固体物料分选学浮选部分重点

矿物加工工程复习资料，未到期末请勿下传1鐡原卟啉整理系类固体物料分选学浮选部分重点浮选部分考试重点第一章思考题：1、名词解释：润湿性：（Wetting）是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象。接触角：（contactangle）规定固水与水气二个界面张力所包的角。润湿性的评价方法。平衡时有：固气=固水+水气cosθ（变形可得杨氏方程）难免离子：(unavoidableion)矿物在水中要受到氧化和水化作用，导致矿物晶格内部键能削弱、破坏，从而使表面一些离子溶解下来。这些离子与水中固有的离子，如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-等，统称为“难免离子”表面电位：(surfacepotential)0为表面电位，即固体表面与溶液内部的电位差。对于导体和半导体(矿物，表面电位又称电极电位(electrodepotential)、静电位或残余电位(restpotential)。对于非导体矿物，0取决于溶液中定位离子的浓度。动电电位：(Zetapotential)ζ为电动电位，当固体与溶液在外力(如电场力、重力、机械力等)作用下发生相对运动时，滑移面与溶液间产生的电位差。零电点：(PointofZeroCharge)：当固体表面电位0为零时，溶液中定位离子活度的负对数。常用PZC来表示。)(),(059.0][][ln965001298314.8ln000VpHPZCHHaanFRT等电点：（Iso-ElectroPoint）当存在特性吸附的体系中，电动电位为零时电解质浓度的负对数。常用IEP来表示。即电荷转换点。定位离子：(potentialdeterminingion)：指决定矿物表面荷电性质和数量的离子。定位离子常化学吸附于矿物表面，一般来说，氧化物的定位离子是OH-、H+。硫化物的定位离子是同名类质同象离子和难溶化合物离子。盐类矿物的定位离子是同名离子和离子在水中的反应产物。特性吸附：一些电解质解离后的离子能克服静电斥力进入紧密层，改变电动电位。这种吸附称特性吸附，且存在化学键力的作用。注意：当不存在特性吸附时，为零时，0也为零，故此时PZC=IEP。吸附：固相在水溶液中，或者某种物质在任何两相界面上发生富集（或相反）的现象。物理吸附：（Specificadsorption）吸附本质是物理作用，分子靠范德华力，离子靠静电力吸附。没有化学键的生成与破坏，也没有原子的重新排列。化学吸附：(Chemicaladsorption)吸附本质是化学作用，吸附质与吸附剂之间发生电子转矿物加工工程复习资料，未到期末请勿下传2鐡原卟啉整理系类固体物料分选学浮选部分重点移或共享，形成新的化学键合，与化学键相似。分子吸附：(molecularadsorption)对分子的吸附，如对弱电解质的吸附，非极性油在矿物表面的非极性吸附。特点：不改变矿物表面电性。离子吸附：(ionadsorption)对离子的吸附.交换吸附：(exchangeadsorption)XM1+M2XM2+M1可发生在双电层内层，也可发生在外层。如ZnS]Zn2++Cu2+ZnS]Cu2++Zn2+定位吸附：(potential-determiningadsorption)吸附具有强烈的选择性，只有定位离子才能产生；吸附的结果改变了矿物表面的电性（数量或符号）半胶束吸附(hemi-micelleadsorption)：长烃链的表面活性剂在固液界面吸附时，当其浓度足够高时，吸附在矿物表面的捕收剂由于烃链间分子的相互作用产生吸引缔合，在矿物表面形成二维空间胶束的吸附产物，称半胶束吸附。类质同像置换：一种原子或离子可以置换某些矿物晶格内原子或离子并形成固溶体的现象。固溶体：一些元素混杂在其他矿物晶格中形成混溶的均匀固态物质。