1、浮選在礦物加工業(yè)中的重要性（1）浮選的適應(yīng)性強(qiáng)（2）浮選的效率高，且適于處理細(xì)物料（3）有利于對(duì)礦產(chǎn)資源的綜合回收2、浮選法的缺點(diǎn)主要是成本高，易污染礦山\環(huán)境（1）需要較細(xì)的磨礦—粒度細(xì)化（2）使用各類藥劑（3）影響因素多，操作控制動(dòng)手技術(shù)要求較高（4）產(chǎn)品脫水率較低，過程復(fù)雜。1．2固、液、氣各相性質(zhì)浮選是一個(gè)包括氣、固、液三相的系統(tǒng)，浮選是在該體系中完成的復(fù)雜的物理化學(xué)過程。其中：固相是被分選的礦物；液相為分選介質(zhì)，主要是水；氣相是為了形成氣泡，攜帶礦粒。礦物浮選是一種多相非均勻體系，其中的礦物為固相、水為液相、氣泡為氣相。在這個(gè)非均勻體系內(nèi)，固相、液相、氣相的界面性質(zhì)，各相的相互作用以及浮選藥劑在這些相界面上所產(chǎn)生的效應(yīng)，取決于這些相的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而決定了浮選過程進(jìn)行的方向和速度。在礦物的浮選過程中，固相是分選對(duì)象，液相是分選介質(zhì)，氣相是分選載體。本章重點(diǎn)學(xué)習(xí)浮選各相的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。1．2．1固相的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)自然界礦物按工業(yè)用途分為兩大類：一類是工業(yè)礦物（NaCl），另一類是能源礦物（煤）。前者絕大多數(shù)是晶體礦物，后者則為非晶體礦物。一、礦物晶體的斷裂面用浮選法分離固相（即各種礦物）時(shí)，通常首先必須進(jìn)行破碎和磨細(xì)，使礦石中的目的礦物達(dá)到或接近單體解離程序以及獲得適于泡沫浮選所要求的適宜粒度，以便能有效的進(jìn)行浮選。在破碎和磨細(xì)的過程中，礦物受到外加機(jī)械力的作用，晶體內(nèi)連結(jié)質(zhì)點(diǎn)間的部分鍵力受到破壞（“打斷“），隨之出現(xiàn)新的不規(guī)則“斷口“或比較平滑的“解離面“，二者合稱為礦物晶體的斷裂面。解離面：嚴(yán)格沿著一定結(jié)晶方向碎裂成比較平滑的礦物表面。斷口：不按一定結(jié)晶方向碎裂所形成的凸凹不平的礦物表面。影響斷裂的因素：（1）內(nèi)因：是礦物的晶體結(jié)構(gòu)決定的因素，礦物破碎時(shí)沿著晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)鍵合力最弱的面網(wǎng)之間發(fā)生斷裂。（2）外因：即破碎磨細(xì)礦石所施加外力的性質(zhì)以及力的大小和作用方向等。外力作用具有復(fù)雜性。二、礦物的晶體結(jié)構(gòu)晶體化學(xué)中根據(jù)晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)和鍵的性質(zhì)將礦物晶體分為四類：1、離子晶體2、分子晶體3、原子晶體4、金屬晶體三、礦物晶體表面的不飽和鍵力1、不飽和鍵力的起源及不飽和程度組成礦物晶體的質(zhì)點(diǎn)不僅按一定空間幾何圖形進(jìn)行有序排列，而且通過某種鍵力使各頂點(diǎn)彼此聯(lián)結(jié)在一起。位于晶體表面與位于晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)彼此所處狀態(tài)則不盡相同。內(nèi)部的均處于平衡，斷裂面上質(zhì)點(diǎn)具有不飽和鍵力，且因位置不同，鍵力的不飽和程度也很不相同，顯示出不同的吸附能力和作用活性。特別是礦石經(jīng)破碎細(xì)磨后，比表面積隨之增大，所形成的棱角增加更多，形成的吸附其它物質(zhì)的“活性中心”更多，因些礦石磨細(xì)越細(xì)，吸附能力和作用活性也越強(qiáng)烈。2、礦物表面不飽和鍵力的類型及其與水分子的作用浮選工作者最關(guān)心的是礦物表面被水潤(rùn)濕的性質(zhì)，此性質(zhì)與礦物表面不飽和鍵力的類型有關(guān)。（1）強(qiáng)鍵合力：共價(jià)鍵、離子鍵、金屬鍵斷裂面上的質(zhì)點(diǎn)以此鍵，具有較強(qiáng)的極性和化學(xué)活性，極性表面，對(duì)偶極水分子有較強(qiáng)的吸引力，易被水潤(rùn)濕，親水性強(qiáng)天然可浮性差。此表面親水表面。天然可浮性差。（2）弱鍵合力：斷裂面呈現(xiàn)的不飽和鍵力主要為分子間力，極性較小，稱為非極性表面，與偶極水分子的作用較弱，不易被水潤(rùn)濕，表現(xiàn)疏水易向氣泡吸附，天然可浮性較好。四、礦物表面的不均勻性1、礦物表面的凹凸不平以及棱角等表面缺陷此宏觀的不均勻性還包括孔隙和裂縫，直接影響表面能和作用活性，影響表面親水性，可浮性。2、礦物晶體本身的雜質(zhì)雜質(zhì)缺陷。3、礦物晶格缺陷。4、礦物表面化學(xué)的不均勻性。五、煤的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、煤的基本組成2、煤的結(jié)構(gòu)模型3、煤的性質(zhì)（1）組成不均一;（2）煤的主體是多苯芳香核；（3）在芳香核上含有數(shù)量不等的側(cè)鏈；（4）煤的結(jié)構(gòu)中含有一定數(shù)量的礦物質(zhì)；（5）煤的表面上含氧官能團(tuán)和無機(jī)礦物質(zhì)，親水性；（6）煤的變質(zhì)程度對(duì)煤的可浮性有很大影響；（7）煤易氧化1．2．2液相結(jié)構(gòu)和性質(zhì)浮選是一種濕法分選過程，水及水中溶解的各種離子對(duì)礦物的表面性質(zhì)、浮選藥劑的物理化學(xué)性質(zhì)都有極大的影響。本節(jié)重點(diǎn)：液體的一般性質(zhì)和水的基本性質(zhì)。一、液體中質(zhì)點(diǎn)排列的近程有序性在每個(gè)分子周圍由于分子間力的作用，其它分子可以出現(xiàn)類似晶體的有規(guī)則排列。而隨距離增大，逐漸破壞直至消滅。即液體中分子有規(guī)劃排列僅限于近程，近程有序。因此，液體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)分布是介于完全不規(guī)則（即氣態(tài)）和完全規(guī)則（即混合態(tài)）之間的一種中間過渡狀態(tài)。促使液體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生近程有序性的作用力比較復(fù)雜。此不作深究。二、液體的表面張力和表面能上節(jié)講，固體表面的質(zhì)點(diǎn)和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所處環(huán)境狀態(tài)不同，能量狀態(tài)亦不盡相同，液體也有類似情況。液體分子間存在著很大的內(nèi)聚力（引力）。液體內(nèi)部的任一分子，各種引力相互補(bǔ)償，合力為零。而液體表面層的分子，由于氣體內(nèi)不受引力的作用，使其所受到的向內(nèi)部的引力不能得到補(bǔ)償，形成合力P。在液體表面形成了一層向下擠壓的表面膜，以縮小表面，即形成表面引力。一個(gè)分子如果要從液體內(nèi)部遷移到液體表面，必須克服液體內(nèi)部的合力。因此，液面上的分子比液體內(nèi)部的分子具有過剩的能量，即為表面自由能（表面能成界面能）。表面能等于液體內(nèi)部分子遷移到表面并把位于表面分子移開所消耗的功，也就是增加液體單位新表面所需消耗的功。由于增加體系的表面需要作功，需要增加體系的總能量，根據(jù)能量最小原理，液體盡可以能收縮，以減少自己的表面積。表面張力與單位面積上表面能（比表面能）的數(shù)值相等，但單位不同。表面張力δ：N/cm表面能J/cm2.δ.γ，設(shè)一液體的表面積S，總表面的自由能w＝δS。三、水分子的結(jié)構(gòu)及基本性質(zhì)分子式：H2O結(jié)構(gòu)：三個(gè)原子核構(gòu)成兩個(gè)質(zhì)子為底的等腰三角形。氧原子的兩個(gè)雜化軌道與氫成鍵，形成兩個(gè)正電中心。而兩個(gè)獨(dú)對(duì)電子不成鍵，形成兩個(gè)負(fù)電中心。構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu)。電荷集中于四面體的四個(gè)頂部“四極”。偶極：正、負(fù)電荷中心較遠(yuǎn)，使水分子里具有較強(qiáng)的偶極矩。屬?gòu)?qiáng)極性分子。稱水分子為水偶極子?；拘再|(zhì)：（1）4℃時(shí)水的密度最大。4℃為略高于冰點(diǎn)；（2）具有很高的價(jià)電常數(shù)78.5；（3）具有很高的溶解能力；（4）本身導(dǎo)電率低，但對(duì)其它化合物有較大的電離能力；（5）有較強(qiáng)的偶極矩，水分子之間締合作用強(qiáng)；（6）有形成氫鍵的特性。四、水對(duì)浮選過程的影響1、水分子之間的締合作用（1）氫鍵締合由于水分子的四極結(jié)構(gòu)，每個(gè)分子都能和鄰近的四個(gè)水分子通過氫鍵締合形成四面體籠架（腔架）結(jié)構(gòu)，此外還有“固體水冰的結(jié)構(gòu)”和“閃動(dòng)簇團(tuán)”模型。這些特征對(duì)浮選過程均有影響。以后再講。（2）偶極締合水偶極子的單分子締合，在定向效應(yīng)，色散效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)作用下，水分子締合。即分子按一定形式相互聚合成聚合體。2、水分子與礦物表面的作用水分子是強(qiáng)極性分子，即可以和極性表面作用，作用的結(jié)果是礦物表面水化或濕潤(rùn)，嚴(yán)重影響礦物與氣泡的接觸過程。3、水的溶解能力水的溶解能力在浮選過程中是有相當(dāng)重要的作用，從而改變礦物表面的化學(xué)組成、界面電性及液相的化學(xué)組成，近而改變礦物在浮選過程中的行為。溶解過程是復(fù)雜過程，并伴隨著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，所以在浮選過程中應(yīng)非常注意水對(duì)礦物的作用、水質(zhì)情況及其離子對(duì)浮選的影響。影響溶解的因素較多，液體中的離子組成，溫度及粒度等。1．2．3氣相及其性質(zhì)浮選中所用的氣相主要是空氣，起到載體作用。一、空氣的組成及溶解度空氣是混合物，典型的非極性物質(zhì)，是有對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。易和非極性表面結(jié)合。21％O2、78％N2、0.9％Ar(氬)、0.04%CO2及少量的其它氣體和水蒸氣。水中溶解度順序CO2>O2>Ar>N2空氣在礦漿中的溶解度與壓力、溫度和水中溶解的其他物質(zhì)的濃度有關(guān)。對(duì)浮選有意義的是壓力與溶解度的關(guān)系。享利定律:溫度一定，混合氣體中的每一組分的溶解度，隨著其分壓的增加而增加。溶解度q＝KP。溫度與溶解度的關(guān)系：q=KT-1。其他物質(zhì)的濃度與q的關(guān)系：q=KC-1。二、氣相在浮選中作用與影響（1）載體作用：主要組分能活躍地被吸附在礦物表面產(chǎn)生特殊作用，并直接影響礦粒的可浮性。（2）活化劑作用：其中最活躍的是氧。

