【正文】 階段Ⅰ到階段Ⅱ gSG + gLG gSL 由階段Ⅱ到階段Ⅲ gSG gSL 由階段Ⅲ到階段Ⅳ gSG gLG + gSL 如果第三階段是可能的，則其他階段亦皆可能。因此浸沒(méi)潤(rùn)濕的主要條件是： gSG gSL gLG。所以浸沒(méi)潤(rùn)濕與鋪展?jié)櫇竦臈l件相同。３. 固體顆粒表面潤(rùn)濕性的度量有哪些參數(shù)？與顆粒浮選行為有何聯(lián)系？ 【解】固體顆粒表面潤(rùn)濕性的度量有接觸角、潤(rùn)濕功與潤(rùn)濕性、粘著功與可浮性。 接觸角可以標(biāo)志固體表面的潤(rùn)濕性。如果固體表面形成的θ角很小，則稱其為親水性表面；反之，當(dāng)θ角較大，則稱其疏水性表面。θ角越大說(shuō)明固體表面疏水性越強(qiáng)；θ角越小，則固體表面親水性越強(qiáng)。 潤(rùn)濕功亦可定義為：將固液接觸自交界處拉開(kāi)所需做的最小功。顯然，W SL越大，即cosθ越大，則固液界面結(jié)合越牢，固體表面親水性越強(qiáng)。 W SG表征著礦粒與氣泡粘著的牢固程度。顯然，W SG越大，即（1cosθ）越大，則固氣界面結(jié)合越牢，固體表面疏水性越強(qiáng)。 當(dāng)?shù)V物完全親水時(shí)，θ=0176。，潤(rùn)濕性cosθ=1，可浮性（1cosθ）= 0。此時(shí)礦粒不會(huì)附著氣泡上浮。當(dāng)?shù)V物疏水性增加時(shí)，接觸角θ增大，潤(rùn)濕性cosθ減小，可浮性（1cosθ）增大。４. 礦物的表面潤(rùn)濕性是如何分類(lèi)的？ 【解】礦物表面潤(rùn)濕性，實(shí)際上反映了水化作用的強(qiáng)弱，其中價(jià)鍵性質(zhì)是水化作用能的主要影響因素，因而礦物價(jià)鍵與其表面潤(rùn)濕性直接相關(guān)，依據(jù)價(jià)鍵特性，可以把礦物的自然潤(rùn)濕性分為4個(gè)類(lèi)型，即強(qiáng)親水性、弱親水疏水性、疏水性、強(qiáng)疏水性。５. 如何改變固體間表面的天然潤(rùn)濕性差異，創(chuàng)造出較大的人工潤(rùn)濕性差異，從而有利于實(shí)現(xiàn)浮選？【解】礦物或某些物料的浮選分離就是利用礦物間或物料間潤(rùn)濕性的差別，并用調(diào)節(jié)自由能的方法擴(kuò)大差別來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的。常用添加特定浮選藥劑的方法來(lái)擴(kuò)大物料間潤(rùn)濕性的差別。 捕收劑：其分子結(jié)構(gòu)為一端是親礦基團(tuán)，另一端是烴鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)（石油烴、石蠟等具有大的q和天然強(qiáng)疏水性，見(jiàn)表61），參見(jiàn)圖616。主要作用是使目的礦物表面疏水、增加可浮性，使其易于向氣泡附著。 起泡劑：主要作用是促使泡沫形成，增加分選界面，與捕收劑也有聯(lián)合作用。 調(diào)整劑：主要用于調(diào)整捕收劑的作用及介質(zhì)條件，其中促進(jìn)目的礦物與捕收劑作用的，為活化劑；抑制非目的礦物可浮性的，為抑制劑；調(diào)整介質(zhì)pH的，為pH調(diào)整劑。６. 礦物在水介質(zhì)中的表面電現(xiàn)象是如何起源的？簡(jiǎn)述礦物表面的雙電層結(jié)構(gòu)。 【解】礦物在水介質(zhì)中的表面電現(xiàn)象起源于離子優(yōu)先解離（或溶解）、離子優(yōu)先吸附、離子吸附和電離、離子晶格取代。 礦物表面的雙電層結(jié)構(gòu)可用斯特恩（Stern）雙電層模型表示。 在兩相間可以自由轉(zhuǎn)移，并決定礦物表面電荷（或電位）的離子稱“定位離子”。定位離子所在的礦物表面荷電層稱“定位離子層”或“雙電層內(nèi)層”。如圖中的AA層。溶液中起電平衡作用的反號(hào)離子稱：“配衡離子”或“反離子”。配衡離子存在的液層稱“配衡離子層”或“反離子層”、“雙電層外層”。 在通常的電解質(zhì)濃度下，配衡離子受定位離子的靜電引力作用，在固液界面上吸附較多而形成單層排列。隨著離開(kāi)表面的距離增加，配衡離子濃度將逐漸降低，直至為零。因此，配衡離子層又可用一假設(shè)的分界面將其分成“緊密層”（或稱“斯特恩層”），如圖中的BB層；以及“擴(kuò)散層”[或稱“古依（Gouy）層”]，如圖中的D層。該分界面稱為“緊密面”。緊密面離礦物表面的距離等于水化配衡離子的有效半徑（δ）。７. 什么是零電點(diǎn)PZC，什么是等電點(diǎn)IEP？ 【解】當(dāng)ψ0 為零（或表面凈電荷為零）時(shí)，溶液中定位離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)值被定義為“零電點(diǎn)”，用符號(hào)PZC（Point of Zero Charge）表示。 