《选矿学》课程教案讲稿（浮选）第一章 浮选基本原理 第三节 相界面性质与可浮性（吸附现象）第四节 气泡的矿化过程

课程名称：《浮选》第2讲次摘要第一章浮选基本原理授课题目（章、节）第三节相界面性质与可浮性（吸附现象）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】使同学们掌握吸附类型及浮选中常见的吸附现象；气泡的矿化过程、理论分析。[重点】浮选中常见的吸附现象；矿物析出矿化的动力学过程:【难点】吸附类型及特点；气泡矿化的热力学及动力学分析内容【本讲课程的引入】浮选是在固、气、液三相中进行的过程，因此吸附是浮选过程中不同相界面上经常发生的现象。矿浆中加入药剂时，一些药剂可吸附在固液界面，另一些药剂则吸附在气液界面，还有一些药剂可吸附在液液界面，矿物在矿浆中还吸附矿浆中的其他分子、离子等。吸附的结果使矿物表面性质改变，矿物的可浮性得到调节，矿浆中气泡的稳定性得到改善，药剂的分散得到提高，所以，研究浮选过程中的吸附现象，对探索浮选理论和指导浮选实践均有重要意义。【本讲课程的内容】三、吸附现象1、吸附及对浮选的意义：1）概念：吸附：是液体（或气体）中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。正吸附：当加入某种物质后，使溶液表面能降低，表面层溶质的浓度大于溶液内部的浓度，浓度增高现象。这种物质称为表面活性剂。负吸附：当加入某种物质后，使溶液表面能增高，表面层溶质的浓度小于溶液内部的浓度，浓度降低现象。这种物质称为非表面活性剂。吸附量：一定温度下，当吸附达到平衡时，单位面积上所吸附的吸附质的摩尔数，常用“T”表示。2）意义：吸附是浮过程中，相间相互作用的一种主要形式，此外还有吸收，粘附和多相化学反应。研究浮选过程中的吸附现象，对探索浮选理论和指导浮选实践均有重要意义

课程名称：《浮选》 第 2 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 第一章 浮选基本原理 第三节 相界面性质与可浮性（吸附现象） 第四节 气泡的矿化过程 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】使同学们掌握吸附类型及浮选中常见的吸附现象；气泡的矿化过程、理论分析。 【重 点】浮选中常见的吸附现象；矿物析出矿化的动力学过程 【难 点】吸附类型及特点；气泡矿化的热力学及动力学分析 内容 【本讲课程的引入】浮选是在固、气、液三相中进行的过程，因此吸附是浮选过程中不同相 界面上经常发生的现象。矿浆中加入药剂时，一些药剂可吸附在固液界面，另一些药剂则吸 附在气液界面，还有—些药剂可吸附在液液界面，矿物在矿浆中还吸附矿浆中的其他分子、 离子等。 吸附的结果使矿物表面性质改变，矿物的可浮性得到调节，矿浆中气泡的稳定性 得到改善，药剂的分散得到提高，所以，研究浮选过程中的吸附现象，对探索浮选理论和指 导浮选实践均有重要意义。 【本讲课程的内容】 三、 吸附现象 1、吸附及对浮选的意义： 1）概念： 吸附：是液体（或气体）中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。 正吸附：当加入某种物质后，使溶液表面能降低，表面层溶质的浓度大于溶液内部的浓 度，浓度增高现象。这种物质称为表面活性剂。 负吸附：当加入某种物质后，使溶液表面能增高，表面层溶质的浓度小于溶液内部的浓 度，浓度降低现象。这种物质称为非表面活性剂。 吸附量：一定温度下，当吸附达到平衡时，单位面积上所吸附的吸附质的摩尔数，常用 “Γ”表示。 2）意义： 吸附是浮过程中，相间相互作用的一种主要形式，此外还有吸收，粘附和多相化学反应。 研究浮选过程中的吸附现象，对探索浮选理论和指导浮选实践均有重要意义