1.3相界面性質(zhì)與可浮性浮選原理主要包括礦物表面的潤(rùn)濕性、界面現(xiàn)象、吸附現(xiàn)象和氣泡的礦化過程，其中最重要的是礦物表面的潤(rùn)濕性，它包括礦物的潤(rùn)濕性、潤(rùn)濕接觸角潤(rùn)濕阻滯、接觸角的測(cè)定和氣泡礦化的熱力學(xué)。1．3．1潤(rùn)濕性、水化現(xiàn)象與可浮性一、礦物的潤(rùn)濕性1.潤(rùn)濕現(xiàn)象：潤(rùn)濕是自然界中常的現(xiàn)象，是由于液體固體表面排擠，而在固體表面所產(chǎn)生的一種界面作用。易被潤(rùn)濕的表面稱為親液（水）表面，其礦物稱為親液（水）礦物；反之稱為疏液（水）表面，疏液（水）礦物。潤(rùn)濕性是表征礦物表面重要的物理化學(xué)特征之一，是礦物可浮性好壞的直觀標(biāo)志，取決于礦物表面不飽和鍵力與偶極水分子相互作用的強(qiáng)弱。2.潤(rùn)濕現(xiàn)象在浮選中意義：礦物表面潤(rùn)濕性及其調(diào)節(jié)是實(shí)現(xiàn)各種礦物浮選可分離的關(guān)鍵，所以了解和掌握礦物表面潤(rùn)濕性的差異，變化規(guī)律以及調(diào)節(jié)方法對(duì)浮選原理及實(shí)踐均有重要意義。目前，人為改變調(diào)節(jié)潤(rùn)濕性（可浮性）的方法有兩大類：物理方法和化學(xué)方法。3、潤(rùn)濕的接觸角潤(rùn)濕性的度量用接觸角測(cè)量法和潤(rùn)濕測(cè)定法，常用接觸角θ。三相潤(rùn)濕周邊：當(dāng)氣泡附著浸入水中的礦物表面，達(dá)到潤(rùn)濕平衡時(shí)，氣泡在礦物表面所形成三相接觸點(diǎn)圍成的周邊。（變化平衡）接觸角：過三相潤(rùn)濕周邊上任一點(diǎn)P作氣液界面的切線δAW，與固液界面δSW之間所形成的包括液相的夾角θ。接觸角θ的大小與接觸的三相界面所具有的各界面張力有關(guān)，當(dāng)各界面張力相互作用達(dá)到平衡時(shí)，有接觸角是三相界面張力的函數(shù)。說明：不僅與礦物表面性質(zhì)有關(guān)，而且與液相、氣相的界面性質(zhì)有關(guān)。凡能引起改變?nèi)魏蝺上嘟缑鎻埩Φ囊蛩囟伎梢杂绊懙V物表面的潤(rùn)濕性。當(dāng)θ>90o時(shí)，δSW>δAW礦物表面不易被水潤(rùn)濕，具有疏水表面，其礦物具有疏水性,可浮性好。當(dāng)θ<90o時(shí)，δSW<δAW礦物表面易被水潤(rùn)濕，具有親水表面，其礦物具有親水性，可浮性差。因此，對(duì)礦物的潤(rùn)濕性與可浮性的度量可定義為：潤(rùn)濕性=cosθ?？筛⌒?1-cosθ。4、潤(rùn)濕阻滯（1）.潤(rùn)濕阻滯:潤(rùn)濕過程中，潤(rùn)濕周邊展開或移動(dòng)受到阻礙，使平衡接觸角發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為潤(rùn)濕阻滯。其影響因素：潤(rùn)濕順序、礦物表面組成、化學(xué)成分、不均勻性、粗糙度及礦物表面潤(rùn)濕性等。潤(rùn)濕阻滯的兩種阻滯效應(yīng)：水排氣和氣排水時(shí)的阻滯效應(yīng)。①水排氣時(shí)的阻滯效應(yīng):

水分子與礦物表面間存在磨擦力φ1.

圖中若，水滴繼續(xù)擴(kuò)展，處于平衡狀態(tài)時(shí)：

所以:θ1>θ,cosθ1<cosθ.

②氣排水時(shí)阻滯效應(yīng):

氣泡在浸在水中的礦物表面展開，氣體分子與礦物表面間的磨擦力為φ2.

因φ2很小，θ2≈θ，所以θ2<θ,cosθ2>cosθ.

③動(dòng)態(tài)阻滯效應(yīng):

當(dāng)平板傾斜便水滴近于能沿斜面流動(dòng)。出現(xiàn)前角θ1>θ，后角θ2<θ，前角水排氣，后角為氣排水，θ1>θ>θ2.（2）.潤(rùn)濕阻滯對(duì)浮選的影響:浮選過程中，礦粒向氣泡附著時(shí)，屬于氣排水，即在礦物本身可浮性不變的情況下，附著過程難，對(duì)浮選不利。而礦粒從氣泡上脫落時(shí)，屬于水排氣，使水難于從礦物表面將氣泡排開，防止礦粒從氣泡上脫落，對(duì)浮選有利。二、礦物表面的水化作用1.水化作用：水分子的定向排列，形成水化層。離子的水化作用：水分子在離子表面的定向排列。礦物表面的水化作用：水分子在礦物表面的定向排列。2.水化作用的原理：（1）礦物表面不飽和鍵的性質(zhì)：離子、共價(jià)、分子鍵。（2）礦物表面不飽和鍵的鍵能：礦物表面的極性。（3）極性礦物表面水化作用強(qiáng)，水化層厚，水分子排列緊密；非極性礦物表面水化作用弱，水化層薄，水分子排列稀疏。3.水化層的結(jié)構(gòu)：擴(kuò)散結(jié)構(gòu)：水化層內(nèi)水分子的定向排列程度實(shí)隨著礦物表面的距離增大而逐漸減弱。水化層是介于礦物表面和普通水之間的過渡區(qū)域，類似固體表面的延續(xù)。4.水化層的性質(zhì)：（1）粘度比普通水大；（2）穩(wěn)定性高；（3）具有一定的能量；（4）溶解能力降低。

5.水化作用對(duì)可浮性的影響：（1）水化作用與礦物表面的潤(rùn)濕性一致，與可浮性相反。（2）礦物表面的水化性不僅取決于礦物表面晶格本身的特點(diǎn)，而且也取決于礦物表面所吸附的分子或離子的性質(zhì)。6.水化作用對(duì)煤泥浮選的影響：煤表面非極性，疏水，親氣，水化作用弱，浮選時(shí)進(jìn)入泡沫產(chǎn)品。矸石極性表面，親水，水化作用強(qiáng)，浮選時(shí)留在礦漿中，從而實(shí)現(xiàn)煤泥中煤粒和矸石顆粒的分離。1．3．2礦物表面電性與可浮性1.液氣界面的荷電液氣界面吸附表面活性離子，使液氣界面的吸附的正負(fù)離子濃度不等，從而帶上電荷，多數(shù)帶負(fù)電。在浮選過程中，氣液界面吸附表面活性離子為最常見的現(xiàn)象。例：

2.固液界面荷電（電性起因）（1）離子的選擇性吸附礦物表面和水對(duì)不同離子的親合力不同，導(dǎo)致礦物表面對(duì)電解質(zhì)溶液中正負(fù)離子的不等量吸附,促使礦物表面帶電。A、溶液中，正負(fù)離子的數(shù)量，過量的離子容易吸附。B、礦物表面本身的電性，反號(hào)離子容易吸附。C、正負(fù)離子的水化作用不同，被吸附的趨勢(shì)不同。（2）礦物表面組分的選擇性解離A、組成固體的正負(fù)離子在介質(zhì)中的溶解能力常常不同。B、部分礦物和水作用后，在兩相界面上生成新的物質(zhì)，界面電性與生成的新產(chǎn)物有密切關(guān)系。例如：石英帶負(fù)電。晶格破裂：

水解生成類硅酸產(chǎn)物：

解離帶負(fù)電：（3）礦物晶格缺陷（取代）由于礦物破裂，缺乏某種離子，或非等量的類質(zhì)同像替換，也促使礦物表面的電荷不平衡,進(jìn)而使礦物表面荷電。（4）吸附和電離3．雙電層結(jié)構(gòu)及電位（1）雙電子層的結(jié)構(gòu)礦物表面在溶液中荷電以后，由于靜電力的作用，吸引水溶液中符號(hào)相反的離子與之配衡,于是在礦物表面形成雙電層。模型的演變歷史：①平板雙電子層模型：強(qiáng)調(diào)離子環(huán)境的穩(wěn)定性，視為平板電容器，適用于金屬或高濃度鹽類。②擴(kuò)散雙電層模型：過份強(qiáng)調(diào)離子的移動(dòng)性，分內(nèi)層和擴(kuò)散層。③電子層模型（Stern）：內(nèi)層、斯特恩層、擴(kuò)散層。（2）雙電子層中的電位①表面總電位ψ0.荷電表面所具有的電位，是礦物表面與溶液間的總電位差，對(duì)于導(dǎo)體或半導(dǎo)體礦物，可以制成電極測(cè)出ψ0。不導(dǎo)電的礦物，可以用溶液中定位離子的活度進(jìn)行計(jì)算。

