第3章浮选基本理论
第3章 浮选基本理论
上节内容提问 1.水溶液中矿物表面带有电荷的原因有哪些？ 2.在黑板上画出矿物表面双电层结构示意图？ 3.什么是矿物的零电点？什么是矿物的等电点？ 4.当溶液oH>PZC时，矿物表面带何种电荷，应选用哪种类型的捕 收剂？
上节内容提问 1. 水溶液中矿物表面带有电荷的原因有哪些？ 2. 在黑板上画出矿物表面双电层结构示意图？ 4.当溶液pH>PZC时，矿物表面带何种电荷，应选用哪种类型的捕 收剂？ 3.什么是矿物的零电点？什么是矿物的等电点？
3.3浮选剂在矿物表面的吸附 3.3.1吸附及表面活性 吸附的概念 ·吸附：在吸附剂表面力作用下，在体系表面自由能降低的同时，吸 附质从各体相向表面浓集的现象。 被吸附了的物质叫吸附质，如各种药剂，难免离子等。 吸附了其它物质的载体叫吸附剂，如气泡，矿粒等。 吸附过程总是发生在各相的界面上。 浮选过程中主要的吸附界面有： 气·固界面-气体在矿物表面的吸附 气·液界面-起泡剂的吸附 固·液界面-浮选剂在矿物表面的吸附 液-液界面-表面活性剂在两种不相混溶的液体界面上的吸附 药剂在固-液界面上的吸附是浮选过程的核心
3 3.3 浮选剂在矿物表面的吸附 3.3.1 吸附及表面活性 吸附的概念 • 吸附：在吸附剂表面力作用下，在体系表面自由能降低的同时，吸 附质从各体相向表面浓集的现象。 被吸附了的物质叫吸附质，如各种药剂，难免离子等。 吸附了其它物质的载体叫吸附剂，如气泡，矿粒等。 吸附过程总是发生在各相的界面上。 • 浮选过程中主要的吸附界面有： 气－固界面－气体在矿物表面的吸附 气－液界面－起泡剂的吸附 固－液界面－浮选剂在矿物表面的吸附 液－液界面－表面活性剂在两种不相混溶的液体界面上的吸附 药剂在固－液界面上的吸附是浮选过程的核心
3.3浮选剂在矿物表面的吸附 3.3.1吸附及表面活性 吸附量（「） 1.气体在固体界面上的吸附：单位：mlg1,或molg1 2.表面活性剂在溶液表面上的吸附：单位：mol.cm-2 3.浮选药剂在矿物表面上的吸附：mol-cm2、mog1 、 g-g-1 吸附量用单位界面面积上吸附药剂的摩尔数表示时，称吸附密度。 气-液界面的吸附量可用吉布斯(Gbbs)等温吸附方程计算： T=-c dy RT dc 式中：C一吸附达到平衡时的溶液浓度；R一气体常数，T一绝对 温度，dy/dc一表面活性度。即吸附剂的表面张力Y随吸附质c增 加而变化的程度越大，则吸附质的表面活性度越大
4 3.3 浮选剂在矿物表面的吸附 3.3.1 吸附及表面活性 吸附量（ Γ ） 1. 气体在固体界面上的吸附：单位：ml·g-1，或mol·g-1 2. 表面活性剂在溶液表面上的吸附：单位： mol·cm-2 3. 浮选药剂在矿物表面上的吸附： mol·cm-2 、 mol·g-1 、 g·g-1 吸附量用单位界面面积上吸附药剂的摩尔数表示时，称吸附密度。 气-液界面的吸附量可用吉布斯（Gibbs ）等温吸附方程计算： 式中：C—吸附达到平衡时的溶液浓度；R—气体常数， T—绝对 温度，dγ /dc—表面活性度。即吸附剂的表面张力γ随吸附质c增 加而变化的程度越大，则吸附质的表面活性度越大。 dc d . RT − c =