2、吸附类型：吸附分为物理吸附和化学吸附。两者区别：吸附基面上的化学质点与吸附质之间是否发生化学键的结合。凡由化学键力引起的吸附称为化学吸附：凡由分子键力引起的吸附称为物理吸附。物理吸附：分子吸附，双电层扩散层吸附，半胶半吸附。化学吸附：离子吸附，双电层内层吸附和特性吸附。1）分子吸附：溶液中被溶解的溶质以分子形式吸附到固-—一液，气一—一液等相界面上，称为分子吸附。吸附的结果不改变矿物表面电性。2）离子吸附：溶质离子在矿物表面吸附，称为离子吸附。（1）定位吸附：定位离子在定位层发生的吸附，具有强的选择性和无取代性，结果改变电性。（2）交换吸附：一种离子交换矿物表面的另一种离子而吸附在矿物表面上。定位吸附和交换吸附经常同时发生，常在矿物表面生成不溶性盐类，可以改变矿物表面的电性（包括数量和符号）。3）双电层的吸附：（1）双电层内层吸附-—--定位吸附（2）双电层外层吸附：紧密层吸附：静电力、范德华力和化学键力。扩散层吸附：静电力。4）半胶束吸附：长烃链非极性端在范德华力的作用下，发生缔合作用，形成类似胶体的结构。5）特性吸附：双电层吸附中除静电吸附以外的吸附。对溶液中某种组分有特殊的亲合力。3、气--液界面的吸附现象起泡剂是一种表面活性物质，在气——-液界面上呈单分子层定向吸附分子中非极性基透过界面穿过气相，而极性基留在液体中。非极性基以范德华力相互作用，极性基互相排斥，又与水偶极子相互吸引。吸附方程（自学），服从吉布斯吸附方程。4、固-—-液界面的吸附现象1）影响因素（1）吸附剂、吸附质的结构、性质和相互接触的活性质点数。浮选过程中，矿物作力吸附剂，气体或溶剂作为吸附质。规律：A、极性吸附剂易吸附吸性吸附质或电解质离子。B、非极性吸附剂易吸附非极性吸附质。（2）凡能使固-一液界面自由能降低得越多的溶质，被吸附量也越多。（3）溶解度较小的溶质较易被吸附

2、吸附类型： 吸附分为物理吸附和化学吸附。两者区别：吸附基面上的化学质点与吸附质之间是否发 生化学键的结合。凡由化学键力引起的吸附称为化学吸附；凡由分子键力引起的吸附称为物 理吸附。 物理吸附：分子吸附，双电层扩散层吸附，半胶半吸附。 化学吸附：离子吸附，双电层内层吸附和特性吸附。 1）分子吸附:溶液中被溶解的溶质, 以分子形式吸附到固-液，气-液等相界面上，称为分子吸附。吸附的结果不改变矿 物表面电性。 2）离子吸附：溶质离子在矿物表面吸附，称为离子吸附。 （1）定位吸附：定位离子在定位层发生的吸附，具有强的选择性和无取代性，结果改 变电性。 （2）交换吸附：一种离子交换矿物表面的另一种离子而吸附在矿物表面上。 定位吸附和交换吸附经常同时发生，常在矿物表面生成不溶性盐类，可以改变矿物表面 的电性（包括数量和符号）。 3）双电层的吸附： （1）双电层内层吸附-定位吸附 （2）双电层外层吸附： 紧密层吸附：静电力、范德华力和化学键力。 扩散层吸附：静电力。 4）半胶束吸附：长烃链非极性端在范德华力的作用下，发生缔合作用，形成类似胶体 的结构。 5）特性吸附：双电层吸附中除静电吸附以外的吸附。对溶液中某种组分有特殊的亲合 力。 3、气-液界面的吸附现象 起泡剂是一种表面活性物质，在气-液界面上呈单分子层定向吸附分子中非极性基透 过界面穿过气相，而极性基留在液体中。 非极性基以范德华力相互作用，极性基互相排斥，又与水偶极子相互吸引。 吸附方程（自学），服从吉布斯吸附方程。 4、固-液界面的吸附现象 1）影响因素 （1）吸附剂、吸附质的结构、性质和相互接触的活性质点数。 浮选过程中，矿物作力吸附剂，气体或溶剂作为吸附质。 规律：A、极性吸附剂易吸附吸性吸附质或电解质离子。 B、非极性吸附剂易吸附非极性吸附质。 （2）凡能使固-液界面自由能降低得越多的溶质，被吸附量也越多。 （3）溶解度较小的溶质较易被吸附

（4）同一矿物可能是有不同的吸附性能。（5）温度有影响，吸附放热，温升，吸附量降低2）.吸附方程（自学）3）药剂在矿物表面吸附的类型（1）按矿物表面吸附产物的形态分类：分子吸附、离子吸附、（半）胶束吸附。（2）按吸附作用进行的方式分类：交换吸附、竞争吸附、特性吸附。（3）按离子在双电层内吸附的位置分类：双电层内、外层吸附。（4）按吸附质与吸附剂之间的作用属性分类：物理、化学吸附。4）几点补充（1）同一系统中物理、化学吸附并存，且不相互排斥。（2）随条件的变化，两者可能发生相互转化（3）化学吸附当条件适合时，可发展成表面化学反应。（4）物理吸附是“非定点”性质的吸附，作用缺乏选择性：化学吸附是“定点”性质的吸附，作用是有选择性的。（5）矿物表面除吸附溶质外还可吸附溶剂，各组分间存在相互作用和竞争吸附，导致固--吸附的复杂化。（6）速度较慢，需要一定的接触作用时间----矿浆准备。5）固—--液界面的吸附现象固体表面所发生的水化、电学性质均是吸附现象的结果。物理吸附：静电力或范德华力，比如：水化特性吸附：物理性质的特性吸附；化学性质的特性吸附。化学吸附：分子吸附和离子吸附。固———液界面的吸附服从兰格缪尔吸附方程。5、液---液界面的吸附现象两种互不相溶的液体，存在液一-一液界面。浮选过程中有价值的是油和水进行乳化。此混合液经过搅拌形成0/W或W/O型乳状液。从分选和分离角度上看，0/W型是油浮选、球团浮选和乳化浮选的基本形式。在泡沫浮选中，0/W型是矿浆中烃类油浮选剂分布存在的基本形态。浮选药剂的乳化处理方法较多，但添加表面活性剂来降低油一一一水界面自由能，可以获得分散度适宜和稳定性较高的乳状液。油水界面吸附层的结构：该系统由三个独立的相构成：油、水和中间相。中间相是表面活性剂和助剂吸附层，两侧表面张力不同即为双重膜（发生弯曲），油相向中间层渗透使其膨胀而渗透深度为4/5双重膜的厚度。水分子和反离子进入中间相的1/5厚度处。由于在中间内包含着多组分，又称混合膜。油一-一水的平面吸附层，在压力梯度和油的浸透作用下，使膨胀延伸到油边和水边使压

