表面物理化学分选资源加工学精选文档.ppt

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1、表面物理化学分选资源加工学本讲稿第一页，共八十五页固体颗粒间的分选与其表面化学性质有关。利用物料颗粒间固体颗粒间的分选与其表面化学性质有关。利用物料颗粒间的表面物理化学性质差异来进行分选，称为表面物理化学分的表面物理化学性质差异来进行分选，称为表面物理化学分选，也称选，也称界面分选界面分选 本讲稿第二页，共八十五页6.1 6.1 颗粒表面润湿性与浮选颗粒表面润湿性与浮选浮选浮选浮选浮选利用矿物表面物理化学性质差异，利用矿物表面物理化学性质差异，利用矿物表面物理化学性质差异，利用矿物表面物理化学性质差异，(特别是表面润湿性特别是表面润湿性特别是表面润湿性特别是表面润湿性)在在在在固固固固液液液液

2、-气三相界面，有选择性富集一种或几种目的矿物，实现不同气三相界面，有选择性富集一种或几种目的矿物，实现不同气三相界面，有选择性富集一种或几种目的矿物，实现不同气三相界面，有选择性富集一种或几种目的矿物，实现不同矿物间分离的一种选别技术。矿物间分离的一种选别技术。矿物间分离的一种选别技术。矿物间分离的一种选别技术。6.1.1 6.1.1 润湿过程润湿过程 沾沾沾沾 湿湿湿湿 铺铺铺铺 展展展展 浸浸浸浸 没没没没本讲稿第三页，共八十五页系统消失了固系统消失了固系统消失了固系统消失了固-气界面和水气界面和水气界面和水气界面和水-气界面，新生成了气界面，新生成了气界面，新生成了气界面，新生成了固固固

3、固-水界面单位面积上位能降低为：水界面单位面积上位能降低为：水界面单位面积上位能降低为：水界面单位面积上位能降低为：W W W W SL SL SL SL=SG SG SG SG+LG LG LG LG -SLSLSLSL=-=-=-=-G G G G (6-1)(6-1)(6-1)(6-1)上式中上式中上式中上式中 SG SG SG SG 固体固体固体固体-空气界面自由能空气界面自由能空气界面自由能空气界面自由能;LG LG LG LG 水水水水-空气界面自由能空气界面自由能空气界面自由能空气界面自由能;SL SL SL SL 固体固体固体固体-水界面自由能。水界面自由能。水界面自由能。水界

4、面自由能。如果如果如果如果 SG SG SG SG+LG LG LG LG SLSLSLSL ，则位能的降低是正值，则位能的降低是正值，则位能的降低是正值，则位能的降低是正值，沾湿将会发生。沾湿将会发生。沾湿将会发生。沾湿将会发生。a a a a 沾湿沾湿沾湿沾湿本讲稿第四页，共八十五页系统消失了固系统消失了固系统消失了固系统消失了固-气界面，新生成了固气界面，新生成了固气界面，新生成了固气界面，新生成了固-水界面水界面水界面水界面和水和水和水和水-气界面单位面积上气界面单位面积上气界面单位面积上气界面单位面积上 W=W=W=W=SGSGSGSG-SLSLSLSL-LGLGLGLG=-=-=-

5、=-G G G G （6-26-26-26-2）若若若若 SG SG SG SG SLSLSLSL+LGLGLGLG，水将排开空气而铺展，为了达，水将排开空气而铺展，为了达，水将排开空气而铺展，为了达，水将排开空气而铺展，为了达到很好的润湿到很好的润湿到很好的润湿到很好的润湿,须使须使须使须使 LGLGLGLG和和和和 SLSLSLSL降低，而不降低降低，而不降低降低，而不降低降低，而不降低 SGSGSGSG。b b b b 铺展铺展铺展铺展本讲稿第五页，共八十五页系统消失了固系统消失了固系统消失了固系统消失了固-气界面，新生成了固气界面，新生成了固气界面，新生成了固气界面，新生成了固-水界面

6、，单位面积上水界面，单位面积上水界面，单位面积上水界面，单位面积上 W=W=W=W=SG SG SG SG-SLSLSLSL （6-36-36-36-3）因此，自发浸没的必要条件是因此，自发浸没的必要条件是因此，自发浸没的必要条件是因此，自发浸没的必要条件是 SGSGSGSG SLSLSLSL，但这还不充分。，但这还不充分。，但这还不充分。，但这还不充分。因为固体进入水中必需通过气因为固体进入水中必需通过气因为固体进入水中必需通过气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水界面，这样就必须满足其他水界面，这样就必须满足其他水界面，这样就必须满足其他有关的条件。有关的条件。有关的条