3.3.1吸附及表面活性 由吉布斯(Gibbs)等温吸附方程，可以得出： 若吸附质能使吸附剂的表面张力y显著降低，即dy/dc0， 这时吸附质在表面层的浓度大于体相浓度，称为正吸附。这种吸 附质就称为表面活性物质，如浮选中常用的长烃链羧酸盐、胺类 捕收剂等都属于正吸附。 反之，若dy/dc>0,即增加吸附质浓度使吸附剂的y升高，则 「<0，此时吸附质在表面层的浓度小于体相浓度，称为负吸附。 这种吸附质就称为非表面活性物质，如浮选中使用的无机酸、碱、 盐调整剂等
5 由吉布斯（Gibbs ）等温吸附方程，可以得出： 若吸附质能使吸附剂的表面张力γ显著降低，即dγ/dc0, 这时吸附质在表面层的浓度大于体相浓度，称为正吸附。这种吸 附质就称为表面活性物质，如浮选中常用的长烃链羧酸盐、胺类 捕收剂等都属于正吸附。 反之，若dγ/dc>0，即增加吸附质浓度使吸附剂的γ升高，则 Γ<0，此时吸附质在表面层的浓度小于体相浓度，称为负吸附。 这种吸附质就称为非表面活性物质，如浮选中使用的无机酸、碱、 盐调整剂等。 3.3.1 吸附及表面活性
3.3.2浮选药剂在矿物一水溶液界面的吸附类型 浮选是复杂的物理化学过程。由于矿物表面性质的不均匀，不同 种类的浮选药剂可以吸附在界面的不同位置，并产生不同性质的 吸附类型 浮选药剂在矿物-水溶液界面的吸附按分类方式的不同有以下类 型： 1.按吸附物的形态 (1)分子吸附-被分散或溶解于矿浆溶液中的药剂以分子形态在表面 上的吸附。 特征：吸附前后不发生电性变化，属于物理吸附，作用力为范德华力。 吸附的结果不改变矿物表面电性。 包括 非极性分子的物理吸附-烃类油的吸附-色散力。 极性分子的物理吸附-未解离的弱电解质分子在固-液界面吸附；起泡 剂分子在液-气界面吸附
6 3.3.2 浮选药剂在矿物－水溶液界面的吸附类型 浮选是复杂的物理化学过程。由于矿物表面性质的不均匀，不同 种类的浮选药剂可以吸附在界面的不同位置，并产生不同性质的 吸附类型。 浮选药剂在矿物－水溶液界面的吸附按分类方式的不同有以下类 型： 1. 按吸附物的形态 （1）分子吸附－被分散或溶解于矿浆溶液中的药剂以分子形态在表面 上的吸附。 特征：吸附前后不发生电性变化，属于物理吸附，作用力为范德华力。 吸附的结果不改变矿物表面电性。 包括: 非极性分子的物理吸附－烃类油的吸附－色散力。 极性分子的物理吸附－未解离的弱电解质分子在固－液界面吸附；起泡 剂分子在液－气界面吸附
3.3.2浮选药剂在矿物一水溶液界面的吸附类型 (2)离子吸附 矿浆溶液中的药剂（捕收剂、活化剂）以离子形式在矿物表面的 吸附。 特征：吸附前后矿物表面发生电性变化，既可以是物理吸附，也 可以是化学吸附。 浮选药剂：X,RNH4+,RCOO等 黄药在方铅矿上的吸附、羧酸类捕收剂在含钙矿物上吸附、络离 子吸附均属此类。 (3)半胶束吸附 当捕收剂浓度足够高时，吸附在矿物表面上的长烃链捕收剂的非 极性基缔合而形成二维空间的胶束，这种吸附称“半胶束吸附
7 3.3.2 浮选药剂在矿物－水溶液界面的吸附类型 （2）离子吸附 矿浆溶液中的药剂（捕收剂、活化剂）以离子形式在矿物表面的 吸附。 特征：吸附前后矿物表面发生电性变化，既可以是物理吸附，也 可以是化学吸附。 浮选药剂: X-， RNH4 + ，RCOO-等 黄药在方铅矿上的吸附、羧酸类捕收剂在含钙矿物上吸附、络离 子吸附均属此类。 （3）半胶束吸附 当捕收剂浓度足够高时，吸附在矿物表面上的长烃链捕收剂的非 极性基缔合而形成二维空间的胶束，这种吸附称“半胶束吸附