一般氧化物，以H+或OH-離子為定位離子，n=1，氧化礦物表面總電位：

②電動(dòng)電位ξ--Zeta電位和Stern電位ψδ.滑動(dòng)界面上的電位和溶液內(nèi)部的電位差，稱ξ電位。Stern界面（緊密層）與溶液之間的電位差，稱Stern電位，電動(dòng)電位在浮選理論研究上有很大的實(shí)用意義。③零電點(diǎn)和等電點(diǎn)A．零電點(diǎn)PZC或ZPC:礦物表面靜電荷為零時(shí)，溶液中定位離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)值。如定位離子為H+或OH-，則ψ0=0時(shí)的PH值即為零電點(diǎn)。B．等電點(diǎn)PZR或IEP:電動(dòng)電位為零時(shí)，溶液中電解質(zhì)濃度的負(fù)對(duì)數(shù)值?；蛉芤旱腜H值。PZR與溶液PH值有關(guān),也和產(chǎn)生特性吸附的離子濃度有關(guān)。在體系中不在特性吸附時(shí)，ξ=0，電荷密度也為零，PZC＝PZR.4.雙電層的影響因素、電位曲線及調(diào)節(jié)（1)雙電層的影響因素①雜質(zhì)元素的特性吸附：雜質(zhì)元素：主要是指無機(jī)鹽類，重點(diǎn)影響電動(dòng)電位。影響規(guī)律：A、陽(yáng)離子價(jià)數(shù)越高，電動(dòng)電位降低越明顯。B、價(jià)數(shù)相同，體積越大，影響越明顯。C、多數(shù)情況下，陽(yáng)離子能使零電點(diǎn)增高；陰離子能使零電點(diǎn)降低。D、有機(jī)極性分子能使PZC漂移，其性質(zhì)決定漂移方向，濃度決定漂移尺寸。②溫度的影響：多數(shù)礦物能隨溫度增高PZC降低。③固體含量的影響：隨溫度增高而增大。（2)電位曲線：電位曲線：雙電層內(nèi)電位隨礦物表面的距離變化的關(guān)系曲線。①內(nèi)層定位離子吸附，改變?chǔ)?和ξ.（a）②溶液中離子吸附，改變?chǔ)?，不改變?chǔ)?.(b)③反號(hào)離子過量吸附，改變?chǔ)?和ξ，ψ0與ξ符號(hào)相反.(c)④當(dāng)定位離子為H+或OH-時(shí)，溶液PH值變化，同時(shí)改變?chǔ)?和ξ。（3）雙電層的調(diào)節(jié)：溶液中加入不同特性、產(chǎn)生不同離子的電解質(zhì)、表面活性物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)等，利用產(chǎn)生陰陽(yáng)離子在雙電層不同區(qū)域的吸附，改變雙電層的電位曲線，影響固體表面的電性質(zhì)。5.礦物表面電性與礦物的可浮性（1）礦物表面性與潤(rùn)濕性的關(guān)系。零電點(diǎn)PZC時(shí)，接觸角最大，礦物表面帶電，θ變小，潤(rùn)濕性變好，可浮性變差。（2）雙電層及電動(dòng)電位對(duì)浮選的影響（零電點(diǎn)電動(dòng)電位與礦物浮選效應(yīng)）①雙電層對(duì)藥劑在礦物表面物理吸附的影響：物理吸附是靜電吸附。②礦物表面雙電層對(duì)礦物懸浮液絮凝和分散的影響：降低、壓縮電位，使礦物懸浮物絮凝失穩(wěn)。升高、擴(kuò)大雙電層，使礦物懸浮物分散穩(wěn)定。③雙電層對(duì)細(xì)泥在礦粒上面覆蓋的影響：細(xì)泥通常帶負(fù)電，礦粒帶正電，即可以被覆蓋。④電動(dòng)電位與浮選活性之間的關(guān)系：隨礦物電動(dòng)電位降低，礦物的可浮性提高，浮選效果變好。可用藥劑與礦物作用前后電動(dòng)電位差來評(píng)價(jià)礦物浮選活性的改變。ξ差越大，藥劑作用越好，浮選活性提高越大。

1.3.3吸附現(xiàn)象與可浮性一、吸附及對(duì)浮選的意義：1.概念：吸附：是液體（或氣體）中某種物質(zhì)在相界面上產(chǎn)生濃度增高或降低的現(xiàn)象。正吸附：當(dāng)加入某種物質(zhì)后，使溶液表面能降低，表面層溶質(zhì)的濃度大于溶液內(nèi)部的濃度，濃度增高現(xiàn)象。該物質(zhì)稱為表面活性劑。負(fù)吸附：當(dāng)加入某種物質(zhì)后，使溶液表面能增高，表面層溶質(zhì)的濃度小于溶液內(nèi)部的濃度，濃度降低現(xiàn)象。該物質(zhì)稱為非表面活性劑。吸附量：一定溫度下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，單位面積上所吸附的吸附質(zhì)的摩爾數(shù)，常用“?！北硎?。2.意義：吸附是浮選過程中，相間相互作用的一種主要形式，此外還有吸收，粘附和多相化學(xué)反應(yīng)。研究浮選過程中的吸附現(xiàn)象，對(duì)探索浮選理論和指導(dǎo)浮選實(shí)踐均有重要意義。二、吸附類型：吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。兩者區(qū)別：吸附基面上的化學(xué)質(zhì)點(diǎn)與吸附質(zhì)之間是否發(fā)生化學(xué)鍵的結(jié)合。凡由化學(xué)鍵力引起的吸附稱為化學(xué)吸附；凡由分子鍵力引起的吸附稱為物理吸附。物理吸附：分子吸附，雙電層擴(kuò)散層吸附，半膠束吸附?；瘜W(xué)吸附：離子吸附，雙電層內(nèi)層吸附和特性吸附。1.分子吸附:溶液中被溶解的溶質(zhì),以分子形式吸附到固液，氣液等相界面上，稱為分子吸附。吸附的結(jié)果不改變礦物表面電性。2.離子吸附：溶質(zhì)離子在礦物表面吸附，稱為離子吸附。（1）定位吸附：定位離子在定位層發(fā)生的吸附，具有強(qiáng)的選擇性和無取代性，結(jié)果改變電性。（2）交換吸附：一種離子交換礦物表面的另一種離子而吸附在礦物表面上。定位吸附和交換吸附經(jīng)常同時(shí)發(fā)生，常在礦物表面生成不溶性鹽類，可以改變礦物表面的電性（包括數(shù)量和符號(hào)）。3.雙電層的吸附：（1）雙電層內(nèi)層吸附定位吸附（2）雙電層外層吸附：緊密層吸附：靜電力、范德華力和化學(xué)鍵力。擴(kuò)散層吸附：靜電力。4.半膠束吸附：長(zhǎng)烴鏈非極性端在范德華力的作用下，發(fā)生締合作用，形成類似膠體的結(jié)構(gòu)。5.特性吸附：雙電層吸附中除靜電吸附以外的吸附。對(duì)溶液中某種組分有特殊的親合力。三、氣液界面的吸附現(xiàn)象起泡劑是一種表面活性物質(zhì)，在氣液界面上呈單分子層定向吸附,分子中非極性基透過界面穿過氣相，而極性基留在液體中。非極性基以范德華力相互作用，極性基互相排斥，又與水偶極子相互吸引。吸附方程（自學(xué)），服從吉布斯吸附方程。四、固液界面的吸附現(xiàn)象1．吸附劑、吸附質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和相互接觸的活性質(zhì)點(diǎn)數(shù)。（1）浮選過程中，礦物作為吸附劑，氣體或溶劑作為吸附質(zhì)。規(guī)律：A、極性吸附劑易吸附極性吸附質(zhì)或電解質(zhì)離子。B、非極性吸附劑易吸附非極性吸附質(zhì)。（2）凡能使固液界面自由能降低得越多的溶質(zhì)，被吸附量也越多。（3）溶解度較小的溶質(zhì)較易被吸附。（4）同一礦物可能是有不同的吸附性能。（5）溫度有影響，吸附放熱，溫升，吸附量降低。2.吸附方程（自學(xué)）3.藥劑在礦物表面吸附的類型（1）按礦物表面吸附產(chǎn)物的形態(tài)分類：分子吸附、離子吸附、（半）膠束吸附。（2）按吸附作用進(jìn)行的方式分類：交換吸附、競(jìng)爭(zhēng)吸附、特性吸附。（3）按離子在雙電層內(nèi)吸附的位置分類：雙電層內(nèi)、外層吸附。（4）按吸附質(zhì)與吸附劑之間的作用屬性分類：物理、化學(xué)吸附。4.幾點(diǎn)補(bǔ)充（1）同一系統(tǒng)中物理、化學(xué)吸附并存，且不相互排斥。（2）隨條件的變化，兩者可能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。（3）化學(xué)吸附當(dāng)條件適合時(shí)，可發(fā)展成表面化學(xué)反應(yīng)。（4）物理吸附是“非定點(diǎn)”性質(zhì)的吸附，作用缺乏選擇性；化學(xué)吸附是“定點(diǎn)”性質(zhì)的吸附，作用是有選擇性的。（5）礦物表面除吸附溶質(zhì)外還可吸附溶劑，各組分間存在相互作用和競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致固—液吸附的復(fù)雜化。（6）速度較慢，需要一定的接觸作用時(shí)間礦漿準(zhǔn)備。5.固液界面的吸附現(xiàn)象固體表面所發(fā)生的水化、電學(xué)性質(zhì)均是吸附現(xiàn)象的結(jié)果。物理吸附：靜電力或范德華力，比如：水化。特性吸附：物理性質(zhì)的特性吸附；化學(xué)性質(zhì)的特性吸附?；瘜W(xué)吸附：分子吸附和離子吸附。固液界面的吸附服從蘭格繆爾吸附方程。五、液液界面的吸附現(xiàn)象兩種互不相溶的液體，存在液液界面。浮選過程中有價(jià)值的是油和水進(jìn)行乳化。此混合液經(jīng)過攪拌形成O/W或W/O型乳狀液。從分選和分離角度上看，O/W型是油浮選、球團(tuán)浮選和乳化浮選的基本形式。在泡沫浮選中，O/W型是礦漿中烴類油浮選劑分布存在的基本形態(tài)。浮選藥劑的乳化處理方法較多，但添加表面活性劑來降低油水界面自由能，可以獲得分散度適宜和穩(wěn)定性較高的乳狀液。油水界面吸附層的結(jié)構(gòu)：該系統(tǒng)由三個(gè)獨(dú)立的相構(gòu)成：油、水和中間相。中間相是表面活性劑和助劑吸附層，兩側(cè)表面張力不同即為雙重膜（發(fā)生彎曲），油相向中間層滲透使其膨脹而滲透深度為4/5雙重膜的厚度。水分子和反離子進(jìn)入中間相的1/5厚度處。由于在中間內(nèi)包含著多組分，又稱混合膜。油水的平面吸附層，在壓力梯度和油的浸透作用下，使膨脹延伸到油邊和水邊使壓力相等，同時(shí)出現(xiàn)曲率而形成球形乳滴。1.4氣泡的礦化過程氣泡的礦化過程是指礦漿中被浮目的礦物有選擇地向氣泡粘附，形成礦粒--氣泡集合體的一種過程。顆粒附著在氣泡上的現(xiàn)象稱為氣泡的礦化，附著顆粒的氣泡為礦化氣泡。實(shí)際浮選過程的組成：四階段：接觸，粘著，升浮和泡沫層形成。在此四個(gè)階段中，前兩者為氣泡的礦化過程。其方式有碰撞礦化和析出礦化。兩者可能同時(shí)發(fā)生，形成聯(lián)合的氣泡礦化方式。氣泡礦化過程很復(fù)雜，根據(jù)物理化學(xué)原理，可運(yùn)用熱力學(xué)方法和動(dòng)力學(xué)方法研究。熱力學(xué)是一種宏觀方法，可用于判斷氣泡礦化進(jìn)行可能性。動(dòng)力學(xué)研究則可用于解釋氣泡礦化過程的機(jī)理過程的實(shí)質(zhì)、影響因素、實(shí)現(xiàn)條件以及過程的速度等。氣泡礦化過程動(dòng)態(tài)演示一、氣泡礦化過程的熱力學(xué)分析原理：熱力學(xué)第二定律。1.碰撞礦化體系自由能變化：假設(shè)：礦粒和氣泡附著面積為1個(gè)單位（1cm2）。附著前體系自由能：附著后體系自由能：自由能變化：結(jié)論：通過分析，疏水礦物能與氣泡粘附，親水礦物不能。討論：（1）δAW值愈低，ΔE愈小，粘附可能性降低與實(shí)際有誤。（2）碰撞方法和流態(tài)也有影響。（3）接觸角的不確定性。（4）礦粒和氣泡的水化性的影響。2.析出礦化的熱力學(xué)分析假設(shè)礦物表面析出的氣泡比礦物表面小得多。而且礦物表面平坦，析出礦化體系自由能變化