7、件。有关的条件。c c c c 浸没浸没浸没浸没本讲稿第六页，共八十五页 使每个连续阶段成为可能的使每个连续阶段成为可能的使每个连续阶段成为可能的使每个连续阶段成为可能的必要条件必要条件必要条件必要条件是：是：是：是：由阶段由阶段由阶段由阶段到阶段到阶段到阶段到阶段 SG SG SG SG+LG LG LG LG SLSLSLSL 由阶段由阶段由阶段由阶段到阶段到阶段到阶段到阶段 SGSGSGSG SLSLSLSL 由阶段由阶段由阶段由阶段到阶段到阶段到阶段到阶段 SGSGSGSG LG LG LG LG+SLSLSLSL如如如如果果果果第第第第三三三三阶阶阶阶段段段段是是是是可可可可能能能能

8、的的的的，则则则则其其其其他他他他阶阶阶阶段段段段亦亦亦亦皆皆皆皆可可可可能能能能。因因因因此此此此浸浸浸浸没润湿的主要条件是：没润湿的主要条件是：没润湿的主要条件是：没润湿的主要条件是：SGSGSGSG-SLSLSLSL LGLGLGLG所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。c c c c 浸没浸没浸没浸没本讲稿第七页，共八十五页接触角可以标志固体表面的润湿性。如果固体表面形成的角很小，则称其为亲水性表面；反之，当角较大，则称其疏水性表面。角越大说明固体表面疏水性越强；角越小，则固体表面亲水性越

9、强。6.1.2 6.1.2 固体颗粒表面润湿性的度量固体颗粒表面润湿性的度量 本讲稿第八页，共八十五页 图图图图a a表示可以被水完全表示可以被水完全表示可以被水完全表示可以被水完全润润润润湿的固体，水滴可沿整个湿的固体，水滴可沿整个湿的固体，水滴可沿整个湿的固体，水滴可沿整个表面展开，表面展开，表面展开，表面展开，值值值值近于零。近于零。近于零。近于零。图图图图b b表示，当表示，当表示，当表示，当 901111无无无无A A A A型型型型石英、云母、石英、云母、石英、云母、石英、云母、锡石、刚玉、锡石、刚玉、锡石、刚玉、锡石、刚玉、高岭石、方解高岭石、方解高岭石、方解高岭石、方解石等石等

10、石等石等弱亲水弱亲水弱亲水弱亲水弱疏水弱疏水弱疏水弱疏水离子离子离子离子共价键共价键共价键共价键(部分部分部分部分自身闭合自身闭合自身闭合自身闭合)1 1 1 1左右，左右，左右，左右，无，或无，或无，或无，或 很小很小很小很小A A A A型型型型 为主为主为主为主方铅矿、辉铜方铅矿、辉铜方铅矿、辉铜方铅矿、辉铜矿、闪锌矿等矿、闪锌矿等矿、闪锌矿等矿、闪锌矿等疏水疏水疏水疏水 分子键为主（层面分子键为主（层面分子键为主（层面分子键为主（层面间），离子，共价间），离子，共价间），离子，共价间），离子，共价键为辅（层端断面）键为辅（层端断面）键为辅（层端断面）键为辅（层端断面）1111中等中等中

11、等中等 ，4040404090909090B B B B型型型型 为主为主为主为主滑石、石墨、滑石、石墨、滑石、石墨、滑石、石墨、辉钼矿、叶腊辉钼矿、叶腊辉钼矿、叶腊辉钼矿、叶腊石等石等石等石等强疏水强疏水强疏水强疏水 色散作用为主的分色散作用为主的分色散作用为主的分色散作用为主的分子键子键子键子键1110(1-cos)0 矿化矿化 =SGSG-SL SL-LG LG 0 0 矿化矿化 =-=-LGLG（1-cos1-cos）00 沾附气泡的矿粒上浮的条件应是沾附气泡的矿粒上浮的条件应是沾附气泡的矿粒上浮的条件应是沾附气泡的矿粒上浮的条件应是其上浮力大于或等于下沉力其上浮力大于或等于下沉力其上

12、浮力大于或等于下沉力其上浮力大于或等于下沉力 本讲稿第十七页，共八十五页6.1.4.2 6.1.4.2 泡沫浮选泡沫浮选本讲稿第十八页，共八十五页6.1.4.3 6.1.4.3 6.1.4.3 6.1.4.3 表层浮选与粒浮表层浮选与粒浮表层浮选与粒浮表层浮选与粒浮因因因因0sin10sin10sin10PZC时，0 0时，矿物表面荷负电；当pH0时，矿物表面荷正电；例6-1：本讲稿第二十四页，共八十五页对于离子型矿物 pMPZC以定位离子活度的负对数值表示的零电点（1）零电点6.2.1.3 零电点和等电点本讲稿第二十五页，共八十五页（2）等电点特性吸附作用 由于一些特殊作用力，而导致溶液中某