（4）同一矿物可能是有不同的吸附性能。 （5）温度有影响，吸附放热，温升，吸附量降低。 2）.吸附方程（自学） 3）药剂在矿物表面吸附的类型 （1）按矿物表面吸附产物的形态分类：分子吸附、离子吸附、（半）胶束吸附。 （2）按吸附作用进行的方式分类：交换吸附、竞争吸附、特性吸附。 （3）按离子在双电层内吸附的位置分类：双电层内、外层吸附。 （4）按吸附质与吸附剂之间的作用属性分类：物理、化学吸附。 4）几点补充 （1）同一系统中物理、化学吸附并存，且不相互排斥。 （2）随条件的变化，两者可能发生相互转化。 （3）化学吸附当条件适合时，可发展成表面化学反应。 （4）物理吸附是“非定点”性质的吸附，作用缺乏选择性； 化学吸附是“定点”性质的吸附，作用是有选择性的。 （5）矿物表面除吸附溶质外还可吸附溶剂，各组分间存在相互作用和竞争吸附，导致 固-吸附的复杂化。 （6）速度较慢，需要一定的接触作用时间-矿浆准备。 5）固-液界面的吸附现象 固体表面所发生的水化、电学性质均是吸附现象的结果。 物理吸附：静电力或范德华力，比如：水化。 特性吸附：物理性质的特性吸附； 化学性质的特性吸附。 化学吸附：分子吸附和离子吸附。 固-液界面的吸附服从兰格缪尔吸附方程。 5、液-液界面的吸附现象 两种互不相溶的液体，存在液-液界面。浮选过程中有价值的是油和水进行乳化。此 混合液经过搅拌形成O/W或W/O型乳状液。 从分选和分离角度上看，O/W型是油浮选、球团浮选和乳化浮选的基本形式。在泡沫浮 选中，O/W型是矿浆中烃类油浮选剂分布存在的基本形态。 浮选药剂的乳化处理方法较多，但添加表面活性剂来降低油-水界面自由能，可以获 得分散度适宜和稳定性较高的乳状液。 油水界面吸附层的结构： 该系统由三个独立的相构成：油、水和中间相。 中间相是表面活性剂和助剂吸附层，两侧表面张力不同即为双重膜（发生弯曲），油相 向中间层渗透使其膨胀而渗透深度为4/5双重膜的厚度。水分子和反离子进入中间相的1/5厚 度处。由于在中间内包含着多组分，又称混合膜。 油-水的平面吸附层，在压力梯度和油的浸透作用下，使膨胀延伸到油边和水边使压

力相等，同时出现曲率而形成球形乳滴。【本讲课程的小结】掌握下列问题1．什么是吸附、正吸附、负吸附、吸附量？2.吸附的类型及性质？3.气泡矿化及其途径有哪些?简述强水化性、中等水化性、弱水化性矿物和气泡碰撞时，其系统自由能的变化规律。4.简述浮选动力学研究的内容及意义。影响浮选速率的主要因素有哪些？【本讲课程的作业】掌握吸附类型及浮选中常见的吸附现象。掌握析出矿化的动力学过程

力相等，同时出现曲率而形成球形乳滴。 【本讲课程的小结】 掌握下列问题 1． 什么是吸附、正吸附、负吸附、吸附量？ 2．吸附的类型及性质？ 3．气泡矿化及其途径有哪些?简述强水化性、中等水化性、弱水化性矿物和气泡碰撞时，其 系统自由能的变化规律。 4．简述浮选动力学研究的内容及意义。影响浮选速率的主要因素有哪些? 【本讲课程的作业】 掌握吸附类型及浮选中常见的吸附现象。掌握析出矿化的动力学过程