王超等：浮选过程中颗粒-气泡黏附作用机理及研究进展 .1429· 18 与平滑的颗粒表面相比而言，许多研究学 16 者[4s~]发现表面有凸起的或有角的颗粒在浮选中 14 的回收率较高.可能是因为，粗糙的颗粒表面微小 的突起能够促进颗粒与气泡液膜的破裂 10A 3.5溶液pH值的影响 8 研究学者[0]通过试验表明矿浆pH值对矿物 6 浮选有很大程度的影响. 以 浮选中用阳离子捕收剂时，低pH值时浮选会 受到抑制，因为捕收剂阳离子会和氢离子在矿物表 面形成竞争吸附：相反，浮选中用阴离子捕收剂时， 1.01.2141.61.82.02.22.42.62.83.0 气泡直径mm 高pH值时浮选会受到抑制.根据文献[23]，在1× 图4石英颗粒的感应时间与气泡尺寸之间的关系[4] I0-4mol·L-1的聚氧乙烯甲基醚(polyoxyethylene Fig.4 Induction time for quartz particles rs bubble diameter[44) methyl ether)溶液中，pH值对石英颗粒和浮选回收 物颗粒表面形成有机物或无机物从而降低颗粒表面 率的影响如表1所示，当pH值为9.8时，气泡和颗 的疏水性[5]，从而降低矿物的可浮性 粒均荷负电，浮选回收率为零，抑制了石英颗粒的 增加颗粒表面疏水性会使气泡和颗粒之间的液 浮选. 膜尽早破裂，因为颗粒表面疏水性增加，颗粒和气泡 表1pH值对石英颗粒感应时间和浮选回收率的影响[2】 的疏水引力增大，根据EDLVO理论，颗粒和气泡之 Table 1 Effect of pH values on the induction time and recovery of quartz 间的净黏附力（合力）会增大，因此会加快液膜的排 particles[23] 电位/mV 液速度. 感应时间/ 浮选回收率/ pH值 ms % Albijanic等[]研究了硫化铜矿物的捕收剂用 气泡 颗粒 量和有价矿物解离度对黏附时间的影响，研究发现， 4.5 名 -30 10 22.0 当铜品位高时，即使捕收剂用量很少也会使黏附时 9.8 -40 -50 125 0 间大大缩短，但是，当铜品位比较低时，捕收剂对黏 附时间的影响不大，当铜品位很低时，捕收剂对黏附 4颗粒-气泡黏附研究进展 时间几乎没有影响，结果表明，矿物解离度、铜品位、 随着现代仪器的发展，很多研究学者利用高速 捕收剂用量和黏附时间之间存在非线性关系 摄影仪[51-6]、测力仪SFA[s7、原子力显微镜 3.4颗粒表面粗糙度的影响 AFMI58-68]、X射线光电子能谱分析XPS[69-0]等先进 三相润湿周边扩展的时间会受到颗粒表面粗糙 的仪器和检测手段对颗粒-气泡的黏附做大量的研 度的影响]，如图5所示 究，并且取得了大量研究成果 2.4 Sum等研究发现，在高速搅拌条件下，水利 2.0 空化作用有利于小气泡的形成，这些小气泡与矿物 颗粒有较高的碰撞概率，颗粒-气泡黏附试验发现， 1.6 在高速搅拌条件下，细颗粒表面会形成许多小气泡， 1.2 这些小气泡会因为桥联作用而聚集，有利于细颗粒 浮选. 0.8 ·一表面粗糙度：小于1mm ◆一表面粗糙度：30-60mm Rem等[2]采用单气泡浮选管结合电解浮选法， 0.4 一表面粗糙度：50-80mm 研究了锡石颗粒和氢气泡的相互作用过程，锡石颗 粒的回收率受颗粒尺寸和气泡尺寸的影响，当回收 6 10 12 14 时间/ms 率最大时，颗粒尺寸和气泡尺寸有一个最佳的匹配 图5不同表面粗糙度的铁氟龙矿物三相润湿周边直径与时间 范围，用高速摄像机观察了颗粒和气泡的碰撞、黏附 的关系[切] 和脱附的过程，研究发现，颗粒和气泡的尺寸影响二 Fig.5 Evolution of the three phase contact diameter at Teflon sur- 者的碰撞概率、黏附概率，进而影响细粒矿物的浮选 faces of different roughness with time【】 回收率王 超等: 浮选过程中颗粒鄄鄄气泡黏附作用机理及研究进展 图 4 石英颗粒的感应时间与气泡尺寸之间的关系[44] Fig. 4 Induction time for quartz particles vs bubble diameter [44] 物颗粒表面形成有机物或无机物从而降低颗粒表面 的疏水性[45] ,从而降低矿物的可浮性. 