捕收剂影响矿物表面润湿性的机理及应用讲述.doc

题 目 专业班级 201级矿物加工工程 学 号 学生姓名 童 义 隆 学院名称 资源与土木工程学院 指导教师 完成日期： 2015年月日  摘要 在矿物加工浮选作业中，要有效的分离有用矿物和脉石矿物，必须使两者的矿物表面表现出不同的润湿性。因此，选择性作用于矿物表面的捕收剂成为浮选过程中的研究重点。本文主要讨论了浮选过程中，捕收剂作用于矿物表面及改变矿物表面润湿性的机理及研究。 关键词：浮选 捕收剂 表面润湿性 前言 浮选即泡沫浮选，是依据各种矿物的表面性质的差异，从矿浆中借助于气泡的浮力，分选矿物的过程。一定浓度的矿浆并加入各种浮选药剂，在浮选机内经搅拌与空气产生大量的弥散气泡。于是，呈悬浮状态的矿粒与气泡碰撞。一部分可浮性好的矿粒附着在气泡上，上浮至液面形成泡沫产品，通常为精矿；不浮矿物留在矿浆内，通常为尾矿，从而达到分选的目的。各种矿物彼此能否分离，看其是否能与气泡实现选择性的附着及附着后上浮至矿浆表面[1]。由于目前矿石中有用矿物越来越贫，矿石嵌布粒度越来越细，浮选处理的矿物对象都将是一些微粒和亚微粒，因此界面现象将起着越来越重要的作用。矿物的表面特性是界面现象中最重要的一种特性。下面就来分析一下矿物表面的润湿性、接触角与可浮性，以及捕收剂的应用对矿物表面润湿性的作用。 正文 1矿物表面的润湿性与可浮性 1.1润湿现象 矿物可浮性好坏的最直观的标志，就是被水润湿的程度不同，例如石英、云母等很易被水润湿，而石墨、浑辉钼矿等不易被水润湿。易被水润湿的矿物叫做亲水性矿物，不易被水润湿的矿物叫做疏水性矿物。 图1是水滴和气泡在不同矿物表面的铺展情况。图中矿物的上方是空气中水滴在矿物表面的铺展形式，从左至右，随着矿物亲水程度的减弱，水滴越来越难于铺开而成为球形；图中矿物下面是水中气泡在矿物表面附着的形式，气泡的形状正好与水滴的形状相反，则从右至左，随着矿物表面亲水性的增强，气泡变为球形。 矿物表面的亲水或疏水程度，常用接触角来度量。在液体所接触的固体（矿物）表面与气相（气泡、空气）的分界点处，沿液滴或气泡表面作切线，则此切线在液体一方的，与固体表面的夹角称为“接触角”。 图1 水滴和气泡在不同矿物表面的铺展情况 亲水性矿物接触角小，比较难浮；疏水性矿物接触角大，比较易浮。前人已对许多不同类型的矿物进行过接触角的测定，现选择若干个测定值列于表1。 表1接触角测定值举例 1.2接触角与矿物润湿性的度量 当气泡在矿物表面附着时，如图2所示，一般认为气泡与矿物表面接触处是三相接触，并将这条接触线称为“润湿周边”。 气泡附着于矿物表面（或水滴附着于矿物表面）的过程中，润湿周边是可以移动的，或者变大，或者缩小。当润湿周边不变化时，表明该周边上的本相界面的自由能（以表面张力表示）已达到平衡，此时的接触角名为“平衡接触角”（简称接触角）。以后的讨论中提到的接触角，除注明者外，均指平衡接触角。 图2 矿粒与气泡接触平衡示意图 图1—2中气—液—固碱相平衡时，其平衡状态方程（Young方程）为： у固气=у固液у液气Cosθ （1-1） 式中у固气、у固液、у液气——固-气、固-液和液-气界面的自由能（或表面张力）； θ——接触角 上式表明，接触角θ是三个相界自由能的函数，它既与矿物表面性质有关，也与液相、气相的界面的性质有关。心是能引起任何三相界面自由能改变的因素，都可影响矿物表面的润湿性。 同时还可以看到接触角θ值愈大，cosθ值愈小，这说明矿物润湿性愈小，其可浮性愈好。并且cosθ值介于0～1之间。于是对矿物的润湿性与可浮性的度量可定义为： 润湿性=cosθ 可浮性=1-cosθ 由此可见，通过测定矿物的接触角，可以对矿物的润湿性和可浮性作出大致的评价。 上面讨论的是平衡接触角，但从实验过程中发现，接触角并不立刻达到平衡，并且也不是在任何情况下都会平衡。当液滴在固体表面展开时，总会遇到一些阻碍，这一种阻碍或润湿周边在固体表面移动的滞缓现象，称为“润湿阻滞”。这种阻滞现象主要是由界面间的摩擦力引起的，在有润湿阻滞时，阻滞接触角θ大于平衡接触角。通常润湿阻滞很难避免，故平衡接触