《矿物浮选》课程教学课件（PPT讲稿）第3章 浮选理论（1/3）

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.硅酸盐矿物的晶体结构类型有哪几种，其硅氧骨干各有 什么样的特点？ 2.阴离子捕收剂浮选铁铝榴石，其可浮性如何，为什么？ 3.某矿物解离时有大量的$i-0键发生断裂，分析其矿物表面 特性及其可浮性。 4.矿物表面的（ΣM+/Σ02-)值代表什么含义？

上节内容提问 1. 硅酸盐矿物的晶体结构类型有哪几种，其硅氧骨干各有 什么样的特点？ 2. 阴离子捕收剂浮选铁铝榴石，其可浮性如何，为什么？ 4. 矿物表面的（ΣMn+/ΣO2-）值代表什么含义 ？ 3. 某矿物解离时有大量的Si-O键发生断裂，分析其矿物表面 特性及其可浮性

第3章浮选基本理论 3.1矿物表面润湿性与浮选 3.2表面电性与浮选 3.3浮选剂在矿物表面的吸附 3.4浮选速率 3

3.1 矿物表面润湿性与浮选 3.2 表面电性与浮选 3.3 浮选剂在矿物表面的吸附 3.4 浮选速率 3 第3章 浮选基本理论

3.1矿物表面润湿性与浮选 3.1.1矿物表面润湿性 1.润湿现象 润湿是自然界常见的现象。 水 玻璃 石蜡 水 任意两种流体（气体、液体）与固体接触， 所发生的附着、展开或浸没现象称为润湿

4 3.1 矿物表面润湿性与浮选 3.1.1 矿物表面润湿性 1. 润湿现象 任意两种流体（气体、液体）与固体接触， 所发生的附着、展开或浸没现象称为润湿。 润湿是自然界常见的现象

σ液气 σ液气 0=90° 固 液 固 液 固 液 固 液 σ气液 一σ气液 σ气液 σ气液 σ气液 (a) (b) (c) (d) (e) 亲水性物质（图）：0角小，易被水润湿的物质，可浮性差 疏水性物质（图©）：日角大，不易被水润湿的物质，可浮性好 浮选过程是调节矿物表面上的水被另一种流体（空气或油） 所取代的过程，也是润湿过程。 6

5 浮选过程是调节矿物表面上的水被另一种流体（空气或油） 所取代的过程， 也是润湿过程。 亲水性物质(图a) ： θ角小，易被水润湿的物质，可浮性差 疏水性物质(图e) ： θ角大，不易被水润湿的物质，可浮性好

2.接触角与Yong氏方程 为了判断固体表面的润湿性强弱，即固体表面的亲水或疏水程度，常 用接触角（Θ）来度量。在将一水滴滴于矿物表面（或将浸于水中的矿 物表面上附着一个气泡)，达到平衡时，水滴（或气泡）在矿物表面 形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。在润湿周边上任意一点处， 气液界面的切线与固液界面之间夹角日(0~180°)称接触角。 日角是自液气界面经液体内部到固液界面的夹角

6 为了判断固体表面的润湿性强弱，即固体表面的亲水或疏水程度，常 用接触角(θ)来度量。在将一水滴滴于矿物表面（或将浸于水中的矿 物表面上附着一个气泡），达到平衡时，水滴（或气泡）在矿物表面 形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。在润湿周边上任意一点处， 气液界面的切线与固液界面之间夹角θ (0~180°)称接触角。 θ角是自液气界面经液体内部到固液界面的夹角。 2. 接触角与Yong氏方程

2.接触角与Yong氏方程 矿物表面接触角大小是三相界面性 液 质的一个综合效应。当达到平衡时 (润湿周边不动)，作用于润湿周 边上的三个表面张力在水平方向的 分力必为零。于是其平衡状态（杨 氏Young)方程为： YsG =YSL +YLG cOSO 或 cos0=(YsG-YsL)/YiG 平衡接触角是三个相界面张力的函数。接触角的大小不仅与矿物表 面性质有关，而且与液相、气相的界面性质有关。凡能引起任何两 相界面张力改变的因素都可能影响矿物表面的润湿性。但上式只有 在系统达到平衡时才能使用