注：S1=2πr(r+rcosθ)、S2=πr2sin2θ討論：（1）設(shè)K=2+cosθ+sin2θcosθ，K、θ關(guān)系：θ增大，K減小。（2）δAW不變，ΔE、K關(guān)系：K減小，ΔE增大。（3）θ不變，δAW、ΔE關(guān)系：δAW減小，ΔE增大。結(jié)論：隨著潤(rùn)濕接觸角的增大，值越小，體系自由能升高越小，微泡析出越容易。即從理論上得出微泡能在已此為疏水礦物表面析出。析出礦化無原則要外界作功，提高選擇性。二、氣泡礦化過程的動(dòng)力學(xué)分析1.礦粒與氣泡的相互接近和碰撞：起因：浮選機(jī)的激烈攪拌，礦漿中的氣泡向上升浮和礦粒向下沉降產(chǎn)生相界面間表面力場(chǎng)的作用。影響碰撞幾率因素：被浮礦物數(shù)量、氣泡數(shù)量和表面積攪拌強(qiáng)度、礦化途徑及方式等。2.水化層薄化和破裂：礦物表面和氣泡表面均有水化層，水化層薄化和破裂（或局部破裂）需消耗一定的能量，引起整個(gè)自由能發(fā)生變化。（1）強(qiáng)水化性礦物表面排除水化膜時(shí)，系統(tǒng)自由能的變化。（2）中等水化性礦物表面排除水化膜時(shí)自由能的變化。（3）弱水化性礦物排除水化層時(shí)，系統(tǒng)自由能的變化。3.氣泡礦化途徑：途徑：碰撞礦化、析出礦化。礦化形態(tài)：?jiǎn)闻莸V化、群泡礦化、氣絮團(tuán)。4.誘導(dǎo)時(shí)間：從碰撞到發(fā)生附著瞬間，完成水化層薄化、破裂、三相潤(rùn)濕周邊的擴(kuò)展以及顆粒穩(wěn)定地粘附于氣泡之上四個(gè)過程的時(shí)間。接觸時(shí)間：在顆粒和氣泡的附著中，顆粒和氣泡碰撞開始到顆粒從氣泡上脫落這段時(shí)間。附著的條件：誘導(dǎo)時(shí)間＜接觸時(shí)間。影響因素：（1）浮選藥劑；（2）粒度；（3）氣泡的尺寸；（4）顆粒物理性質(zhì)。5.礦粒在氣泡表面粘附：（1）影響因素：礦物粒度與固著機(jī)率：礦粒脫落力以及表面疏水性的強(qiáng)弱與固機(jī)率：設(shè)：在靜水中礦粒與氣泡的粘著處于平衡狀態(tài)，并礦物表面平滑、均勻，且比粘著的面積要大得多。

A、附著力F附F附=πaδAWsinθB、脫落力：氣泡升力或礦粒的重力F1F1=V.g.Δ

氣體與液體的壓力差（或附加脫落力）F2

剩余毛細(xì)壓力.

靜水壓力差

.

C、平衡方程及粘附條件：F附=F1+F2

固體拈附條件：

從此靜止平衡單一礦化下，推導(dǎo)出的近似式，僅可用于粗略分析影響礦粒－氣泡聚合體粘著強(qiáng)度的一主要作用力，以便找出影響粘著強(qiáng)度的主要因素。實(shí)際浮選條件下，將產(chǎn)生慣性離心力，此力是主要作用力。6.析出礦化的動(dòng)力學(xué)過程：簡(jiǎn)介氣泡在疏水性礦物表面優(yōu)先析出的動(dòng)力學(xué)過程。A、氣體分子移動(dòng)：減壓瞬間，氣體分子向易于聚合起來的區(qū)域移動(dòng)，間斷水分子間力的阻礙。B、生成“氣泡晶核”。氣體分子在范德華力作用一相互聚合，形成氣泡晶核，半徑為R最?。茨芊€(wěn)定地存在于液相中的氣泡最小半徑）。氣泡剩余毛細(xì)壓力

設(shè)P1為氣體在溶液內(nèi)旦飽和狀態(tài)時(shí)的液面壓力，P2為降壓后氣體在溶液內(nèi)呈飽和狀態(tài)時(shí)的液面壓力。

C、初生氣泡長(zhǎng)大。三、浮選速度浮選速度（速率）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)浮選礦漿中浮起的被浮物數(shù)量或回收率。浮選速率方程：泡沫產(chǎn)品隨時(shí)間變化數(shù)量表達(dá)式。意義：評(píng)價(jià)浮選過程進(jìn)行；分析影響因素；改善浮選工藝；改進(jìn)浮選機(jī)設(shè)計(jì)；浮選過程控制的最佳化與自動(dòng)化。浮選的平均速度特點(diǎn)：簡(jiǎn)單實(shí)際：浮選過程中，欲浮目的礦物在不同時(shí)間階段浮選速度不同，開始浮得較快，以后逐漸變慢。實(shí)驗(yàn)：浮選速度實(shí)驗(yàn)。浮選速度方程別洛拉拉卓夫方程式原理：統(tǒng)計(jì)規(guī)律應(yīng)用于研究浮選速度。假計(jì)：浮選時(shí)間開始浮選時(shí)礦漿中側(cè)含欲浮目的礦粒數(shù)，為在時(shí)間內(nèi)欲浮目的礦粒進(jìn)入泡沫產(chǎn)品中數(shù)，為留在礦漿中簡(jiǎn)未浮起欲浮目的礦數(shù)，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入礦漿的氣泡數(shù)，礦粒固著于氣泡的幾率在時(shí)間dt內(nèi)有個(gè)氣泡，有個(gè)礦粒進(jìn)放泡沫產(chǎn)品，礦粒與氣泡碰撞次數(shù)成正比。以此式繪制的圖形應(yīng)該為直線。說明：a、純礦物，窄粒級(jí)，可浮性相同。液－氣界面很大。其斜率為正值。b、試驗(yàn)結(jié)果為形曲線：選別時(shí)，先快后慢。c、試驗(yàn)結(jié)果為形曲線：選別時(shí)，先慢后快。

浮選速度方程式的級(jí)數(shù)。

氣泡礦化過程屬礦粒與氣泡間的相互作用，與化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)點(diǎn)間的相互作用相近，可模擬化學(xué)力力學(xué)中所討論的化學(xué)反應(yīng)速度方程式來推導(dǎo)浮選速度方程式。

以反應(yīng)物的濃度變化。濃度逐漸降低速度怙慢。

在浮選中改用浮選產(chǎn)物隨時(shí)間的變化來表示反應(yīng)速度。

余留在礦漿中欲浮但沿未被浮出的目的礦物所占有的金屬百分?jǐn)?shù)。

討論：（１）內(nèi)涵。

（２）浮選速度與級(jí)數(shù)

第2章浮選藥劑礦物能否上浮，主要取決于礦物表面的潤(rùn)濕性。自然界大部分礦物其可浮性均較差，單純依靠礦物之間潤(rùn)濕性的差別是不能將礦物順利分離的。浮選藥劑的作用：改變浮選過程中相界面的性質(zhì)，調(diào)節(jié)礦物的可浮性，調(diào)整礦漿的浮選性質(zhì)，改善氣泡的質(zhì)量，提高氣泡礦化過程的選擇性和浮選速度。2．1浮選藥劑的分類與作用一、捕收劑作用點(diǎn)：固液界面，且有選擇性。作用：提高疏水性，增加可浮性，促使氣泡附著，增強(qiáng)附著的牢固性。二、起泡劑作用點(diǎn)：氣液界面。作用：降低界面表面張力，促使空氣在礦漿中彌散，形成小氣泡，并防止氣泡兼并，增加分選界面，提高氣泡的穩(wěn)定性。三、調(diào)整劑1．活化劑作用點(diǎn)：固液界面。作用：促進(jìn)捕收劑與礦物表面的作用。2．抑制劑作用點(diǎn)：固液界面。作用：削弱非目的礦物與捕收劑之間的作用。3．介質(zhì)PH值的調(diào)整劑作用點(diǎn)：礦漿介質(zhì)。作用：調(diào)整電性。4．分散與絮凝劑作用點(diǎn)：礦漿。作用：分散絮凝細(xì)泥，減少影響。5.烴類油的捕收過程（1）烴類油分散和粘附；（2）油滴展開；（3）形成油膜。烴類油的輔助捕收作用:（1）輔助捕收;（2）溶劑、乳化劑。2．2捕收劑一、捕收劑的分類和結(jié)構(gòu)非離子型：烴類油，不溶性脂類。離子型：陽(yáng)離子，陰離子，雜極性捕收劑。陰離子型：巰基（球基HS）烴基酸及皂類。二、捕收劑的作用1．提高礦物表面的疏水性；2．增大礦物在氣泡上的附著力和縮短誘導(dǎo)時(shí)間。三、非極性烴類油捕劑及其作用機(jī)理1．烴類油的性質(zhì)；2．烴類油的作用機(jī)理：（1）烴類油與水之間的作用；（2）烴類油與礦物之間的作用；（3）烴類油的捕收作用。3．烴類油組成對(duì)捕收作用的影響：（1）非極性組分對(duì)浮選的影響；（2）雜極性化合物在浮選中的作用；（3）烴類油餾分對(duì)分選的影響。4．提高烴類油浮選活性的途徑四、疏基類陰離子型捕收劑硫化礦浮選時(shí)常用的捕收劑1．特點(diǎn)：烴鏈短，分子量小，極性親固基含有兩價(jià)的硫原子，水解后生成--SH基的產(chǎn)物。解離出陰離子具有捕收作用，屬于雜極性物質(zhì)。2．代表藥劑（1）黃藥類分類：a烴基碳原子數(shù)，高級(jí)，低級(jí)；b陽(yáng)離子物質(zhì)：Na+、K+。性質(zhì)：物理性質(zhì)：黃色粉末狀固體?；瘜W(xué)性質(zhì)：不穩(wěn)定，熱、水、酸分解、失效，氧化生成雙黃藥：(ROCSS)2。捕收能力：a烴鏈長(zhǎng)短的影響，越長(zhǎng)捕收能力越強(qiáng)；b烴基結(jié)構(gòu)影響，正構(gòu)與異構(gòu)的區(qū)別；c目的礦物性質(zhì)的影響。黃藥的選擇性：烴鏈越長(zhǎng)，選擇性削弱。（2）黑藥類Me：H+甲酚，Na+鈉黑藥，NH4+丁銨黑藥。性質(zhì)：有些毒性，在酸性介質(zhì)中不易分解。丁銨黑藥易溶于水，沒有腐蝕性，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)。捕收能力：比黃藥弱，選擇性強(qiáng)，適用礦漿PH值寬。（3）硫氮捕收劑（4）白藥：硫代二苯脲（CO(NH2)2）3．與礦物的作用機(jī)理二價(jià)硫?yàn)橛H固基，這類藥劑的作用機(jī)理基本相同。（1）化學(xué)吸附說：在有氧環(huán)境下，捕收劑與礦物表面離子化學(xué)吸附生成疏水的不溶性的金屬黃原酸鹽。（2）雙黃藥見解：在有氧的環(huán)境下，黃藥有硫化礦表面氧化生成雙黃藥。（3）共吸附：上述兩種觀點(diǎn)的綜合。五、脂類捕收劑黃原酸脂類：烴基硫代氨基甲酸脂：二硫代一硫代六、烴基酸及皂類陰離子捕收劑氧化礦物的有效捕收劑：1．羧酸及其皂類（復(fù)習(xí)有機(jī)化學(xué)）；2．烴基磺酸鹽和烴基硫酸鹽：磺酸鹽：R-SO3Na硫酸鹽：R-O-SO3Na有機(jī)異極性表面活性劑：分子量小起泡能力強(qiáng)，日用洗滌劑；分子量大捕收能力強(qiáng)，類羧酸。3．作用機(jī)理：（1）物理吸附：靜電吸附于帶正電的礦物表面；（2）化學(xué)吸附：化學(xué)鍵力作用下吸附于礦物表面；（3）半膠束吸附。4．形成離子-分子絡(luò)合物吸附。七、胺類捕收劑陽(yáng)離子捕收劑：1．胺及其鹽類性質(zhì)（自學(xué)）；2．作用機(jī)理：a物理吸附；b半膠束吸附；c形成絡(luò)合物吸附。3．應(yīng)用范圍。2．3起泡劑一、浮選對(duì)起泡劑的要求及其分類1．浮選泡沫及起泡劑的概念：在異極性表面活性物質(zhì)存在的純水，礦漿中充氣形成細(xì)小和比較堅(jiān)韌的氣泡或泡沫，氣泡上浮到水面形成具有一定穩(wěn)定性的細(xì)小氣泡聚集層，此層為泡沫層。兩相泡沫：由氣、液兩相形成的泡沫。三相泡沫：由氣、液、固三相形成的泡沫，或稱礦化泡沫（礦化氣泡）。起泡劑：能促使在介質(zhì)中形成大量大小適宜和具有一定穩(wěn)定性泡沫的物質(zhì)。種類（具有起泡性能）：醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有機(jī)異極性表面活性物質(zhì)。2．對(duì)起泡劑的要求及其應(yīng)具備的條件（1）起泡劑一般應(yīng)是具有適宜結(jié)構(gòu)的有機(jī)異極性表面活性物質(zhì)，起泡性能決定于極性基和非極性烴基的性質(zhì)。a極性基：最好：-OH(羥基)、醚基,兩類極性基是理想的極性基團(tuán)水化作用強(qiáng),無捕收作用,PH值影響小。其它，-COOH、-NH2（氨基）、-SO3H（磺酸基等）起泡能力強(qiáng)，親固性強(qiáng)，PH值影響大。b非極性基：起泡劑是以整個(gè)分子發(fā)揮起泡作用的。理論上非極性基可由任何一種類型的烴基構(gòu)成，但烴基長(zhǎng)度、分子量、結(jié)構(gòu)類型屬性對(duì)起泡性能均有影響。c極性基、非極性基與起泡性能的關(guān)系（后一節(jié)講述）。（2）在礦漿中要有適當(dāng)?shù)娜芙舛?。a溶解度大：在氣液界面吸附少，甚至不具有起泡性能，起泡速度快，氣泡脆，泡沫層結(jié)構(gòu)疏松，用量大，H3COH、H3CH2COH。b溶解度?。簻舻V漿表面，起泡速度慢，泡沫結(jié)構(gòu)致密，氣泡壽命長(zhǎng)，浮選過程難以控制。c適當(dāng)溶解度：C4～C10脂肪醇，最理想C5～C8。（3）對(duì)礦物無捕收作用。（4）對(duì)礦漿PH值的變化及礦漿中其它組分有較強(qiáng)的適應(yīng)性。（5）用量少，無毒和不污染環(huán)境。3．起泡劑的分類（1）根據(jù)藥劑來源分類：A、天然產(chǎn)物提?。核捎?，樟腦油；B、煤焦工業(yè)副產(chǎn)品提?。杭状?，吡啶；C、人工合成：醇，醚，醇醚類。（2）根據(jù)分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：A、非離子性（醇、醚醇、醚類、酯類）；B、離子型（酚類、重吡啶、烴基磺酸（硫酸）鹽、羧酸及其皂類、胺類）。二、起泡劑的作用及作用機(jī)理1．降低氣液界面的張力，改善氣泡的分散度。（1）δAW與起泡能力的關(guān)系在外界消耗功相同的情況下，δAW降低，空氣流被分割易于形成氣泡，生成更多的利于分選的氣液界面。兩者的關(guān)系如右圖：