13、种离子在固体表面的吸附，称为特性吸附。等电点 电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数值。在没有特性吸附的情况下，当在没有特性吸附的情况下，当在没有特性吸附的情况下，当在没有特性吸附的情况下，当0=00=00=00=0时，时，时，时，0 0 0 0，即，即，即，即PZC=IEP PZC=IEP PZC=IEP PZC=IEP 6.2.1.3 零电点和等电点本讲稿第二十六页，共八十五页6.2.2 动电现象 6.2.2.1 6.2.2.1 电渗电渗电 渗 在外加电场作用下，液相沿着固相(毛细管、多孔隔膜、多孔塞、粉末等)移动。动电位测定测出电掺电流和液体的电渗流出体积 本讲稿第二十七页，共八十五页

14、电渗是指在电场作用下，分散介质通过多孔膜或极细的毛细管而定向移动的现象。沉降电位是指在外力作用下，是分散相粒子（胶粒）在分散介质中迅速下降，而在液体的表面层与底层之间所产生的电位差。本讲稿第二十八页，共八十五页6.2.2.2 6.2.2.2 电泳电泳在外电场作用下，分散在液相中的固体粒子的移动。动电位测定本讲稿第二十九页，共八十五页6.2.3 颗粒表面电性与浮选药剂吸附浮选药剂以静电力吸附于颗粒表面的条件pHPZC时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂吸附pHPZC后，DAC在蓝晶石上发生吸附，矿物浮选回收率增大，如图6-9所示。用SDS及DAC浮选一些硅酸盐矿物与零电点pH值的关系与蓝晶石浮选相似

15、，SDS在pH-PZC0浮选。本讲稿第三十一页，共八十五页半胶束吸附半胶束吸附半胶束吸附半胶束吸附 当表面活性剂浓度较低时，离子完全靠静电力吸附在双电层外层，起配衡离子作用，因此又称为“配衡离子吸附”。在浓度较高时，表面活性剂离子的烃链相互作用，形成半胶束状态，产生半胶束吸附半胶束吸附。这种吸附是在静电力吸附基础上，又加上分子烃链间的范德华力的作用。本讲稿第三十二页，共八十五页（1）药剂浓度很低时，表面活性剂仅为配衡离子吸附，只有静电力吸附自由能；（2）若浓度已达到半胶束浓度程度，还应包括烃链间的分子键合自由能；（3）若表面活性剂与氧化物间有化学活性，还应包括化学吸附自由能。半胶束吸附半胶束吸

16、附半胶束吸附半胶束吸附 本讲稿第三十三页，共八十五页6.3 矿物溶解对浮选过程的影响6.3.1 矿浆pH值及其缓冲性质 氧化物矿物、硫化物矿物溶解后溶液氧化物矿物、硫化物矿物溶解后溶液pHpH值一般无影响值一般无影响 大多数盐类矿物的溶解使溶液大多数盐类矿物的溶解使溶液pHpH值发生变化。值发生变化。6.3.2 矿物溶解度大小与可浮性 水化能大的，其溶解度大，矿物亲水性大，可浮性差。水化能大的，其溶解度大，矿物亲水性大，可浮性差。硫化矿，溶解度小，具有天然可浮性；硫化矿，溶解度小，具有天然可浮性；氧化矿，溶解度大，没有天然可浮性。氧化矿，溶解度大，没有天然可浮性。本讲稿第三十四页，共八十五页6

17、.3.3 矿物溶解离子的活化作用2、金属离子对黄铁矿的活化 1、金属离子对闪锌矿的活化 Cu2+、Ag+离子的活化作用强，Pb2+、Cd2+离子的活化作用小。Cu、Pb、Cd、Ag等硫化物溶解产生的金属离子能活化闪锌矿。本讲稿第三十五页，共八十五页6.3.4 矿物溶解离子对捕收剂作用的影响(1)竞争吸附 矿物溶解离子与同电性捕收剂离子在矿物表面 会发生竞争吸附。竞争吸附不利于捕收剂在矿物表面的吸附。（2）沉淀捕收剂 溶解的矿物阳离子在溶液中可以同捕收剂 阴离子形成盐沉淀。消耗捕收剂，增大药剂用量。本讲稿第三十六页，共八十五页6.5 硫化物固体颗粒表面的氧化还原反应与浮选6.5.1 6.5.1

18、硫化矿颗粒表面的氧化硫化矿颗粒表面的氧化1、pH的影响2、反应动力学因素的影响3、表面氧化程度的影响本讲稿第三十七页，共八十五页1 pH1 pH的影响的影响 在酸性水溶液中 硫化矿在水溶液中的氧化反应通式在中性或碱性水溶液中 在酸性条件下，硫化物的氧化总是生成可溶的金属离子和疏水的元素硫；在中性和 碱性条件下氧化，则硫化物表面会生成亲水的金属氢氧化物以及元素硫或硫氧根离子。本讲稿第三十八页，共八十五页2 2 反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响（1 1）硫化矿自然氧化速度）硫化矿自然氧化速度在碱性条件下，黄铁矿、毒砂比黄铜矿，方铅矿氧化速度大，在碱性

