《选矿学》课程教案讲稿（浮选）第一章 浮选基本原理 第一节 概述 第二节 固、液、气各相性质 第三节相界面性质与可浮性

课程名称：《浮选》第1讲次摘要第一章浮选基本原理授课题目（章、节）第一节概述本讲目的要求及重点难点：【目的要求】使同学们了解浮选及浮选过程基本概念、浮选的发展；矿物表面的润湿性、接触角、润湿阻滞、矿物表面的水化、双电层理论、可浮性等。[重点】浮选的基本概念；矿物表面的润湿性、界面现象[难点】固、液、气各相性质；矿物的界面现象内容【本讲课程的引入】浮选是资源加工技术中最重要的技术，它的应用前景是极为广阔的，大多数矿物都可以采用浮选法从矿石中分离出来，同时可加工处理二次资源及非矿物资源。涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域。随着浮选的不断发展，目前，浮选已在化工、造纸、食品、农业、医药、工业废物、废水诸方面都有着广阔的应用前景。【本讲课程的内容】第一章浮选基本原理第一节概述浮选包括泡沫浮选、油团浮选、表层浮选和沉淀浮选等，通常所说的浮选，主要是指泡沫浮选。浮选是细粒和极细物料分选中应用最广泛的方法。一、浮选及浮选过程浮选：浮游选矿主要指泡沫浮选。是按矿物表面物理化学性质的差异来分离各种细粒的方法。浮选过程：在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过程。其实是疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的脉石矿物留在水中，从而实现彼此分离。现代的泡沫浮选过程一般包括以下作业：磨矿一即先将矿石磨细，使有用矿物与其他矿物或脉石矿物解离；②调浆加药一调整矿浆浓度适合浮选要求，并加入所需的浮选药剂，以提高效率；③浮选分离一矿浆在浮选机中充气浮选，完成矿物的分选：产品处理一浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。浮选过程基本概念

课程名称：《浮选》 第 1 讲次 摘要 授课题目（章、节） 第一章 浮选基本原理 第一节 概述 第二节 固、液、气各相性质 第三节相界面性质与可浮性 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】使同学们了解浮选及浮选过程基本概念、浮选的发展；矿物表面的润湿性、接触角、润湿阻 滞、矿物表面的水化、双电层理论、可浮性等。 【重 点】浮选的基本概念；矿物表面的润湿性、界面现象 【难 点】固、液、气各相性质；矿物的界面现象 内容 【本讲课程的引入】浮选是资源加工技术中最重要的技术，它的应用前景是极为广阔的，大 多数矿物都可以采用浮选法从矿石中分离出来，同时可加工处理二次资源及非矿物资源。涉 及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域。随着浮选 的不断发展，目前，浮选已在化工、造纸、食品、农业、医药、工业废物、废水诸方面都有 着广阔的应用前景。 【本讲课程的内容】 第一章 浮选基本原理 第一节 概 述 浮选包括泡沫浮选、油团浮选、表层浮选和沉淀浮选等，通常所说的浮选，主要是指 泡沫浮选。浮选是细粒和极细物料分选中应用最广泛的方法。 一、浮选及浮选过程 浮选：浮游选矿主要指泡沫浮选。是按矿物表面物理化学性质的差异来分离各种细粒的方法。 浮选过程：在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过程。 其实是疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的脉石矿物留在水中，从而实现彼此分离。 现代的泡沫浮选过程一般包括以下作业： ①磨矿—即先将矿石磨细，使有用矿物与其他矿物或脉石矿物解离； ②调浆加药—调整矿浆浓度适合浮选要求，并加入所需的浮选药剂，以提高效率； ③浮选分离—矿浆在浮选机中充气浮选，完成矿物的分选； ④产品处理—浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。 浮选过程基本概念