增加颗粒表面疏水性会使气泡和颗粒之间的液 膜尽早破裂,因为颗粒表面疏水性增加,颗粒和气泡 的疏水引力增大,根据 EDLVO 理论,颗粒和气泡之 间的净黏附力(合力)会增大,因此会加快液膜的排 液速度. Albijanic 等[46] 研究了硫化铜矿物的捕收剂用 量和有价矿物解离度对黏附时间的影响,研究发现, 当铜品位高时,即使捕收剂用量很少也会使黏附时 间大大缩短,但是,当铜品位比较低时,捕收剂对黏 附时间的影响不大,当铜品位很低时,捕收剂对黏附 时间几乎没有影响,结果表明,矿物解离度、铜品位、 捕收剂用量和黏附时间之间存在非线性关系. 图 5 不同表面粗糙度的铁氟龙矿物三相润湿周边直径与时间 的关系[47] Fig. 5 Evolution of the three phase contact diameter at Teflon sur鄄 faces of different roughness with time [47] 3郾 4 颗粒表面粗糙度的影响 三相润湿周边扩展的时间会受到颗粒表面粗糙 度的影响[47] ,如图 5 所示. 与平滑 的 颗 粒 表 面 相 比 而 言, 许 多 研 究 学 者[48鄄鄄49]发现表面有凸起的或有角的颗粒在浮选中 的回收率较高. 可能是因为,粗糙的颗粒表面微小 的突起能够促进颗粒与气泡液膜的破裂. 3郾 5 溶液 pH 值的影响 研究学者[50] 通过试验表明矿浆 pH 值对矿物 浮选有很大程度的影响. 浮选中用阳离子捕收剂时,低 pH 值时浮选会 受到抑制,因为捕收剂阳离子会和氢离子在矿物表 面形成竞争吸附;相反,浮选中用阴离子捕收剂时, 高 pH 值时浮选会受到抑制. 根据文献[23],在 1 伊 10 - 4 mol·L - 1 的聚氧乙烯甲基醚 ( polyoxyethylene methyl ether)溶液中,pH 值对石英颗粒和浮选回收 率的影响如表 1 所示,当 pH 值为 9郾 8 时,气泡和颗 粒均荷负电,浮选回收率为零,抑制了石英颗粒的 浮选. 表 1 pH 值对石英颗粒感应时间和浮选回收率的影响[23] Table 1 Effect of pH values on the induction time and recovery of quartz particles [23] pH 值 电位/ mV 气泡 颗粒 感应时间/ ms 浮选回收率/ % 4郾 5 30 - 30 10 22郾 0 9郾 8 - 40 - 50 125 0 4 颗粒鄄鄄气泡黏附研究进展 随着现代仪器的发展,很多研究学者利用高速 摄 影 仪[51鄄鄄56] 、 测 力 仪 SFA [57] 、 原 子 力 显 微 镜 AFM [58鄄鄄68] 、X 射线光电子能谱分析 XPS [69鄄鄄70]等先进 的仪器和检测手段对颗粒鄄鄄气泡的黏附做大量的研 究,并且取得了大量研究成果. Sun 等[71]研究发现,在高速搅拌条件下,水利 空化作用有利于小气泡的形成,这些小气泡与矿物 颗粒有较高的碰撞概率,颗粒鄄鄄气泡黏附试验发现, 在高速搅拌条件下,细颗粒表面会形成许多小气泡, 这些小气泡会因为桥联作用而聚集,有利于细颗粒 浮选. Ren 等[72] 采用单气泡浮选管结合电解浮选法, 研究了锡石颗粒和氢气泡的相互作用过程,锡石颗 粒的回收率受颗粒尺寸和气泡尺寸的影响,当回收 率最大时,颗粒尺寸和气泡尺寸有一个最佳的匹配 范围,用高速摄像机观察了颗粒和气泡的碰撞、黏附 和脱附的过程,研究发现,颗粒和气泡的尺寸影响二 者的碰撞概率、黏附概率,进而影响细粒矿物的浮选 回收率. ·1429·