19、条件下，黄铁矿、毒砂比黄铜矿，方铅矿氧化速度大，这表明黄铁矿与毒砂不仅在热力学上易发生氧化，而且在动力这表明黄铁矿与毒砂不仅在热力学上易发生氧化，而且在动力学上，它们的氧化反应也以较大的速度进行。学上，它们的氧化反应也以较大的速度进行。表表6-4 6-4 在在pHpH缓冲溶液中，硫化矿物的静电位与自然氧化速率（缓冲溶液中，硫化矿物的静电位与自然氧化速率（1515）pHpHpHpH静电位和氧化速率静电位和氧化速率静电位和氧化速率静电位和氧化速率黄铜矿黄铜矿黄铜矿黄铜矿方铅矿方铅矿方铅矿方铅矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿毒砂毒砂毒砂毒砂4.04.0E Ecorrcorr（mVmV）59.0159.01

20、-162.64-162.64218218176.0176.0I Icorrcorr(A(Acmcm2 2)7.77.710102 20.1460.1460.250.250.33330.33336.866.86E Ecorrcorr（mVmV）-11-11-180-1801211216.416.41I Icorrcorr(A(Acmcm2 2)2.782.7810102 23.163.1610102 24.444.4410102 23.783.7810102 29.189.18E Ecorrcorr（mVmV）-83-83-230-2302424-53-53I Icorrcorr(A(Acmcm

21、2 2)7.77.710102 20.1460.1460.5560.5560.4160.41611.011.0E Ecorrcorr（mVmV）-188-188-255-255-47-47-125-125I Icorrcorr(A(Acmcm2 2)8.38.310102 20.26830.26831.131.131.171.17本讲稿第三十九页，共八十五页 在中性在中性在中性在中性pHpHpHpH（pH=6.86pH=6.86pH=6.86pH=6.86），硫化矿物的氧化速度最小；），硫化矿物的氧化速度最小；），硫化矿物的氧化速度最小；），硫化矿物的氧化速度最小；黄铜矿与其它三种硫化物矿物相

22、比，有两个特点，一是氧化黄铜矿与其它三种硫化物矿物相比，有两个特点，一是氧化黄铜矿与其它三种硫化物矿物相比，有两个特点，一是氧化黄铜矿与其它三种硫化物矿物相比，有两个特点，一是氧化速度较小（在速度较小（在速度较小（在速度较小（在101010102 2 2 2AAAAcmcmcmcm2 2 2 2数量级内），二是受数量级内），二是受数量级内），二是受数量级内），二是受pHpHpHpH的影响较小。的影响较小。的影响较小。的影响较小。在碱性（在碱性（在碱性（在碱性（pH9.18pH9.18pH9.18pH9.18）和强碱性（）和强碱性（）和强碱性（）和强碱性（pH11pH11pH11pH11时），毒

23、砂与黄铁矿的氧化时），毒砂与黄铁矿的氧化时），毒砂与黄铁矿的氧化时），毒砂与黄铁矿的氧化速度明显增大，同时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度差也增大。速度明显增大，同时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度差也增大。速度明显增大，同时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度差也增大。速度明显增大，同时，方铅矿与黄铜矿的氧化速度差也增大。2 2 2 2 反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响表表6 64 4数据可以看出：数据可以看出：按照按照按照按照I I I Icorrcorrcorrcorr的数值的数值的数值的数值,在不同的在不同的在不同的在不同的pHpHpHpH下下下下,硫化矿物氧

24、化速度的顺序是：硫化矿物氧化速度的顺序是：硫化矿物氧化速度的顺序是：硫化矿物氧化速度的顺序是：pH4pH4pH4pH4、pH 11 pH 11 pH 11 pH 11：FeAsSFeSFeAsSFeSFeAsSFeSFeAsSFeS2 2 2 2PbSCuFeSPbSCuFeSPbSCuFeSPbSCuFeS2 2 2 2；pH9.18pH9.18pH9.18pH9.18、pH 6.86pH 6.86pH 6.86pH 6.86：FeSFeSFeSFeS2 2 2 2 Fe AsS PbSCuFeS Fe AsS PbSCuFeS Fe AsS PbSCuFeS Fe AsS PbSCuFeS

25、2 2 2 2。本讲稿第四十页，共八十五页2 2 反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响在在在在pH9.18pH9.18pH9.18pH9.18、pH 11pH 11pH 11pH 11时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较大，但时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较大，但时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较大，但时，尽管黄铁矿、毒砂的氧化速度较大，但两者的差别不大。但是加入两者的差别不大。但是加入两者的差别不大。但是加入两者的差别不大。但是加入NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3后，如表后，如表后，如表后，如表6-56-56-56-5，黄铁矿和毒，黄铁矿和毒，黄铁矿和毒，黄铁矿和毒

26、砂氧化速度（砂氧化速度（砂氧化速度（砂氧化速度（I I I IcorrcorrcorrcorrA A A Acmcmcmcm2 2 2 2）的差别增大，并且随）的差别增大，并且随）的差别增大，并且随）的差别增大，并且随NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3浓度浓度浓度浓度增大，增大，增大，增大，I I I Icorrcorrcorrcorr增大，即在增大，即在增大，即在增大，即在NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3介质中毒砂以较大的速度氧化。介质中毒砂以较大的速度氧化。介质中毒砂以较大的速度氧化。介质中毒砂以较大的速度氧化。因此，可以利用此特性在因