浮选药剂调和矿浆的主要目的：是使欲浮矿物表面增高疏水性，或者使不欲浮的矿物表面变得更加亲水，抑制它们上浮，或促使气泡的形成和分散。浮选的基本依据：矿粒表面性质差异。二、浮选发展简介在古老的金银淘洗加工过程中，人们已认识到利用矿物的天然疏水性或亲水性（亲油性）的不同来提纯矿物原料。1、全油浮选法根据各种矿物亲油性及亲水性的不同，加大量油类与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的亲油矿物刮去，而亲水性的矿物仍留在矿浆中，从而达到分离矿物的目的。早期工业浮选的先驱。2、表层浮选法在工业上的应用出现于1892年，将磨矿干粉小心轻轻撤布在流动的水流表面，疏水性矿物不易被水润湿依靠表面张力而漂浮水面上，聚集成薄层，成为精矿；易被水润湿的亲水性脉石流入水中作为废弃尾矿排出。3、泡沫浮选法20世纪初，出现原始的泡沫浮选法，使浮选法向前推进一步，并出现了许多形式的泡沫浮选法。第二节固、液、气各相性质（学生自学）第三节相界面性质与可浮性一、矿物表面的润湿性1、矿物的润湿性1）润湿现象：润湿是自然界中常的现象，是由于液体固体表面排挤在固体表面所产生的一种界面作用。易被润湿的表面称为亲液（水）表面，其矿物称为亲液（水）矿物：反之称为疏液（水）表面，疏液（水）矿物。润湿性是表征矿物表面重要的物理化学特征之一，是矿物好坏可浮性的直观标志，取决手矿物表面不饱和键力与偶极水分子相互作用的强弱。2）.润湿现象在浮选中意义：矿物表面润湿性及其调节是实现各种矿物浮选可分离的关键，所以了解和掌握矿物表面润湿性的差异，变化规律以及调节方法对浮选原理及实践均有重要意义。目前，人为改变调节润湿性（可浮性）的方法有两大类：物理方法和化学方法。2、润湿的接触角润湿性的度量用接触角测量法和润湿测定法，常用接触角0。三相润湿周边：当气泡附着浸入水中的矿物表面，达到润湿平衡时，气泡在矿物表面所形成三相接触点围成的周边。（变化一一一平衡接触角：过三相润湿周边上任一点P作气液界面的切线8AW，与固液界面8SW之间所形成的包括液相的夹角

浮选药剂调和矿浆的主要目的：是使欲浮矿物表面增高疏水性，或者使不欲浮的矿物表 面变得更加亲水，抑制它们上浮，或促使气泡的形成和分散。 浮选的基本依据：矿粒表面性质差异。 二、浮选发展简介 在古老的金银淘洗加工过程中，人们已认识到利用矿物的天然疏水性或亲水性（亲油性）的 不同来提纯矿物原料。 1、全油浮选法 根据各种矿物亲油性及亲水性的不同，加大量油类与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的 亲油矿物刮去，而亲水性的矿物仍留在矿浆中，从而达到分离矿物的目的。早期工业浮选的 先驱。 2、表层浮选法 在工业上的应用出现于 1892 年，将磨矿干粉小心轻轻撒布在流动的水流表面，疏水性 矿物不易被水润湿依靠表面张力而漂浮水面上，聚集成薄层，成为精矿；易被水润湿的亲水 性脉石流入水中作为废弃尾矿排出。 3、泡沫浮选法 20 世纪初，出现原始的泡沫浮选法，使浮选法向前推进一步，并出现了许多形式的泡沫 浮选法。 第二节 固、液、气各相性质（学生自学） 第三节 相界面性质与可浮性 一、矿物表面的润湿性 1、矿物的润湿性 1）润湿现象： 润湿是自然界中常的现象，是由于液体固体表面排挤在固体表面所产生的一种界面作 用。易被润湿的表面称为亲液（水）表面，其矿物称为亲液（水）矿物；反之称为疏液（水） 表面，疏液（水）矿物。 润湿性是表征矿物表面重要的物理化学特征之一，是矿物好坏可浮性的直观标志，取决 于矿物表面不饱和键力与偶极水分子相互作用的强弱。 2）.润湿现象在浮选中意义： 矿物表面润湿性及其调节是实现各种矿物浮选可分离的关键，所以了解和掌握矿物表面 润湿性的差异，变化规律以及调节方法对浮选原理及实践均有重要意义。 目前，人为改变调节润湿性（可浮性）的方法有两大类：物理方法和化学方法。 2、润湿的接触角 润湿性的度量用接触角测量法和润湿测定法，常用接触角θ。 三相润湿周边：当气泡附着浸入水中的矿物表面，达到润湿平衡时，气泡在矿物表面所 形成三相接触点围成的周边。（变化-平衡） 接触角：过三相润湿周边上任一点 P 作气液界面的切线δAW，与固液界面δSW 之间所形 成的包括液相的夹角θ