3.3.2浮选药剂在矿物一水溶液界面的吸附类型 定位高子 @雕酸离子 十二胺离子 6 图1-31 石英表面双层结构上啊离了指收剂吸附示意图 ā一个别胺离子吸附；b一半皮束吸附；c一多层吸附 捕收剂吸附在矿物表面，随着浓度的增加，矿物表面的捕收剂吸附密度 增加，长烃链非极性端在范德华力的作用下发生缔合作用，形成半胶束 (HMC),其吸附密度相当于单分子层的十分之一。半胶束吸附通常 在"Stern”层发生。 8 因此可以改变矿表的"？电位”的符
捕收剂吸附在矿物表面，随着浓度的增加，矿物表面的捕收剂吸附密度 增加，长烃链非极性端在范德华力的作用下发生缔合作用，形成半胶束 （HMC），其吸附密度相当于单分子层的十分之一。半胶束吸附通常 8 在“Stern”层发生。因此可以改变矿表的“ζ电位”的符号。 3.3.2 浮选药剂在矿物－水溶液界面的吸附类型
3.3.2浮选药剂在矿物一水溶液界面的吸附类型 表面活性剂具有亲固（水）基和疏水基，当溶解在水中达到一定浓度时， 其非极性部分（疏水基)会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲 水基向外，这种多分子聚集体称为胶团。随亲水基的不同和浓度的不同， 形成的胶团可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 定义开始形成胶团的最低浓度称为l临界胶束浓度CMC(Critical Micelle Concentration)
9 3.3.2 浮选药剂在矿物－水溶液界面的吸附类型 表面活性剂具有亲固（水）基和疏水基，当溶解在水中达到一定浓度时， 其非极性部分（疏水基）会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲 水基向外，这种多分子聚集体称为胶团。随亲水基的不同和浓度的不同， 形成的胶团可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 定义开始形成胶团的最低浓度称为临界胶束浓度CMC（Critical Micelle Concentration ）
3.3.2浮选药剂在矿物一水溶液界面的吸附类型 (4)捕收剂在矿浆中反应的产物在矿物表面的吸附 捕收剂在矿浆中与其他离子或在矿物表面反应生成的新的化合物 在矿物表面上的吸附。 如：黄药与铅离子反应生成的黄原酸铅在方铅矿表面上吸附，黄 药氧化为双黄药、再吸附于黄铁矿表面等造成矿物表面疏水。 2.按吸附作用方式和性质 (1)交换吸附 溶液中某种离子与矿物表面上另一种相同符号的离子发生等当 量交换而吸附在矿物表面上。 如：ZnS|Zn+Cu2+=ZnS]Cu-+Zn2+,k=1026;PbSs042与0H 或C0,2等离子交换。 10
10 3.3.2 浮选药剂在矿物－水溶液界面的吸附类型 （4）捕收剂在矿浆中反应的产物在矿物表面的吸附 捕收剂在矿浆中与其他离子或在矿物表面反应生成的新的化合物 在矿物表面上的吸附。 如：黄药与铅离子反应生成的黄原酸铅在方铅矿表面上吸附，黄 药氧化为双黄药、再吸附于黄铁矿表面等造成矿物表面疏水。 2. 按吸附作用方式和性质 （1）交换吸附 溶液中某种离子与矿物表面上另一种相同符号的离子发生等当 量交换而吸附在矿物表面上。 如：ZnS|Zn+Cu2+＝ZnS|Cu+Zn2+ ，k＝1026；PbS|SO4 2-与OH- 或CO3 2-等离子交换