27、此，可以利用此特性在因此，可以利用此特性在因此，可以利用此特性在NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3介质中抑制毒砂，浮选分介质中抑制毒砂，浮选分介质中抑制毒砂，浮选分介质中抑制毒砂，浮选分离出黄铁矿。离出黄铁矿。离出黄铁矿。离出黄铁矿。本讲稿第四十一页，共八十五页(2)氧化动力学因素的影响氧化动力学因素决定硫化矿的氧化反应和氧化产物。方铅矿在中性和碱性介质中的氧化反应 对方铅矿可能发生的氧化反应是反应式(6.38)、(6.41)，氧化产物是s0和s2032-。PbS+H2O=PbO+S0+2H+2e E0=0.750V (6-38)PbS+2H2O=HpbO2-+S0+

28、3H+2e E0=0.841V(6-39)PbS+5H2O=PbO+SO42-+10H+8e E0=0.45V(6-40）PbS+5H2O=PbO+S2O32-+10H+8e E0=0.614V (6-41)6.4.1.2 6.4.1.2 反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响本讲稿第四十二页，共八十五页6.4.1.3 表面氧化程度的影响（1）表面上存在元素硫，则有助于增强硫化矿各关面的疏水。（2）元素硫被进一步氧化为SO32-、SO42-，使硫化矿物表面形成更多的亲水物质，就会恶化其浮选行为。1、表面氧化程度的影响2、影响元素硫存在的因素（1）矿浆电位(环境)（2）存在时间本讲稿第四十三页

29、，共八十五页6.5.2 6.5.2 巯基浮选捕收剂在硫化物上的电化学反应巯基浮选捕收剂在硫化物上的电化学反应 1 1、巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象、巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象2 2、巯基浮选捕收剂与矿物作用的、巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说化学反应假说”3 3、硫化矿可浮性大小的溶度积判据、硫化矿可浮性大小的溶度积判据 4 4、硫化矿浮选的电化学、硫化矿浮选的电化学 本讲稿第四十四页，共八十五页1 1 巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象巯基浮选捕收剂与硫化物表面的疏水现象 (1)巯基浮选捕收剂的结构R C(s)SH(2)巯基浮选捕收剂在硫化矿表面的吸附（1 1）极

30、性亲固基团吸附在硫化矿物表面；）极性亲固基团吸附在硫化矿物表面；（2 2）非极性的疏水基团在矿物表面向外排列。）非极性的疏水基团在矿物表面向外排列。硫化矿物本讲稿第四十五页，共八十五页2 巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说”药剂与矿物金属离子化学反 应产物的溶度积越小，作用能力越强。K为Barsky常数，反映了药剂离子与羟基的竞争作用，0H-浓度大时，pH大，所需捕收剂浓度也要大。本讲稿第四十六页，共八十五页2 2 巯基浮选捕收剂与矿物作用的巯基浮选捕收剂与矿物作用的“化学反应假说化学反应假说”本讲稿第四十七页，共八十五页巯巯基浮基浮选选捕收捕收剂剂与与矿矿物作用物作用时时氧的作用氧的作

31、用 本讲稿第四十八页，共八十五页3 3 硫化矿可浮性大小的溶度积判据硫化矿可浮性大小的溶度积判据用药剂与硫化矿金属离子反应产物的溶度积大小衡量药剂对硫化矿的作用能力。乙基黄原酸盐溶度积依次增大顺序排列，常见硫化矿金属离子顺序Au+，Cu+，Hg2+，Ag+，Bi3+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，Fe2+本讲稿第四十九页，共八十五页4 4 硫化矿浮选的电化学硫化矿浮选的电化学（1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应（2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响 （3 3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响悬浮液电位

32、对硫化物矿物浮选的影响 硫化硫化矿矿浮浮选电选电化学主要研究化学主要研究矿矿物物(电电极极)-电电解解质质溶液界溶液界面面电电化学反化学反应应的一般的一般规规律律.本讲稿第五十页，共八十五页（1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应阳极反应阳极反应阴极反应阴极反应本讲稿第五十一页，共八十五页方铅矿方铅矿阳极反应阳极反应阴极反应阴极反应黄铁矿黄铁矿阳极反应阳极反应阴极反应阴极反应（1 1）巯基捕收剂）巯基捕收剂-硫化矿矿物体系的氧化还原反应硫化矿矿物体系的氧化还原反应 FeS2 2e本讲稿第五十二页，共八十五页（2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应