接触角的大小与接触的三相界面所具有的各界面张力有关，当各界面张力相互作用达到平衡时，有DAW=Osw+oAWCOseDAW-OsW杨氏方程.cosg=DAW接触角是三相界面张力的函数。说明：不仅与矿物表面性质有关，而且与液相、气相的界面性质有关。凡能引起改变任何两相界面张力的因素都可以影响矿物表面的润湿性。当0>90°时，8SW>8AW矿物表面不易被水润湿，具有疏水表面，其矿物具有疏水性可浮性好。当gw+，水滴继续扩展，处于平衡状态时：AS=OsW+SAWCOSe+MDAs-Osw-Picose,=-DAW所以01>0，cos1<cos0（2）气排水时阻滞效应：气泡在浸在水中的矿物表面展开，气体分子与矿物表面间的磨擦力为中2

接触角θ的大小与接触的三相界面所具有的各界面张力有关，当各界面张力相互作用达 到平衡时，有 接触角是三相界面张力的函数。说明：不仅与矿物表面性质有关，而且与液相、气相的 界面性质有关。凡能引起改变任何两相界面张力的因素都可以影响矿物表面的润湿性。 当θ>90o 时，δSW > δAW 矿物表面不易被水润湿，具有疏水表面，其矿物具有疏水性, 可浮性好。 当θ θ, cosθ1 < cosθ. （2）气排水时阻滞效应: 气泡在浸在水中的矿物表面展开，气体分子与矿物表面间的磨擦力为φ2

As=OSW+AWCse+DAs-OsW-P1cose,=AW因Φ2很小，02～0，所以02cos0.（3）动态阻滞效应：a当平板倾斜便水滴近于能沿斜面流动。出现前角01>，后角020>022）润湿阻对浮选的影响：浮选过程中，矿粒向气泡附着时，属于排水，即在矿物本身可浮性不变的情况下，附着过程难，对浮选不利。而矿粒从气泡上脱落时，属于水排气，使水难于从矿物表面将气泡排开，防止矿粒从气泡上脱落，对浮选有利。二、界面现象1、界面电现象1）液气界面的荷电液气界面吸附表面活性离子，使液气界面的吸附的正负离浓度不等，从而带上电荷，多数带负电。在浮选过程中，气液界面吸附表面活性离子为最常见的现象。2）固液界面荷电（电性起因）（1）离子的选择性吸附矿物表面和水对不同离子的亲合力不同，导致矿物表面对电解质溶液中正负离子的不等量吸附，促使矿物表面带电。A、溶液中，正负离子的数量，过量的离子容易吸附。B、矿物表面本身的电性，反号离子容易吸附。C、正负离子的水化作用不同，被吸附的趋势不同。（2）矿物表面组分的选择性解离：A、组成固体的正负离子在介质中的溶解能力常常不同。B、部分矿物和水后，在两相界面上生成新的物质，界面电性与生成的新产物有密切关系。（3）矿物晶格缺陷由于矿物破裂，缺乏某种离子，或非等量的类质同像替换，也促使矿物表面的电荷不平衡，进而使矿物表面荷电。3、双电层1）双电子层的结构矿物表面在溶液中荷电以以后，由于静电力的作用，吸引水溶液中符合相反的离子与之