物理不均匀性(physicsinhomogeneity)：由于矿物晶格存在各种缺陷、位错、嵌镶、孔隙和裂缝，导致矿物断裂时表面不规则，从而影响矿物可浮性。化学不均匀性(chemistryinhomogeneity)：微缺陷存在，如空位和间隙离子的存在。物理化学不均匀性：几乎所有的硫化矿物都具有半导体特性，其导电率比金属低得多，其中的载流子包括自由电子和空穴。电子半导体称N型半导体，靠电子导电；空穴半导体称P型半导体，靠空穴导电。阴离子空位或间隙阳离子，金属过量，呈正电性缺陷，电子密度增加，故晶体成为N型；间隙阴离子或阳离子空位，非金属过量呈负电性缺陷，故成为P型。临界(半)胶束浓度：①半胶束浓度HMC：形成半胶束时的药剂浓度即为临界半胶束浓度。②临界胶束浓度CMC：为表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度。半胶束浓度HMC是临界胶束浓度CMC的1/10~1/100。正浮选(Directflotation)：将有用矿物浮入泡沫产品中，将脉石矿物留在矿浆中。最常用浮选方法。反浮选(Reverseflotation)：将脉石矿物浮入泡沫产品中，将有用矿物留在矿浆中。优先浮选(Selectiveflotation)：将有用矿物依次一个一个地选出为单一的精矿。混合浮选(Bulkflotation)：将有用矿物共同选出为混合精矿，随后再把混合精矿中的有用矿物分离。捕收剂(collector)：能选择性地作用于矿物表面并使之疏水的有机物质。起泡剂（frother）：能使空气在矿浆中弥散，增加分选气液界面，并能促使气泡在矿化和升浮过程中机械强度的一类浮选剂。调整剂（Modifier/Regulator）：调整(促进和阻碍)捕收剂与矿物表面的相互作用，调整矿浆性质，能提高浮选选择性的一类药剂抑制剂（Depressant）：能削弱或消除捕收剂与矿物的相互作用，从而降低或恶化矿物可浮性的一类药剂矿物加工工程复习资料，未到期末请勿下传3鐡原卟啉整理系类固体物料分选学浮选部分重点活化剂（Activator）：能增强捕收剂与矿物的相互作用，从而促进矿物可浮性的一类药剂介质调整剂（Mediumregulator）1）pH调整剂(pH-regulatorsagents)2）矿泥分散剂(slimedispersant)3）絮凝剂(flocculant)和凝聚剂(coagulation2、简述润湿性、接触角和可浮性之间的关系。答：接触角是反映矿物表面亲水性与疏水性强弱程度的一个物理量，接触角越大，矿物表面亲水性越弱，气泡越易排开矿物表面的水化膜，矿物在气泡表面的附着稳固，因而越易浮选。3、从热力学角度分析为什么浮选过程是一个自发反应过程？答：Ⅰ进行热力学分析时的四个假定：①假定体系是一个等温等压体系；②假定气泡比矿粒大得多；③假定接触前后气泡大小形状不变，无其他释放能量的效应④附着面积为单位面积Ⅱ附着前：W1=S液气*液气+S固液固液附着后：W2=(S液气-1)*液气+(S固液-1)*固液固气*1式中W1，W2为体系附着前后自由能，S液气为气泡在液体中的表面积，S固液为矿物在液体中的表面积，液气为液气界面表面自由能，固液为固液界面表面自由能，固气为固气界面表面自由能。附着前后体系自由能变化为：W=W1-W2=液气+固液-固气=液气(1-cos)（可浮性指标Dupre公式或称矿物的粘附功）Ⅲ讨论：⑴W=W1-W2大于零，表明W1W2，即粘着过程体系自由能是降低的，即矿物粒在气泡上的粘着是一个自发过程，且越大，附着的可能性越大；⑵上式未考虑矿粒附着于气泡的中间过程，故只能定性分析3、简述矿物表面极性、与水分子的作用及润湿性的关系答：矿物表面的离子能发生极化现象，离子价数越高，离子半径越小，极化越难。因此负离子较易极化，阳离子较难极化。不同矿物表面极性不同，导致与极性水分子的作用程度不同，使润湿性存在差异。当表面是离子键或共价键时，由于极性强，易于极性水分子发生作用，故亲水，表面是分子键时，极性小，与极性水分子的作用弱，故表面疏水。