33、的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响概念电极电位、硫化矿静电位（电极电位、硫化矿静电位（EMS)一个氧化还原电对相对于标准氢电极的热力学可逆电位。一个氧化还原电对相对于标准氢电极的热力学可逆电位。在电极上没有净电流通过时，硫化矿物电极相对于标准氢电极的电在电极上没有净电流通过时，硫化矿物电极相对于标准氢电极的电位。静电位位。静电位本讲稿第五十三页，共八十五页硫化矿物静电位硫化矿物静电位E EMSMS与捕收剂氧化还原反应的关系与捕收剂氧化还原反应的关系 2222X/XMSX/XMS22X/X0X/X2EEEEXXlnF2RTEEX2e2X-=-（液）（液）（液）（液）（2 2）静电位对巯基

34、捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响捕收捕收剂剂被氧化被氧化,在在矿矿物表面物表面优优先以双黄先以双黄药药存在存在捕收捕收剂剂不氧化不氧化,捕收捕收剂剂以离子形式存在于溶液中以离子形式存在于溶液中,在在矿矿物表面以金属物表面以金属盐盐的形式存在的形式存在.本讲稿第五十四页，共八十五页例例6-2 6-2 计算乙双黄药在浓度为计算乙双黄药在浓度为6.25106.2510-4-4mol/Lmol/L（在（在25 pH=725 pH=7）的还）的还原电位。原电位。解：解：乙黄药取平衡数据乙黄药取平衡数据E=-0.06VE=-0.06V。代入式（代入式（6-586-58），得），得

35、本讲稿第五十五页，共八十五页表表6-7 6-7 巯基类捕收剂与硫化物矿物作用表面静电位和反应产物巯基类捕收剂与硫化物矿物作用表面静电位和反应产物乙基黄原酸钾（6.2510-4mol/L，pH为7）氧化成双黄药可逆电位为0.13V二乙基二硫代氨基甲酸钠氧化成二硫化物可逆电位为0.176V矿 物静电位（V）反应产物静电位（V）反应产物黄 铁 矿0.22双 黄 药0.475二硫化物砷黄铁矿0.22双 黄 药磁黄铁矿0.21双 黄 药黄 铜 矿0.14双 黄 药0.095金属二硫代氨基甲酸盐铜 蓝0.05双 黄 药0.115金属二硫代氨基甲酸盐斑 铜 矿0.06黄原酸盐-0.045金属二硫代氨基甲酸盐

36、辉 铜 矿0.06黄原酸盐-0.155金属二硫代氨基甲酸盐方 铅 矿0.06黄原酸盐-0.035金属二硫代氨基甲酸盐（2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响本讲稿第五十六页，共八十五页各种硫化矿的静电位和表面产物列于表各种硫化矿的静电位和表面产物列于表6-76-7。由表看出，一般来。由表看出，一般来说，捕收剂只在那些矿物的静电位大于相应的二硫化物生成的说，捕收剂只在那些矿物的静电位大于相应的二硫化物生成的可逆电位时，才氧化成二硫化物（例如黄铁矿、毒砂与黄药溶可逆电位时，才氧化成二硫化物（例如黄铁矿、毒砂与黄药溶液）。对于那些静电位低于可逆电位的硫化物，使生成金属捕液）。对于那些静电位低于可逆电

37、位的硫化物，使生成金属捕收剂盐（例如方铅矿、辉铜矿等，铜蓝是一个例外，可能是由收剂盐（例如方铅矿、辉铜矿等，铜蓝是一个例外，可能是由于铜蓝所释放出来的于铜蓝所释放出来的CuCu2+2+将黄原酸盐离子氧化成双黄药所致）。将黄原酸盐离子氧化成双黄药所致）。（2 2）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响）静电位对巯基捕收剂电化学反应的影响至于是否生成二硫化物，或者是生成金属化合物，至于是否生成二硫化物，或者是生成金属化合物，不不仅仅与与矿矿物种物种类类有关，而且也与所用的捕收有关，而且也与所用的捕收剂剂种种类类有关。有关。本讲稿第五十七页，共八十五页（3 3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响）悬浮液电

38、位对硫化物矿物浮选的影响悬浮液电位 在浮选悬浮液中，一般把用铂电在浮选悬浮液中，一般把用铂电极做指示电极测得的极做指示电极测得的“平衡电位平衡电位“，即相对于标准氢电极的铂电，即相对于标准氢电极的铂电极电位。极电位。悬浮液电位的作用调节悬浮液电位的方法来控制硫化物矿物表面的氧化调节悬浮液电位的方法来控制硫化物矿物表面的氧化还原性质，改变矿物的亲水疏水性，达到改变矿物可还原性质，改变矿物的亲水疏水性，达到改变矿物可浮性的目的。浮性的目的。本讲稿第五十八页，共八十五页硫化物矿物无捕收剂浮选与矿浆电位的硫化物矿物无捕收剂浮选与矿浆电位的关系关系 乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电位的乙黄药浮选硫化物矿物与