因φ2 很小，θ2≈θ，所以θ2 cosθ. （3）动态阻滞效应: 当平板倾斜便水滴近于能沿斜面流动。出现前角θ1 > θ，后角θ2 θ > θ2. 2）润湿阻对浮选的影响: 浮选过程中，矿粒向气泡附着时，属于排水，即在矿物本身可浮性不变的情况下，附着 过程难，对浮选不利。而矿粒从气泡上脱落时，属于水排气，使水难于从矿物表面将气泡排 开，防止矿粒从气泡上脱落，对浮选有利。 二、 界面现象 1、界面电现象 1）液气界面的荷电 液气界面吸附表面活性离子，使液气界面的吸附的正负离浓度不等，从而带上电荷，多 数带负电。 在浮选过程中，气液界面吸附表面活性离子为最常见的现象。 2）固液界面荷电（电性起因） （1）离子的选择性吸附： 矿物表面和水对不同离子的亲合力不同，导致矿物表面对电解质溶液中正负离子的不等 量吸附,促使矿物表面带电。 A、溶液中，正负离子的数量，过量的离子容易吸附。 B、矿物表面本身的电性，反号离子容易吸附。 C、正负离子的水化作用不同，被吸附的趋势不同。 （2）矿物表面组分的选择性解离： A、组成固体的正负离子在介质中的溶解能力常常不同。 B、部分矿物和水后，在两相界面上生成新的物质，界面电性与生成的新产物有密切关 系。 （3）矿物晶格缺陷 由于矿物破裂，缺乏某种离子，或非等量的类质同像替换，也促使矿物表面的电荷不平 衡,进而使矿物表面荷电。 3、双电层 1）双电子层的结构 矿物表面在溶液中荷电以以后，由于静电力的作用，吸引水溶液中符合相反的离子与之

配衡，于是在矿物面形成双电层。模型的演变历史：（1）平板双电子层模型：强调离子环境的稳定性，视为平板电容器，适用于金属或高浓度盐类。（2）扩散双电层模型：过份强调离子的移动性，分内层和扩散层。（3）电子层模型（Stern）：内层、斯特恩层、扩散层。Al : BD1定位离子④RRe④④e④水化配衡离子负配衡离子O?④④A定位离子层?B紧密层D扩散层Wo-C滑动面Wso表面总电位斯特思电位动电位8紧密层厚度，为水化配衡离子半径2）双电子层位（1）表面总电位中0.荷电表面所具有的电位，是矿物表面与溶液间的总电位差，对于导体或半导体矿物，可以制成电极测出中0。不导电的矿物，可以用溶液中定位离子的活度进行计算。RTnat-RTna.mP ="nF"anFat一般氧化物，以H+或OH-离子为定位离子，n=1，氧化矿物表面总电位：Po=0.0591(PH。-PH)（2）电动电位--Zete电位和Stern电位8滑动面上的电位和溶液内部的电位差，称电位。Stern界面与溶液之间的电位差，称Stern电位，电动电位在浮选理论研究上有很大的实用意义。3）零电点和等电点（1）零电点PZC或ZPC:矿物表面静电荷为零时，溶液中定位离子浓度的负对数值。如定位离子为H或OH，则中0=0时的PH值即为零电点。（2）等电点PZr或IEP：电动电位为零时，溶液中电解质浓度的负对数值。或溶液的PH值。PZr与溶液PH值有关，也和产生特性吸附的离子浓度有关。在体系中不在特性吸附时，=0，电荷密度也为零，PZC-PZr

配衡,于是在矿物面形成双电层。 模型的演变历史： （1）平板双电子层模型：强调离子环境的稳定性，视为平板电容器，适用于金属或高 浓度盐类。 （2）扩散双电层模型：过份强调离子的移动性，分内层和扩散层。 （3）电子层模型（Stern）：内层、斯特恩层、扩散层。 2）双电子层位 （1）表面总电位ψ0. 荷电表面所具有的电位，是矿物表面与溶液间的总电位差，对于导体或半导体矿物，可 以制成电极测出ψ0。 不导电的矿物，可以用溶液中定位离子的活度进行计算。 一般氧化物，以 H+或 OH-离子为定位离子，n=1，氧化矿物表面总电位： （2）电动电位ξ-Zete 电位和 Stern 电位ψδ. 滑动面上的电位和溶液内部的电位差，称ξ电位。 Stern 界面与溶液之间的电位差，称 Stern 电位，电动电位在浮选理论研究上有很大的 实用意义。 3）零电点和等电点 （1）零电点 PZC 或 ZPC: 矿物表面静电荷为零时，溶液中定位离子浓度的负对数值。如定位离子为 H +或 OH-，则 ψ0=0 时的 PH 值即为零电点。 （2）等电点 PZr 或 IEP: 电动电位为零时，溶液中电解质浓度的负对数值。或溶液的 PH 值。 PZr 与溶液 PH 值有 关,也和产生特性吸附的离子浓度有关。在体系中不在特性吸附时，ξ=0，电荷密度也为零， PZC＝PZr