4、简述水化层的厚度与矿物表面润湿性的关系。答：水化层：放于水中的矿物由于不饱和键力或极性的影响吸引偶极水分子，使极性水分子在矿物表面产生定向、密集的有序排列，这种界面水就称为矿物表面的水化膜（水化层）。矿物加工工程复习资料，未到期末请勿下传4鐡原卟啉整理系类固体物料分选学浮选部分重点关系：水化层厚度与矿物的润湿性成正比，亲水性矿物水化层的厚度较厚，可达10-3厘米，疏水性矿物表面水化膜的厚度薄，只有10-6~10-7厘米。简述难免离子对浮选的影响及消除其影响的办法。5、ΔΔ简述矿物表面荷电的起源。答：⑴矿物表面组分的选择性解离或溶解作用；⑵矿物表面对溶液中正、负离子的不等量吸附作用；(3)晶格置换；(4)颗粒表面生成的两性羟基化合物的电离或者对H+或OH-的吸附。6、ΔΔ图示双电层的结构并标出电位。双电层的形成原因：矿物表面荷电后，由于静电引力作用，吸引水溶液中符号相反离子与之配衡，从而在矿物表面形成双电层。A—内层（定位离子层）；B—紧密层(Stern层)；C—滑移面；D—扩散层（Guoy层）；ψ0—表面总电位；ψδ—斯特恩层的电位；ζ—动电位；δ—紧密层的厚度7、叙述双电层中离子吸附的特征及对电位的影响。答：⑴定位离子：主要在双电层内层发生吸附，作用力与晶格质点的作用力类同，故能改变矿物的表面电位0，又可以改变电动电位。且吸附具有高度选择性，非定位离子不能吸附。⑵惰性电解质离子：只起反离子的作用，主要集中在扩散层。当其浓度增加时，扩散层的厚度减小，此时过剩的反离子挤入紧密层中，不改变0，仅压缩扩散层，电动电位减小，但不会变号。这种吸附无选择性。⑶特性吸附离子：一些离子如表面活性剂离子除了能通过静电力吸附外，还能通过化学键力和分子作用力在双电层紧密层吸附，从而改变电动电位的大小和符号。但矿物表面电位不会发生改变。这种吸附具有严格的选择性。矿物加工工程复习资料，未到期末请勿下传5鐡原卟啉整理系类固体物料分选学浮选部分重点8、列出表面活性剂在矿物表面的吸附方程.答：①根据吸附过程中化学位的变化，导出如下方程：]exp[20RTGrcads为固液界面对表面活性剂的吸附量r为吸附离子的有效半径；C为表面活性剂在溶液中的浓度；R为气体常数。Gads0为标准吸附自由能，即标准状态下1mol物质吸附过程自由能的变化。②当吸附只有静电力时，标准吸附自由能Gads0=Gelec0=ZFψδ=ZFZ：离子价数F：法拉第常数方程为：]exp[2RTZFrc③当同时存在静电力和烃基缔合能时GCH20=n为从水中移去1molCH2的标准自由能，亦称特殊吸附势。约为0.6kcal/molCH2n为烃链中CH2数目。方程为：])(exp[2RTnZFrc11、简述类质同像置换必须具备的条件及其特点。答：㈠类质同象置换必须具备的条件：①原子或离子互相交换取代，其半径必须接近。互相取代的两种原子或离子的半径比15%。（这是由几何因素决定的，大的离子不可能进入晶格中比它更小的空间位置中。）②离子的极化性质相近，即离子的外层电子结构相近。（如Na+和Cu+的离子半径相同，但不能互相取代，其原因是两者的外层电子结构不一样。）矿物加工工程复习资料，未到期末请勿下传6鐡原卟啉整理系类固体物料分选学浮选部分重点③离子的电价相近。（低电价易被高电价置换，如Pb2+置换K+,Al3+置换Si4+。）㈡类质同象置换的特点：矿物晶形外表没有发生改变，但表面性质和可浮性均发生改变。（如闪锌矿中Zn2+被Cu2+置换时，其浮游性被活化，而当闪锌矿中Zn2+被Fe2+置换时，矿物可浮性则降低。）课堂练习作业：1）针铁矿(Fe2O3H2O)的回收率、动电电位与pH值的关系如P327图20-7所示。a)判断针铁矿的零电点PZC；b)分析吸附类型。答：a)PZC=6.7b)静电吸附，物理吸附，双电层外层吸附。pHPZC,ζ0,阳离子捕收剂吸附，pHPZC,ζ0，阴离子捕收剂吸附。简析：把吸附类型定为离子吸附、半胶束吸附、极性分子吸附、定位离子吸附或离子特