39、矿浆电位的关系关系 乙黄药浓度为乙黄药浓度为210210-5-5mol/Lmol/L （3 3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响本讲稿第五十九页，共八十五页方铅矿浮选与矿浆电位的关系方铅矿浮选与矿浆电位的关系（3）悬浮液电位对硫化物矿物浮选的影响乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电位乙黄药浮选硫化物矿物与矿浆电位的关系的关系 乙黄药浓度为乙黄药浓度为210210-5-5mol/Lmol/L 本讲稿第六十页，共八十五页5 硫化矿浮选抑制的电化学 阳极过程 阴极过程 浮选体系电化学过程硫化矿抑制剂还原剂还原剂氧化剂氧化剂硫化物浮选和抑制的电化学相互作硫化物浮选和抑制的电化

40、学相互作用示意图用示意图本讲稿第六十一页，共八十五页（1）当加入还原剂，如亚硫酸盐、SO2气体等，或减少悬浮液中的氧含量时，氧的还原电流降低，R曲线变为R，混合电位由A处移至B处。表明氧化反应（O线表示）难以进行，即捕收剂不能在矿物表面形成疏水产物，浮选受到抑制；（2）若增大捕收剂浓度，或者加入长烃链的同系列捕收剂（较短链同系捕收剂易氧化），氧化电流（O线）增大至O线，从图可知在B处仍有捕收剂与硫化物矿物的作用，表明浮选加强；5 硫化矿浮选抑制的电化学 本讲稿第六十二页，共八十五页（3）提高捕收剂与矿物作用的氧化电位（如降低捕收剂浓度），使捕收剂的氧化需要更高的电位，如图中，将O线移至O线，则

41、浮选难以进行，矿物受到了抑制；（4）浮选过程中加入比捕收剂更易氧化的药剂，与O2形成共轭反应，消耗氧，也可以实现浮选的抑制；（5）硫化矿表面预先氧化形成亲水物质，捕收剂难以吸附，浮选受到抑制。石灰、氰化物、HS-等均可以作为硫化矿浮选的抑制剂。pH值的升高，可以加速黄铁矿、磁黄铁矿等矿物的表面氧化，使得其浮选得到抑制。5 硫化矿浮选抑制的电化学 本讲稿第六十三页，共八十五页硫化硫化矿矿物混合精物混合精矿矿的浮的浮选选分离分离第一类：还原剂在还原条件下，使表面疏水产物还原脱附解吸，抑制矿物浮选第二类：氧化剂使预先吸附在表面的捕收剂金属盐在氧化条件下下解吸本讲稿第六十四页，共八十五页6.6 6.6

42、 凝聚与分散凝聚与分散1 1、基本行为、基本行为 2 2、微粒间相互作用的、微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 3 3、扩展的、扩展的DLVODLVO理论理论 本讲稿第六十五页，共八十五页6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 分散状态分散状态 悬浮液中微细粒子呈悬浮状态，且各个颗粒可自由运动。悬浮液中微细粒子呈悬浮状态，且各个颗粒可自由运动。聚集状态聚集状态 悬浮液中微细粒子相互粘附团聚，团粒尺寸变大悬浮液中微细粒子相互粘附团聚，团粒尺寸变大 聚集状态作用机理聚集状态作用机理 凝凝 结结 在某些无机盐的作用下，悬浮在某些无机盐的

43、作用下，悬浮液中的微细粒子形成凝块的现液中的微细粒子形成凝块的现象。主要机理是外加电解质消象。主要机理是外加电解质消除了表面电荷、压缩双电层的除了表面电荷、压缩双电层的结果结果 。本讲稿第六十六页，共八十五页絮絮 凝凝 主要是用高分子絮凝主要是用高分子絮凝剂通过桥联作用，把剂通过桥联作用，把微粒联结成一种松散微粒联结成一种松散蜘网络状的聚集状态。蜘网络状的聚集状态。6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 本讲稿第六十七页，共八十五页6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为1 1 微细粒子的分散和聚集状态微细粒子的分散和聚集状态 团团 聚

44、聚 悬浮液中加入非极性油后，悬浮液中加入非极性油后，促使粒子聚集于油相中形促使粒子聚集于油相中形成团，或者由于大小气泡成团，或者由于大小气泡拱抬，使粒子聚集成团的拱抬，使粒子聚集成团的现象。现象。本讲稿第六十八页，共八十五页2 2 絮凝与桥联作用絮凝与桥联作用桥联作用 高分子絮凝剂以自己的活性基团与粒子起作用，高分子絮凝剂以自己的活性基团与粒子起作用，象架桥一样，搭在两个或多个粒子上，并从而将象架桥一样，搭在两个或多个粒子上，并从而将粒子联接形成絮凝团。粒子联接形成絮凝团。絮凝剂的键合作用方式 1 1、静电键合、静电键合 2 2、氢健健合、氢健健合 3 3、共价键合、共价键合 本讲稿第六十九页