4）双电层的影响因素及电位曲线（1)双电层的影响因素A杂质元素的特性吸附：杂质元素：主要是指无机盐类，重点影响电动电位。规律：8、阳离子价数越高，电动电位降低越明显。b、价数相同，体积越大，影响越明显。C、多数情况下，阳离子能使零电点增高：阴离子能使零电点降低。d、有机极性分子能使PZC漂移，其性质决定漂移方向，浓度决定漂移尺寸。B温度的影响：多数矿物能随温度增高PZC降低。C固体含量的影响，随温度增高增大。(2)电位曲线：双电层内电位随矿物表面的距离变化的关系曲线。（1）内层定位离子吸附，改变中0和.（2）溶液中离子吸附，改变，不改变0（3）反号离子过量吸附，改变0和，0与符号相反（4）当定位离子为H+或OH-时，溶液PH值变化，同时改变0和。5）界面电性与矿物的可浮性（1）矿物表面性与润湿性的关系。零电点PZC时，接触角最大，矿物表面带电，0变小，润湿性变好，可浮性变差。（2）双电层及电动电位对浮选的影响（零电点电动电位与矿物浮选效应）A、双电层对药剂在矿物表面物理吸附的影响物理吸附是静电吸附。B、矿物表面双电层对矿物悬浮液絮凝和分散的影响：降低、压缩电位，使矿物悬浮物絮凝---失稳。升高、扩大双电层，使矿物悬浮物分散---稳定。C、双电层对细泥在矿粒上面覆盖的影响：细泥通常带负电，矿粒带正电，即可以被覆盖。D、电动电位与浮选活性之间的关系：随矿物电动电位降低，矿物的可浮性提高，浮选效果变好。作用前向电动电位差来评价矿物浮选活性的改变。差越大，药剂作用越好，浮选活性提高越大。【本讲课程的小结】掌握下列问题：1．什么是浮选、浮选过程？2．固相的结构和性质？液相的性质？水的性质？3.简述双电层理论。4。简述界面电性与矿物的可浮性

4）双电层的影响因素及电位曲线 （1)双电层的影响因素 A 杂质元素的特性吸附： 杂质元素：主要是指无机盐类，重点影响电动电位。 规律：a、阳离子价数越高，电动电位降低越明显。 b、价数相同，体积越大，影响越明显。 c、多数情况下，阳离子能使零电点增高；阴离子能使零电点降低。 d、有机极性分子能使 PZC 漂移，其性质决定漂移方向，浓度决定漂移尺寸。 B 温度的影响： 多数矿物能随温度增高 PZC 降低。 C 固体含量的影响，随温度增高增大。 (2)电位曲线： 双电层内电位随矿物表面的距离变化的关系曲线。 （1）内层定位离子吸附，改变ψ0 和ξ. （2）溶液中离子吸附，改变ξ，不改变ψ0. （3）反号离子过量吸附，改变ψ0 和ξ，ψ0 与ξ符号相反. （4）当定位离子为 H+或 OH-时，溶液 PH 值变化，同时改变ψ0 和ξ。 5）界面电性与矿物的可浮性 （1）矿物表面性与润湿性的关系。 零电点 PZC 时，接触角最大，矿物表面带电，θ变小，润湿性变好，可浮性变差。 （2）双电层及电动电位对浮选的影响（零电点电动电位与矿物浮选效应） A、双电层对药剂在矿物表面物理吸附的影响： 物理吸附是静电吸附。 B、矿物表面双电层对矿物悬浮液絮凝和分散的影响： 降低、压缩电位，使矿物悬浮物絮凝-失稳。 升高、扩大双电层，使矿物悬浮物分散-稳定。 C、双电层对细泥在矿粒上面覆盖的影响： 细泥通常带负电，矿粒带正电，即可以被覆盖。 D、电动电位与浮选活性之间的关系： 随矿物电动电位降低，矿物的可浮性提高，浮选效果变好。作用前向电动电位差来评价 矿物浮选活性的改变。ξ差越大，药剂作用越好，浮选活性提高越大。 【本讲课程的小结】 掌握下列问题： 1． 什么是浮选、浮选过程？ 2． 固相的结构和性质？液相的性质？水的性质？ 3． 简述双电层理论。 4． 简述界面电性与矿物的可浮性

【本讲课程的作业】掌握浮选各相的结构和性质

【本讲课程的作业】 掌握浮选各相的结构和性质