結(jié)論：A、泡和狀態(tài)不能形成穩(wěn)定的泡沫層，實(shí)際生產(chǎn)中遠(yuǎn)低于C點(diǎn)值；B、起泡能力大小不完全取決于表面張力降低的絕對(duì)值。（2）改善氣泡的分散度在充氣量一定V，氣泡直徑越小，氣液分選界面面積越大，氣泡在分選空間內(nèi)分散度越高,對(duì)分選有利。對(duì)氣泡尺寸的要求：根據(jù)分選對(duì)上浮力和升浮速度要求確定氣泡尺寸,在清水中無起泡劑,生成氣泡直徑4～5mm，有起泡劑時(shí)氣泡直徑0.8～1mm?，F(xiàn)代理論研究表明：微泡對(duì)浮選過程有強(qiáng)化作用。2．阻礙或減輕氣泡的相互兼并（滅）。（1）氣泡兼并（滅）的原因：A、脫水作用：重力作用：泡沫層中水下泄；蒸發(fā)作用：泡沫層表層水蒸發(fā)；張力作用：△Px=-2δ/R<0在普蘭臺(tái)界邊區(qū)：△Py=0B、毛細(xì)壓力作用：相鄰氣泡直徑不同毛細(xì)壓力P不同。小氣泡向大氣泡浸透，而被大氣泡所兼并。（2）作用機(jī)理A、表面活性劑在液面界面的定向排列，形成水化膜，阻礙水的流泄和蒸發(fā)，提高氣泡壽命。B、電性作用：同種電性相斥，接近難。3、增大氣泡的機(jī)械強(qiáng)度，提高氣泡的穩(wěn)定性。氣泡在受到外力作用時(shí),局部變形，表面積增大,變形區(qū)起泡劑濃度降低，張力增大,使氣泡恢復(fù)原形。4、降低氣泡在礦漿中的升浮速度。（1）原因：A、升浮氣泡的形狀無起泡劑時(shí)：橢圓形，魚體形有起泡劑時(shí)：圓形B、水偶極子內(nèi)聚吸引力作用；C、氣泡直徑小，升浮力和速度降低。（2）作用：A、增大氣泡與礦粒碰撞機(jī)率；B、減少碰撞動(dòng)能；C、減小礦化氣泡振動(dòng)，抖動(dòng)，降低脫落幾率。三、起泡劑的作用形成1．單純起泡劑的作用；2．起泡劑與捕收劑的共吸附作用。四、泡沫層的穩(wěn)定性1．兩相泡沫層的不穩(wěn)定性2．三相泡沫的穩(wěn)定性（1）礦粒的裝甲作用；（2）藥劑作用，起泡劑與捕收的共吸附作用；（3）礦粒形狀及大小的影響。3．二次富集作用五、起泡劑的組成與結(jié)構(gòu)對(duì)起泡性能的影響1．極性基對(duì)起泡性能的影響（1）影響溶解度；（2）影響解離度；（3）水化作用的影響。2．非極性基對(duì)起泡性能的影響（1）碳鏈長(zhǎng)度；（2）非極性基性質(zhì)，結(jié)構(gòu)性質(zhì)，飽和程度，鏈的形式。六、常用起泡劑（自學(xué)）2．4調(diào)整劑一、調(diào)整劑的作用與分類1.作用與意義（1）提高礦物與捕收劑相互作用的選擇性和改善礦漿的浮選性質(zhì)。機(jī)理：調(diào)節(jié)和控制捕收劑與礦物作用時(shí)，加強(qiáng)或削弱捕收劑對(duì)礦物的作用，從而提高或降低礦物的可浮性，改善浮選過程的選擇性。捕收劑的作用：提高礦物的疏水性。使用調(diào)整劑的原因：A、多種有用礦物共生（伴生），且可浮性接近，使用調(diào)整劑提高選擇性。浮選的原則：一、優(yōu)先浮選：抑制浮選活化浮選；二、混合浮選：浮選抑制浮選。B、礦物活化后捕收浮選。C、浮選特定條件限制：例如：PH值的影響。（2）調(diào)整劑對(duì)浮選泡沫的調(diào)節(jié)和影響：A、調(diào)整劑影響氣泡的彌散和氣泡強(qiáng)度。例如松油起泡劑，在CuSO4、Na2S、NaCN等調(diào)節(jié)作用下，泡沫層厚度會(huì)降低，而特定起泡劑在特定調(diào)整劑作用下可延長(zhǎng)氣泡壽命。B、液氣界面上的調(diào)整劑膠粒影響浮選活性。規(guī)律：微細(xì)膠粒粘附在氣泡表面局部地區(qū)可活化浮選過程，增長(zhǎng)過大的膠粒會(huì)抑制浮選過程。原因：微細(xì)膠粒促使礦粒與氣泡層水化層的破裂，在夾縫中排擠水分子，加速水化層的薄化和破裂，過大膠粒占據(jù)氣泡表面，使氣泡“裝甲”化，阻礙礦粒與氣泡的接觸和粘附。應(yīng)用：控制膠粒的增長(zhǎng)速度。C、調(diào)整劑對(duì)礦粒向氣泡粘附速度的影響?；罨瘎┠芸s短礦粒向氣泡粘附時(shí)間（接觸薄化破裂附著），抑制劑能延長(zhǎng)礦粒向氣泡粘附時(shí)間。酸堿也影響某些礦物向氣泡附著的粘附時(shí)間。2.主要作用方式（1）直接在礦物表面發(fā)生作用。A、調(diào)整劑以離子、分子或膠粒狀態(tài)作用于礦物表面，或發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附以增強(qiáng)或削弱捕收劑與礦物表面的相互作用。B、調(diào)節(jié)礦物表面的溶解，以增強(qiáng)或減少礦物表面對(duì)捕收劑吸附的活性質(zhì)點(diǎn)數(shù)，促使捕收劑在礦物表面吸附或從表面解吸。（2）在礦漿中發(fā)生作用。作用：調(diào)節(jié)離子組成或介質(zhì)的PH值。A、生成難溶鹽沉淀或形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，以消除或降低難溶離子對(duì)浮選的不良影響。B、吸附容量大的物質(zhì)對(duì)礦漿中有害離子的吸附。C、調(diào)節(jié)礦漿的PH值。對(duì)浮選過程帶來多方面的的影響。3.調(diào)整劑的分類（按作用分類）（1）抑制劑：削弱或破壞捕收劑與礦物相互作用的一大類調(diào)整劑。常用：石灰、水玻璃、硫化鈉、氰化鈉。（2）活化劑：促使捕收劑與礦物相互作用的一類調(diào)整劑。常用：硫酸鈣、氯化鈣、氯化鉑、酸、堿。（3）PH調(diào)整劑：調(diào)節(jié)礦漿酸堿度的一類藥劑。常用：無機(jī)酸、堿。（4）分散劑與絮凝劑：說明：相對(duì)性、多重性。二、抑制作用與無機(jī)抑制劑1.抑制劑作用（1）作用和意義：破壞和削弱礦物對(duì)捕收劑的吸附，增強(qiáng)礦物表面的親水性，從而降低礦物可浮性的作用抑制作用。具有抑制作用的藥劑抑制劑無機(jī)、有機(jī)抑制劑。意義：改善捕收劑的作用，提高選擇性。對(duì)工業(yè)原料的品種和精礦的質(zhì)量要求越來越高，而選擇難選礦和復(fù)雜多金屬礦石日趨增多，以及礦物儲(chǔ)量減少，開采方式的變化等因素的影響，在研究開發(fā)各種對(duì)礦物具有高選擇性作用的捕收劑外，應(yīng)對(duì)抑制劑的研究和應(yīng)用提高重視，以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。（2）抑制作用方式和具體作用形式：A、在礦物表面形成親水膜或膠粒。其次與捕收劑在礦物表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，相互排擠，使捕收劑從礦物表面解吸或阻礙捕收劑的作用吸附，兩者可能同時(shí)發(fā)生。B、溶去礦物表面由捕收劑所形成的疏水性覆蓋膜。C、溶去易與捕收劑作用的礦物表面活性質(zhì)點(diǎn)或活化膜。D、除去礦漿中的活化離子。說明：方式多樣性，作用的多樣性。2.對(duì)抑制劑的基本要求：（1）高度的選擇性；（2）抑制作用易于消除；（3）與捕收劑無化學(xué)反應(yīng)；（4）價(jià)廉易得，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，無毒，低毒不污染環(huán)境。