45、，共八十五页3 3 选择性絮凝选择性絮凝在含有两种或多种矿物组分的悬浮液中加入在含有两种或多种矿物组分的悬浮液中加入絮凝剂，由于各种矿物对絮凝剂的作用不同，絮凝剂，由于各种矿物对絮凝剂的作用不同，絮凝剂将选择性地吸附于某种组分的粒子表絮凝剂将选择性地吸附于某种组分的粒子表面，促使其絮凝沉降，其余矿物仍保持稳定面，促使其絮凝沉降，其余矿物仍保持稳定的分散状态，从而达到分离的目的。的分散状态，从而达到分离的目的。6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为本讲稿第七十页，共八十五页矿物选择性絮凝的五个阶段矿物选择性絮凝的五个阶段:6.5.1 6.5.1 基本行为基本行为加絮凝加絮凝剂剂之前之前悬悬浮浮

46、液中各液中各矿矿物物组组分必分必须须充分分充分分散散 加入絮加入絮凝凝剂剂并并使其充使其充分混匀分混匀弥散弥散 絮凝絮凝剂剂吸附吸附药剂药剂性性质质 加加药药方式方式搅搅拌拌强强度度悬悬浮液浮液浓浓度度 避免避免夹杂夹杂 根据需要控制根据需要控制合适的沉降合适的沉降时时间间后后进进行固液行固液分离分离本讲稿第七十一页，共八十五页选择性絮凝的分离形式（选择性絮凝的分离形式（在矿物加工中的应用在矿物加工中的应用）1 1、浮选选择性絮凝，脱除细粒脉石、浮选选择性絮凝，脱除细粒脉石,絮凝沉淀物进行浮选分离絮凝沉淀物进行浮选分离-絮凝脱泥浮选絮凝脱泥浮选2 2、选择性絮凝后用浮选法浮去被絮凝的无用脉石矿

47、物，然后再浮、选择性絮凝后用浮选法浮去被絮凝的无用脉石矿物，然后再浮选呈分散状态的有用矿物选呈分散状态的有用矿物-预先絮凝浮选脱泥预先絮凝浮选脱泥3 3、在浮选过程中用絮凝剂絮凝脉石，然后浮选有用矿物、在浮选过程中用絮凝剂絮凝脉石，然后浮选有用矿物4 4、在浮选前进行粗细粒分级，粗粒浮选，细粒进行选择性、在浮选前进行粗细粒分级，粗粒浮选，细粒进行选择性絮凝。絮凝。3 选择性絮凝本讲稿第七十二页，共八十五页6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 颗粒间的作用力颗粒间的作用力范德华力范德华力V VWAWA诱导作用、定向作用、色散作用。诱导作用、定向作用、色

48、散作用。静电力静电力V VERERDLVODLVO理论理论V VT T=V=VERER+V+VWAWAV VT T00，胶体或颗粒以分散，胶体或颗粒以分散(稳定稳定)状态存在；状态存在；V VT T00，胶体或颗粒相互凝聚。，胶体或颗粒相互凝聚。本讲稿第七十三页，共八十五页DLVO理论（Derjagin、Landau、Verwey、Overbeek四人提出），是目前对胶体稳定性解释得比较完善的理论。该理论以溶胶粒子间的相互吸引力和相互排斥力为基础，认为当粒子相互接近时，这两种相反的作用力决定了溶胶的稳定性。6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 本讲稿

49、第七十四页，共八十五页DLVO理理论认为论认为：1.溶胶粒子溶胶粒子间间的相互吸引力是范得的相互吸引力是范得华华力，主要力，主要为为色散力。胶粒中含有大色散力。胶粒中含有大量分子，所以胶粒量分子，所以胶粒间间的引力是各分子所的引力是各分子所贡贡献的献的总总和，和，这这种引力与距离的种引力与距离的三次方成反比，是一种三次方成反比，是一种远远程作用力。程作用力。2.溶胶粒子溶胶粒子间间的排斥是由于的排斥是由于带电带电胶粒所具有的相同胶粒所具有的相同电电荷之荷之间间的斥力，的斥力，其大小取决于粒子其大小取决于粒子电电荷数目和相互距离。荷数目和相互距离。3.溶胶的溶胶的稳稳定性取决于胶粒定性取决于胶粒

50、间间吸引能和排斥能的吸引能和排斥能的总总效效应应。当粒子相互靠近。当粒子相互靠近时时，如果粒子，如果粒子间间的引力大于粒子的引力大于粒子间间的排斥力，的排斥力，则则溶胶溶胶发发生聚沉，是不生聚沉，是不稳稳定的；反之，溶胶是定的；反之，溶胶是稳稳定的。当粒子相互聚集在一起定的。当粒子相互聚集在一起时时，必，必须须克服一定克服一定的能的能垒垒。6.5.2 6.5.2 微粒间相互作用的微粒间相互作用的DLVODLVO理论理论 本讲稿第七十五页，共八十五页同相凝聚当粒子的表面电位符号和大小当粒子的表面电位符号和大小都相同，即都相同，即1=1=2=2=时所时所产生的凝聚现象产生的凝聚现象 6.5.2 6