7 矿物表面接触角大小是三相界面性 质的一个综合效应。当达到平衡时 （润湿周边不动），作用于润湿周 边上的三个表面张力在水平方向的 分力必为零。于是其平衡状态（杨 氏Young）方程为： 固 液 气 γLG γSL γSG SG = SL + LG cos ( ) SG SL LG cos =  −  或 平衡接触角是三个相界面张力的函数。接触角的大小不仅与矿物表 面性质有关，而且与液相、气相的界面性质有关。凡能引起任何两 相界面张力改变的因素都可能影响矿物表面的润湿性。但上式只有 在系统达到平衡时才能使用。 2. 接触角与Yong氏方程

3.接触角的测定 躺滴或气泡法是接触角测定最常用的方法，接触角可通过装在目镜上 的量角器直接测量。如果液滴很小，重力作用引起液滴的变形河以忽 略，这时的躺滴可认为是球形的一部分。 接触角还可以通过长度的测量按下式计算： 02h d 式中h是液滴高度，d是滴底的直径。若液滴体积小于10-4mL,此方 法可用。若接触角小于900，则液滴稍大亦可应用。 llnalahuluallMalllnz 空气 02222222220447744244224222240027122007 EI (a) ( 8

8 躺滴或气泡法是接触角测定最常用的方法，接触角可通过装在目镜上 的量角器直接测量。如果液滴很小，重力作用引起液滴的变形可以忽 略，这时的躺滴可认为是球形的一部分。 接触角还可以通过长度的测量按下式计算： 式中h是液滴高度，d是滴底的直径。若液滴体积小于10－4mL，此方 法可用。若接触角小于900，则液滴稍大亦可应用。 3. 接触角的测定 d h tg 2 2 = 

3.1.2表面润湿过程 1.一般润湿过程 从宏观来说，润湿是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。从 微观角度来看，润湿固体的流体，在置换原来在固体表面上的流体后， 本身与固体表面是在分子水平上的接触，它们之间无被置换相的分子。 空气 周☑ 空气水 空气 個体 至 k里 空气 空气) 体☑ 空气 目 (a) (b) (c) (a)沾湿；(b) 铺展；(c)浸湿 9

9 3.1.2 表面润湿过程 1. 一般润湿过程 从宏观来说，润湿是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。从 微观角度来看，润湿固体的流体，在置换原来在固体表面上的流体后， 本身与固体表面是在分子水平上的接触，它们之间无被置换相的分子。 (a) 沾湿； (b) 铺展； (c) 浸湿

1.一般润湿过程 ·沾湿系统消失了固-气界面和水-气界面，新生成了固-水界面，单位 面积上位能降低为： W SL=YSG+YLG YSL=AG 如果YsG+YLG>YsL,则位能的降低是正值，沾湿将会发生！ 。 铺展系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面和水-气界面，单位 面积上 W=YsG-YsL-YLG=-△G 若s6>YsL+YLG,水将排开空气而铺展，为了达到很好的润湿，须使LG 和YsL降低，而不降低YsG ·浸没系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上 W=YSG-YSL 因此，自发浸没的必要条件是YsG>YsL,但这还不充分。因为固体进入水 中必需通过气-水界面，这样就必须满足其他有关的条件。 浸没润湿的几个连续阶段如图所示。 10

10 ⚫ 沾湿 系统消失了固-气界面和水-气界面，新生成了固-水界面，单位 面积上位能降低为： W SL = SG + LG - SL = - ∆G 如果 SG + LG > SL ，则位能的降低是正值，沾湿将会发生。 ⚫ 铺展 系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面和水-气界面，单位 面积上 W = SG - SL - LG = - ∆G 若 SG > SL + LG，水将排开空气而铺展，为了达到很好的润湿, 须使 LG 和 SL降低，而不降低 SG。 ⚫ 浸没 系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上 W = SG - SL 因此，自发浸没的必要条件是 SG > SL，但这还不充分。因为固体进入水 中必需通过气-水界面，这样就必须满足其他有关的条件。 浸没润湿的几个连续阶段如图所示。 1. 一般润湿过程