3.常用抑制劑（自學(xué)）。三、活化作用與活化劑1.活化作用（1）作用與意義：活化作用：能促進(jìn)和增強(qiáng)礦物與捕收劑的相互作用，提高礦物的可浮性。這種藥劑活化劑。適用情況：A、目的礦物與捕收劑作用活性不強(qiáng)。“促進(jìn)”B、工藝過程的需要，活化受抑制對(duì)象?！皬?fù)活”意義：同抑制劑一樣，對(duì)實(shí)現(xiàn)各種礦物的有效分離和促進(jìn)浮選技術(shù)的發(fā)展均有著重要意義。（2）自發(fā)的活化作用礦物在礦床內(nèi)或在開采磨礦和選別作業(yè)中，由于與礦物溶性的相互作用，自發(fā)的發(fā)生活化作用。例如：氧化，浮選用水。性質(zhì)：A、不可預(yù)知性；B、不可控制性；C、對(duì)浮選過程有害有利。（3）有目的的活化作用根據(jù)目的礦物與捕收劑活性不強(qiáng)，甚至于不發(fā)生作用，可有目的的加入某種活化劑，使其活化的活化作用。A、預(yù)先活化，選前活化處理，捕收。B、硫化作用對(duì)特定有色金屬氧化礦物的預(yù)先活化作用。用可溶性硫化物（硫化鈉）活化，在目的礦物表面形成與捕收劑（黃藥）作用的金屬硫化物薄膜。C、復(fù)活作用活化受抑制礦物表面。（4）活化方式A、溶去礦物表面的抑制劑膜，污染物或溶蝕礦物晶格框架以露出新鮮表面或活性質(zhì)點(diǎn)。B、在礦物表面形成難溶且有利于捕收劑作用的活化膜。C、活化離子在礦物表面吸附，形成或增強(qiáng)了礦物表面與捕收劑作用的性質(zhì)點(diǎn)。D、改變礦漿中的離子組成。降低有害離子的濃度，消除有害影響。發(fā)揮捕收劑的浮選活性。離子組成的影響復(fù)雜，具體情況具體分析。E、加入礦物晶格降低礦物的溶解度。四、礦漿PH值與PH值調(diào)節(jié)劑1.礦漿自然的PH值及PH調(diào)整劑的作用：（1）自然PH值：未加入任何浮選藥劑時(shí)礦物懸浮液的酸堿度。原因：各種礦物的細(xì)小顆粒在水溶液中部分水解時(shí)，產(chǎn)生H+或OH-離子的能力不同，或從溶液中吸附H+或OH-離子能力的差別，存在自然PH值。影響：①浮選工藝要求PH值；②過程的連續(xù)性。（2）PH值調(diào)整劑的作用與意義：A、直接或間接地影響礦物的可浮性；B、影響藥劑的浮選活性；C、影響礦漿中的離子組成；D、影響礦漿礦泥的分散和凝聚。2.對(duì)浮選過程的影響：（1）可浮性的影響：A、電性；B、礦漿的條件，分選條件；C、促進(jìn)活化膜的形成?？傮w：影響礦物表面的離解或吸附性質(zhì)進(jìn)而影響表面電性；影響礦物表面吸附物的組分與結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響表面的親疏水總效應(yīng)。（2）對(duì)藥劑浮選活性的影響：A、調(diào)節(jié)礦漿中捕收劑離子的濃度；B、調(diào)節(jié)抑制劑及活化劑的離子濃度。（3）改變礦漿中的離子組成，消除或降低礦漿中難免離子的有害影響。②硫醇和硫酚——組成為R—SH，R為脂肪烴者稱硫醇，R為芳香烴者稱硫酚。分子中一SH基可以和硫化礦物表面重金屬離子發(fā)生作用起捕收作用。由于它的價(jià)格高，有難聞的臭味，實(shí)際中未獲得廣泛應(yīng)用。③噻唑和瞇唑硫醇——均為弱電離的陰離子捕收劑，在水中解離為RS一(為咪唑硫醇陰離子)，和礦物表面作用生成難溶化合物。，2．2．4有機(jī)酸類捕收劑有機(jī)酸也稱烴基酸。它是浮選氧化礦物的陰離子捕收劑。品種很多，按親固基的組成和結(jié)構(gòu)，有以下五種：①羧酸及其皂——組成為RCOOI-{(Na、K)。R為烴基，一般為C。?！獵。，。由于常用的含羧基的有機(jī)酸最早是由脂肪水解得到的，這些酸又稱脂肪酸。②烴基磺酸鹽——RS03I-{(Na、K)。’③烴基硫酸鹽——RS04I-{(Na、K)。，④胂酸——如甲苯胂酸：CH。(C6t{。)As03I-{2。OH／⑤烴肟酸——如烴肟酸鈉：R—C、。怒N—儼Na其中，應(yīng)用最廣泛的是脂肪酸及其皂。1．脂肪酸及其皂的組成和性質(zhì)脂肪酸的組成為RCOOH，分子中氫被Na或K取代就成為皂。R一般為直鏈的飽和或不飽和烴。選礦上應(yīng)用的脂肪酸一般為飽和或不飽和的一元酸。脂肪酸的親固基為COO一基。脂肪酸是一種弱酸，在水溶液中可以解離為羧酸陰離子和氫離子：有機(jī)酸類捕收劑的捕收能力與烴基的不飽和程度有關(guān)。碳原子數(shù)相同的烴基不飽和程度越高，即烴基中雙鍵數(shù)目越多，捕收能力越強(qiáng)，這是因?yàn)椴伙柡统潭仍礁叩乃嵩饺菀兹芙?，臨界膠束濃度愈大，捕收劑覆蓋面積愈大。這一影響在降低礦漿溫度時(shí)更為明顯。在溫度較低的礦漿中，不飽和程度高的酸的捕收活性變化不大，而飽和酸和不飽和翟度低的酸的捕收能力卻顯著降低。、有機(jī)酸及其皂的一個(gè)重要的特征是它可和堿土金屬Ca抖、Mg抖、Ba抖、Sr。+等生成難溶性鹽。因此，含這些堿土金屬陽(yáng)離子的非硫化礦物可以用它浮選，而這些礦物卻不能用含硫氫基類捕收劑浮選。有機(jī)酸和一些有色金屬、黑色金屬離子，例如．Pb抖、Mn抖、Fe。+等也可以生成難溶性金屬皂。故有機(jī)酸及其皂也可以浮選這些金屬的非硫化礦物。實(shí)際中用有機(jī)酸及其皂浮選下列一些礦物：①含堿土金屬陽(yáng)離子的極性鹽類礦物，如：方解石(CaCO。)、螢石(CaF。)、重晶石(BaS04)、白鎢礦(CaWOt)、菱鎂礦(MgCO。)、白云石(CaCOsMgCO。)和磷灰石等?！谟猩饘傺趸V物，一般是碳酸鹽和硫酸鹽類，如：孔雀石和白鉛礦等。③氧化礦物，如：赤鐵礦、氧化錳和菱鐵礦等。④經(jīng)活化的硅酸鹽類，未被活化的硅酸鹽不能被有機(jī)酸及其皂浮選，經(jīng)活化后表面吸附Ca抖、Mg抖、Fe。+等金屬離子才能被有機(jī)酸浮選?！菀兹苡谒暮瑝A和堿土金屬的可溶性礦物，如：鹽巖、硼礦物。必須指出，使用有機(jī)酸及其皂直接浮選有色金屬氧化礦物實(shí)踐上常很困難，因?yàn)榘樯拿}石也會(huì)被浮起，浮選過程將失去選擇性。有機(jī)酸及其皂可浮選硫化礦物，但實(shí)踐上不用它，因硫化礦中脈石礦物經(jīng)常也能被它浮起，況且已有選擇性更好的捕收劑——含硫氫基類捕收劑代替它。使用該類捕收劑時(shí)還要注意：①有機(jī)酸及其皂都是表面活性物質(zhì)，有強(qiáng)烈的起泡性；②用量要嚴(yán)格控制，適宜時(shí)有選擇性，過多時(shí)將失去選擇性；⑧要有調(diào)整劑的良好配合，常配合使用蘇打或蘇打與水玻璃合用；④礦漿溫度影響較顯著，一般宜在30℃進(jìn)行浮選。3．常用的有機(jī)酸及其皂．有機(jī)酸及其皂有三方面來源：動(dòng)植物油脂經(jīng)水解而得到的飽和及不飽和脂肪酸的混合物；工業(yè)副產(chǎn)品，如造紙工業(yè)所得的副產(chǎn)品——塔爾油；有機(jī)合成產(chǎn)品，如氧化石蠟、氧化煤油、石油磺酸鹽等。①油酸和油酸鈉——學(xué)名十八烯酸，有一雙鍵，分子式見表4—2—3，是從動(dòng)植物油脂中提取的，較難溶于水，常先溶于煤油等溶劑后使用。油酸對(duì)浮選溫度很敏感，一般不應(yīng)低于它的熔點(diǎn)(+14p)。油酸鈉是油酸皂化后的產(chǎn)品，易溶于水，溶液呈堿性。②高級(jí)脂肪酸及其皂——將各種動(dòng)植物油進(jìn)行水解得到各種高級(jí)脂肪酸，它的組成視原料而異，是各種脂肪酸的混合物。我國(guó)鐵礦石浮選曾用過一種植物油脂肪酸及其皂——大豆油高級(jí)脂肪酸和大豆油磷酸化皂，浮選指標(biāo)很好，但因原料來源的限制已停用。⑧塔爾油和粗硫酸鹽皂——以木材為原料的堿法造紙廠中，松木切片和硫化鈉、氫氧化鈉一起蒸煮，其中纖維不溶，成為造紙?jiān)?，其余黑色紙漿廢液靜止分層，上層的油狀物稱粗硫酸鹽皂。粗硫酸鹽皂的雜質(zhì)太多，起泡性很強(qiáng)，選擇性差，需進(jìn)一步分餾凈化制成粗塔爾油。粗塔爾油再經(jīng)減壓蒸餾和濃硫酸處理得到精制塔爾油。粗塔爾油中脂肪酸主要為不飽和脂肪酸，如油酸、亞油酸、亞麻酸等，它們的捕收能力很強(qiáng)，但其中樹脂酸(主要為松香酸)含量很高，起泡性很強(qiáng)。精制后樹脂酸含量大大降低，更符合浮選要求。目前塔爾油廣泛用于磷灰石、氟石、錳礦石、鐵礦石等氧化礦物的捕收劑。④氧化石蠟皂和氧化煤油——前者以天然軟蠟或人造軟蠟為原料，在150～170℃條件下氧化，氧化產(chǎn)物經(jīng)皂化及脫除不皂化石蠟皂精制而成。其用途和塔爾油相同，但捕收能力較差，起泡性也較弱，所以常和塔爾油混合使用。后者是煤油經(jīng)氧化所得的產(chǎn)物，其主要組成為羧基酸、醇酸、酯和未氧化的烴類油。酸價(jià)可達(dá)35．1～44．2，其捕收能力隨酸價(jià)的增大而增強(qiáng)?？勺鳛楦∵x鐵錳礦物的捕收劑。，⑤環(huán)烷酸和堿渣——都是石油工業(yè)的副產(chǎn)品。環(huán)烷酸的分子式為C．Hz。一。COOH。堿渣中起捕收作用的主要組分是環(huán)烷酸，尚有少量中性油和游離堿。主要用于代替油酸，目前用氨中氫原子被烴基取代的數(shù)目不同可得到不同的胺：第一胺鹽(伯胺鹽)RNH3CI；第二胺鹽(仲胺鹽)RR’N}"IzCl；第三胺鹽(叔胺鹽)R(R’)。NHCl；第四胺鹽(季胺鹽)R(R，)。NCl。分子式中R代表長(zhǎng)鏈烴基，一般在C。。以上，良代表短鏈的烴，一般為CHs基。浮選上常用的胺鹽主要是8～18個(gè)碳原子的烷烴第一胺及其鹽。胺與氨的性質(zhì)相似，其水溶液呈堿性。胺難溶于水，胺與酸(鹽酸或醋酸)作用生成胺鹽后易溶于水。胺和有機(jī)酸鹽捕收劑相似，濃度大到一定高度后，水溶液中可形成膠束。胺在水中可以呈分子或呈離子狀態(tài)存在，這取決于溶液的pH值。濃度為10．4g分子／L的十二胺水溶液，當(dāng)胺分子濃度與胺離子濃度相等時(shí)，溶液的pH值為10．6，pK’值為3．4。胺的pK值反映了它的離子濃度與分子濃度相等時(shí)介質(zhì)的pH值或pO[{，pH<10．6時(shí)胺主要以離子形式存在，pH>10．6時(shí)胺主要以分子形式存在。2．胺類捕收劑的應(yīng)用、 目前主要用于浮選：①硅酸鹽和鋁硅酸鹽礦物，如：石英、綠柱石、鋰輝石、長(zhǎng)石、云母等；②碳酸鹽礦物，如菱鋅礦等；⑧可溶性鹽，如鉀鹽等。使用胺類捕收劑必須注意以下幾方面問題：①用量必須嚴(yán)格控制。少時(shí)可捕收礦物，多時(shí)將失去選擇性；②不同礦物有不同的適宜pH值；③由于礦泥表面經(jīng)常荷負(fù)電，能吸附大量胺鹽，浮選前脫泥可改善浮選過程并降低藥耗。胺鹽用量一般為0．1～O．5kg／(t原煤)。由于胺較難溶于水，常先溶于醋酸或鹽酸中生成胺鹽后使用。配制時(shí)胺與鹽酸的當(dāng)量比為胺：鹽酸一1：1～1：1．5。我國(guó)目前在選礦上實(shí)際應(yīng)用的有十二胺和混合胺，已試制成功可以應(yīng)用于生產(chǎn)的還有醚胺。其中醚胺的捕收性能最佳。醚胺是烷基丙基醚胺(或3一烷氧基一正丙基胺)系列的簡(jiǎn)稱。化學(xué)通式為：R—O—C}tzCI-tzCF{：NH。，式中R為C?！獵。。的烷基。我國(guó)試制的醚胺有R為C，～。、C卅mC，?！?，。三種。醚胺具有水溶性好、浮選速度快、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。3．胺類捕收劑浮選氧化礦作用機(jī)理’胺及其鹽類是浮選石英等硅酸鹽礦物的典型捕收劑。該類藥劑與礦物之間的作用機(jī)理主要有物理吸附、半膠束吸附及形成絡(luò)合物吸附等類型。(1)胺類捕收劑與礦物之間的物理吸附>主要是礦物與藥劑之間的靜電力引言起的。用十二胺浮選石英，當(dāng)濃度較低罷時(shí)，藥劑吸附對(duì)石英電動(dòng)電位的影響和腳普通電解質(zhì)相似，說明捕收劑胺離子是通過靜電力吸附到礦物表面上的，見圖4—2—5。隨pH值增高，石英表面電負(fù)性增強(qiáng)，與捕收劑之間靜電力作用增大，對(duì)胺類陽(yáng)離子吸附更強(qiáng)烈，有利于捕收劑在礦物表面吸附，但不能改變電動(dòng)電位的符號(hào)。(2)胺類捕收劑與礦物之間形成半加入電解質(zhì)離子濃度／mol·離子價(jià)數(shù)·L叫圖4—2—5石英在十二烷基醋酸鈉及氯化鈉溶液中的電動(dòng)電位1——NaCI(pH一10)；2——NaCI(pH=7)；3——RNH3AC(pH一7)，4——RNH2AC(pH=10)；5——RNH3AC(pH=11)1．非極性基對(duì)起池l生能的影響 不同系列的表面活性物質(zhì)，烴基每增加一個(gè)碳原子，表面活性可以增大3．14倍。表面活§大，起泡能力越強(qiáng)。所以起泡劑非極性基越長(zhǎng)，起泡能力就應(yīng)越強(qiáng)。但非極性基過長(zhǎng)，溶E會(huì)顯著降低，反而會(huì)使起泡能力下降。常用起泡劑非極性基長(zhǎng)度有一定范圍：烴基中無耋的醇，一般6～8個(gè)碳，有雙鍵的醇由于溶解度較大，烴基可以更長(zhǎng)一些，如萜烯醇{I~OH。烴基屬性對(duì)起泡能力也有影響，烴基為芳香烴的表面活性沒有脂肪烴大。帶支鏈}構(gòu)藥劑應(yīng)用較多，如萜烯醇、甲基異丁基甲醇等。不同極性基的起泡劑適宜的烴基長(zhǎng)度范圍也不一樣。如十六烷醇(C·sHss0H)由于溶解乏小，基本上沒有起泡作用；而十六烷基硫酸(C。。H。。SO。H)卻具有很強(qiáng)的起泡能力。所以--乏性基的長(zhǎng)短要與極性基配合。2．極性基對(duì)起泡}生能的影響‘＼實(shí)際使用的起泡劑極性基有以下幾種：一0一、OH、一cooH、蘆、--NH~、一S041_I、一s0。H。極性基的結(jié)構(gòu)和數(shù)量影響起泡劑的物理性質(zhì)(如溶解度、解離度、粘度等)I，l和化學(xué)性質(zhì)(如對(duì)礦物表面活性、與礦漿中離子的化學(xué)反應(yīng)等)，因此，對(duì)起泡劑性能有很大蠶影Ⅱ自。．|①極性基對(duì)起泡劑溶解度的影響——主要取決于其性質(zhì)和數(shù)量，極性基與水分子作用越強(qiáng)，其溶解度越大。幾種常見極性基對(duì)水作用力的順序?yàn)椋阂?一<一COOH<一OH<l—S031{<一S04}{。因此，當(dāng)非極性基相近時(shí)各類起泡劑溶解度按上面順序逐漸增大。此外，I極性基數(shù)目越多，溶解度越大。如，醇分子中只有一個(gè)羥基，醇醚類分子中除一個(gè)羥基外，遷|有醚基，因此，醇醚類的溶解度比醇類大；而氧烷類只有醚基，沒有羥基，醚基與水的作用辦曩較小，所以溶解度較低。胃溶解度高的起泡劑溶于水中之后，溶質(zhì)分子大部分處于溶液內(nèi)部，在氣一液表面吸附量|較少，因而表面活性也較低。這類起泡劑可以迅速產(chǎn)生大量氣泡，但氣泡較脆，壽命短，不能j持久。為了保持適當(dāng)?shù)呐菽瓕?，必須多次不斷添加起泡劑，即分段加藥。溶解度低的起泡劑，i多數(shù)不容易分散在礦漿中，除少量溶于水中外，大部分集中在礦漿表面，容易隨泡沫層及水層排出，因此，不能產(chǎn)生有效作用。這種起泡劑起泡速度慢，但泡沫延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，泡沫層較穩(wěn)j定。但過于穩(wěn)定時(shí)，將給后續(xù)作業(yè)帶來困難。{②極性基對(duì)起泡劑解離度的影響——各種醇類、醚類等非離子型起泡劑，在水中不能解離。羧酸類由于一C00}{基中一C--O對(duì)一0H基有誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)，氫有一定程jA度的解離，使之具有酸性。酚雖然和醇一樣有極性基一oH，但酚的羥基連在苯環(huán)上，由于苯j(luò)環(huán)的共軛作用，羥基中的氫易解離，使酚呈酸性。磺酸鹽和硫酸鹽類起泡劑則是較強(qiáng)的電解質(zhì)。、’，離子型起泡劑在水中的解離度受溶液pH值的影響，故起泡能力也受pH值的影響。解離后使溶液呈酸性的起泡劑稱酸性起泡劑。酸性起泡劑在堿性介質(zhì)中解離度較高，使其表面：活性降低，對(duì)起泡劑的使用不利。所以，酸性起泡劑一般應(yīng)在酸性介質(zhì)中使用為好；同理，堿性起泡劑應(yīng)在堿性介質(zhì)中使用較理想。非離子型起泡劑，如松油和醇類，雖然不解離，但分子中有羥基，可視作堿性物，一般在堿性介質(zhì)中使用較好。③極性基水化能力對(duì)起泡性能的影響——起泡劑分子或離子，在水中與水偶極作用，發(fā)生水化，在氣泡表面形成一層水膜，使氣泡不容易破裂，提高其穩(wěn)定性。極性基水化能力較強(qiáng)的，氣泡穩(wěn)定性也較強(qiáng)。根據(jù)極性基在氣一水界面吸附自由能的大小，大致可以判斷各種極性基水化能力的強(qiáng)弱，一COOI-{吸附能最大，最容易吸附到氣一液界面，因此，其泡沫發(fā)粘，選擇性較差；一SO。、一NH。吸附能小，形成的泡沫性脆，選擇性好；一0H居中。我們希望起泡劑只有起泡性而無捕收性，這樣才便于浮選過程的調(diào)節(jié)。3．起泡劑的溶解度對(duì)起泡性能的影響起泡劑的溶解度對(duì)起泡性能及形成氣泡的特點(diǎn)有很大的影響。溶解度過高，則藥劑耗量大，或迅速產(chǎn)生大量泡沫，但不能耐久；溶解度過低，部分起泡劑來不及溶解，隨泡沫流失，或起泡速度緩慢，延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，難于控制。一S041_I、一s0。H。極性基的結(jié)構(gòu)和數(shù)量影響起泡劑的物理性質(zhì)(如溶解度、解離度、粘度等)I，l和化學(xué)性質(zhì)(如對(duì)礦物表面活性、與礦漿中離子的化學(xué)反應(yīng)等)，因此，對(duì)起泡劑性能有很大蠶影Ⅱ自。．|①極性基對(duì)起泡劑溶解度的影響——主要取決于其性質(zhì)和數(shù)量，極性基與水分子作用I越強(qiáng)，其溶解度越大。幾種常見極性基對(duì)水作用力的順序?yàn)椋阂?一<一COOH<一OH<l—S031{<一S04}{。因此，當(dāng)非極性基相近時(shí)各類起泡劑溶解度按上面順序逐漸增大。此外，I極性基數(shù)目越多，溶解度越大。如，醇分子中只有一個(gè)羥基，醇醚類分子中除一個(gè)羥基外，遷|有醚基，因此，醇醚類的溶解度比醇類大；而氧烷類只有醚基，沒有羥基，醚基與水的作用辦曩較小，所以溶解度較低。胃溶解度高的起泡劑溶于水中之后，溶質(zhì)分子大部分處于溶液內(nèi)部，在氣一液表面吸附量|較少，因而表面活性也較低。這類起泡劑可以迅速產(chǎn)生大量氣泡，但氣泡較脆，壽命短，不能j持久。為了保持適當(dāng)?shù)呐菽瓕樱仨毝啻尾粩嗵砑悠鹋輨?，即分段加藥。溶解度低的起泡劑，i多數(shù)不容易分散在礦漿中，除少量溶于水中外，大部分集中在礦漿表面，容易隨泡沫層及水j層排出，因此，不能產(chǎn)生有效作用。這種起泡劑起泡速度慢，但泡沫延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，泡沫層較穩(wěn)j定。但過于穩(wěn)定時(shí)，將給后續(xù)作業(yè)帶來困難。{②極性基對(duì)起泡劑解離度的影響——各種醇類、醚類等非離子型起泡劑，在水中不能j解離。羧酸類由于一C00}{基中一C--O對(duì)一0H基有誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)，氫有一定程jA度的解離，使之具有酸性。酚雖然和醇一樣有極性基一oH，但酚的羥基連在苯環(huán)上，由于苯j(luò)環(huán)的共軛作用，羥基中的氫易解離，使酚呈酸性?；撬猁}和硫酸鹽類起泡劑則是較強(qiáng)的電解’質(zhì)。、’，離子型起泡劑在水中的解離度受溶液pH值的影響，故起泡能力也受pH值的影響。解，離后使溶液呈酸性的起泡劑稱酸性起泡劑。酸性起泡劑在堿性介質(zhì)中解離度較高，使其表面：活性降低，對(duì)起泡劑的使用不利。所以，酸性起泡劑一般應(yīng)在酸性介質(zhì)中使用為好；同理，堿性起泡劑應(yīng)在堿性介質(zhì)中使用較理想。非離子型起泡劑，如松油和醇類，雖然不解離，但分子中有羥基，可視作堿性物，一般在堿性介質(zhì)中使用較好。③極性基水化能力對(duì)起泡性能的影響——起泡劑分子或離子，在水中與水偶極作用，發(fā)生水化，在氣泡表面形成一層水膜，使氣泡不容易破裂，提高其穩(wěn)定性。極性基水化能力較強(qiáng)的，氣泡穩(wěn)定性也較強(qiáng)。根據(jù)極性基在氣一水界面吸附自由能的大小，大致可以判斷各種極性基水化能力的強(qiáng)弱，一COOI-{吸附能最大，最容易吸附到氣一液界面，因此，其泡沫發(fā)粘，選擇性較差；一SO。、一NH。吸附能小，形成的泡沫性脆，選擇性好；一0H居中。我們希望起泡劑只有起泡性而無捕收性，這樣才便于浮選過程的調(diào)節(jié)。3．起泡劑的溶解度對(duì)起泡性能的影響起泡劑的溶解度對(duì)起泡性能及形成氣泡的特點(diǎn)有很大的影響。溶解度過高，則藥劑耗量大，或迅速產(chǎn)生大量泡沫，但不能耐久；溶解度過低，部分起泡劑來不及溶解，隨泡沫流失，或起泡速度緩慢，延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，難于控制。4．對(duì)起泡劑的要求^．是妻登塑竺璺鬯物質(zhì)很多，如醇類、酚類、酮類、醛類、醚類及酯類等。但作為浮選用的起劑，對(duì)其還有特殊要求：一①用量低，能形成量多、分布勻、大小合適、韌性適當(dāng)和粘度不大的氣泡。②有良好的流動(dòng)性、道當(dāng)?shù)乃苄?，無毒，無臭，無腐蝕，易使用。③無捕收性，對(duì)礦漿pH值及各組分有較好的適應(yīng)性。氣泡為了保持最小面積，通常呈球形。起泡{J在氣一液界面吸附后，定向排列在氣泡的周目，見圖4—2—6。氣泡在外力作用下發(fā)生變形時(shí)，E氣泡表面的起泡劑分子吸附密度發(fā)生變化。變；地區(qū)表面積增加，起泡劑密度降低，表面張力}大。但降低表面張力，是體系的自發(fā)趨勢(shì)。因：，氣一液界面存在有起泡劑，增強(qiáng)了抗變形的溈。如果變形力不大時(shí)，氣泡將不致破裂，并能：復(fù)原來的球形，增加了氣泡的機(jī)械強(qiáng)度?！蝣驁D4—2—6起泡劑增大氣泡的機(jī)械強(qiáng)度示意圖(a)未變形前；(b)產(chǎn)生變形；(c)恢復(fù)原形。尊先，起泡劑極性端有一層水化膜，氣泡運(yùn)動(dòng)時(shí)必須帶著這層水化膜一起運(yùn)動(dòng)，由于水譬皇水分子與其他水分子之間的引力，將減緩氣泡運(yùn)動(dòng)速度；其次，為了保持氣一液界薔窀望警／J、，氣泡要保持其球形，不容易變形，增大了運(yùn)動(dòng)過程的阻力，使氣泡運(yùn)動(dòng)速度降；最后，由于起泡劑作用的結(jié)果，產(chǎn)生的氣泡直徑小，數(shù)目多，小氣泡的運(yùn)動(dòng)速度通常較慢：

第三章浮選機(jī)及輔助設(shè)備為了實(shí)現(xiàn)礦粒之間的分離，礦物表面必須具有不同的潤(rùn)濕性，又有數(shù)量和質(zhì)量滿足需要的泡沫，還應(yīng)有合適的機(jī)械設(shè)備，使它們分成性質(zhì)和質(zhì)量各不相同的產(chǎn)品，這些設(shè)備就是浮選機(jī)。浮選機(jī)是實(shí)現(xiàn)浮選過程的重要設(shè)備。浮選效果的好壞，除藥劑、工藝流程的影響外，浮選機(jī)性能的優(yōu)劣有著相當(dāng)大的關(guān)系。為此，各國(guó)在改進(jìn)和發(fā)展浮選機(jī)方面都做了相當(dāng)多的工作。自1898年出現(xiàn)全油浮選機(jī)，20世紀(jì)初利用浮選作為氣、固、液三相界面分選礦物的工藝技術(shù)以來，到今已有90年的歷史，隨著浮選技術(shù)的發(fā)展，浮選機(jī)不斷演變，已更換了幾十種不同結(jié)構(gòu)的浮選機(jī)。由初期的全油浮選機(jī)、氣體浮選機(jī)、真空浮選機(jī)、表層浮選機(jī)及純機(jī)械攪拌的MS浮選機(jī)，至30年代出現(xiàn)了法連瓦爾德型（FW）、阿基泰爾型（AG）、法格古林型（FAG）等機(jī)械攪拌空氣吸入式浮選機(jī)。蘇聯(lián)及東歐各國(guó)則廣泛使用米哈諾布爾型浮選機(jī)，世界上目前有近百種浮選機(jī)。但在浮選中占統(tǒng)治地位、應(yīng)用最廣泛的是下部吸氣式機(jī)械攪拌浮選機(jī)。我國(guó)解放前的選煤廠均無浮選作業(yè)，1956年在滴道選煤廠建立了第一個(gè)浮選車間,從此,我國(guó)開始研制適合我國(guó)國(guó)情的浮選機(jī),并先后研制成功了XJM-4型、XPM-4型、XJX-Z8型及XJX-T12型浮選機(jī)，在選煤廠中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了良好的效果。據(jù)1979年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)自行設(shè)計(jì)的XJM-4型浮選機(jī)，在國(guó)內(nèi)浮選機(jī)中占34%，打破了使用和仿制外國(guó)浮選機(jī)的局面。并且與浮選機(jī)配套的輔助設(shè)備，如攪拌桶也得到了相應(yīng)地發(fā)展，研制了礦漿準(zhǔn)備器和礦漿預(yù)處理器，提高了調(diào)漿的效果。3.1浮選機(jī)的基本作用及評(píng)價(jià)3．1．1浮選機(jī)的基本作用浮選機(jī)的關(guān)鍵部件—充氣攪拌決定了其的類型、特點(diǎn)和效能。浮選機(jī)具有的作用：①礦漿湍流，礦粒懸浮，藥劑分散，實(shí)現(xiàn)礦粒和藥劑附著；②引入空氣，產(chǎn)生適宜氣泡，和藥劑、礦粒碰撞，實(shí)現(xiàn)礦化；③礦化氣泡上升，形成三相泡沫層，產(chǎn)生二次富集作用，精礦和尾礦及時(shí)排出。泡沫浮選過程示意圖浮選機(jī)內(nèi)各作用區(qū)分布圖1—刮泡區(qū)；2—浮選區(qū)；3—漿氣混合區(qū)；4—充氣路線；5—礦漿循環(huán)路線3．1．2對(duì)浮選機(jī)的基本要求和評(píng)價(jià)性能優(yōu)良的浮選機(jī)滿足下列要求：①充氣量大且易調(diào)節(jié)；②攪拌強(qiáng)度要足夠；③礦漿通過能力大；④形成穩(wěn)定的礦漿液面和泡沫層；⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便靈活；評(píng)價(jià)的參考依據(jù)：①充氣性能和浮選指標(biāo)；②處理能力；③動(dòng)力消耗；④價(jià)格、安裝、操作、維修費(fèi)用及占地面積等。3．1．3浮選機(jī)中礦漿的充氣主要包括兩個(gè)過程：氣泡的生成及氣泡的兼并和溶解。1、氣泡的生成⑴機(jī)械攪拌作用將空氣粉碎形成氣泡；⑵空氣通過多孔介質(zhì)的細(xì)小眼孔形成氣泡；⑶氣體從礦漿中析出形成微泡。影響微泡析出的主要因素：①開始時(shí)礦漿中空氣的飽和程度（空氣的溶解度）；②隨后礦漿的降壓程度；③是否具有微泡析出的“核心”（礦物的疏水性表面）。2、氣泡的兼并和溶解其影響礦漿的最終充氣程度，氣泡兼并使其直徑變大，不穩(wěn)定和易于破滅，氣泡減少、總面積減少、對(duì)礦化不利。氣泡溶解使氣泡消失，但影響不如兼并明顯。加入起泡劑可提高氣泡穩(wěn)定性，減緩氣泡的兼并。3．1．4浮選機(jī)內(nèi)礦漿充氣程度的測(cè)定及評(píng)價(jià)礦漿充氣程度指礦漿中空氣含量、氣泡的彌散程度和氣泡在礦漿中分布的均勻性。它直接影響氣泡礦化過程、浮選速度、工藝指標(biāo)和浮選藥劑的用量。1、充氣量及其測(cè)定充氣量的測(cè)定可用量筒法或充氣量測(cè)量