當(dāng)沒(méi)有特性吸附，ζ電位等于零時(shí)，溶液中定位離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)值為“等電點(diǎn)”。用符號(hào)IEP（Isoelectric Point）表示。８. 什么是動(dòng)電現(xiàn)象？它有何應(yīng)用？如何通過(guò)動(dòng)電現(xiàn)象來(lái)測(cè)定　ζ電位？ 【解】當(dāng)一相相對(duì)于另一相運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)引起一些電現(xiàn)象，稱為電動(dòng)現(xiàn)象，包括電滲、電泳、流動(dòng)電位和沉降電位。 由電滲法測(cè)定ζ電位通常是測(cè)出電滲電流和液體的電滲流出體積V ml/s,由下式求出ζ電位： κ＊――溶液電導(dǎo)率Ω－1cm1，3002為換算因子，η為粘度 泊（g/cms），D為液體的介電常數(shù)，i為電流強(qiáng)度 安培，V為電滲時(shí)液體流過(guò)多孔性物質(zhì)的體積（mls1）。 電泳法測(cè)ζ電位通常由所施加的電場(chǎng)強(qiáng)度i，測(cè)得界面移動(dòng)速度u，然后求得電泳遷移率u0, 便可根據(jù)式（625）求得 ζ電位 (伏特)，顆?？筛⌒缘年P(guān)系？【解】PZC和IEP是礦物表面電性質(zhì)的重要特征參數(shù)，當(dāng)用某些以靜電力吸附作用為主的陰離子或陽(yáng)離子捕收劑浮選礦物時(shí)，PZC和IEP可作為吸附及浮選與否的判據(jù)。當(dāng)pHPZC時(shí)，礦物表面帶負(fù)電，陽(yáng)離子捕收劑能吸附并導(dǎo)致浮選, pHPZC時(shí),礦物表面帶正電,陰離子捕收劑可以靠靜電力在雙電層中吸附并導(dǎo)致浮選。 以浮選針鐵礦為例，針鐵礦的零電點(diǎn)PZC為pH=，當(dāng)pH，其表面電位為正，此時(shí)用陰離子捕收劑，如烷基硫酸鹽RSO4，或烷基磺酸鹽RSO3，以靜電力吸附在礦物表面，使表面疏水良好上浮。當(dāng)pH，針鐵礦的表面電位為負(fù)，此時(shí)用陽(yáng)離子捕收劑如脂肪胺RNH3，以靜電力吸附在礦物表面，使表面疏水良好上浮。=。計(jì)算ｐH=4和ｐH＝8時(shí)錫石表面電位的大小，并說(shuō)明其表面電性質(zhì)。分別在此兩種不同條件下浮選錫石時(shí)，如何選擇捕收劑？ 【解】 pH=4時(shí)錫石表面電位 選擇陰離子性捕收劑 pH=8時(shí)錫石表面電位 選擇陽(yáng)離子性捕收劑，及其在浮選中的應(yīng)用?！窘狻慨?dāng)陰離子表面活性劑濃度較低時(shí)，離子完全靠靜電力吸附在雙電層外層，起配衡離子作用，因此又稱為“配衡離子吸附”。在濃度較高時(shí)，表面活性劑離子的烴鏈相互作用，形成半膠束狀態(tài)，產(chǎn)生半膠束吸附。這種吸附是在靜電力吸附基礎(chǔ)上，又加上分子烴鏈間的范德華力的作用。 半膠束吸附有利于增強(qiáng)礦物表面的疏水性，強(qiáng)化藥劑對(duì)礦物的捕收能力。？ 【解】礦物溶解對(duì)浮選過(guò)程在以下幾個(gè)方面存在影響。（1）礦漿pH值及其緩沖性質(zhì) 硫化物礦物溶解后對(duì)溶液pH值一般無(wú)影響。氧化物礦物溶解后，對(duì)溶液pH值的影響也不大。鹽類(lèi)礦物的礦漿pH值一般維持在某一狹小范圍，這就是鹽類(lèi)礦物礦漿的緩沖性質(zhì)。這意味著，無(wú)論礦漿的初始pH值是多大，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間平衡后，鹽類(lèi)礦物礦漿的pH值最終會(huì)趨于某一狹小范圍。（2）可浮性 水化能大的，其溶解度大，礦物親水性大，可浮性差。因此，較難溶的純凈的硫化礦表現(xiàn)出一定的天然可浮性，而溶解度較大的氧化礦是親水的，沒(méi)有天然可浮性。（3）礦物溶解離子的活化作用 由于礦物的溶解，使礦漿中溶入了各種離子，這些離子會(huì)對(duì)礦物的浮選產(chǎn)生重要影響。例如溶解的Cu2+會(huì)使閃鋅礦、黃鐵礦的浮選明顯改善，這時(shí)，我們稱Cu2+起了活化作用。【解】當(dāng)電極上沒(méi)有凈電流通過(guò)（即開(kāi)路條件）時(shí)所測(cè)得的電極電位被稱為靜電位。 捕收劑只在那些礦物的靜電位大于相應(yīng)的二硫化物生成的可逆電位時(shí)，才氧化成二硫化物。對(duì)于那些靜電位低于可逆電位的硫化物，使生成金屬捕收劑鹽?！窘狻坑盟巹┡c硫化礦金屬離子反應(yīng)產(chǎn)物的溶度積大小衡量藥劑對(duì)硫化礦的作用能力，溶度積小時(shí)，藥劑對(duì)礦物的捕收能力強(qiáng)，反之則弱。例如按照乙基黃原酸鹽溶度積依次增大的順序排列，常見(jiàn)硫化礦金屬離子順序如下（用當(dāng)量溶度積Ksp1/m比較）： Au+，Cu+，Hg2+，Ag+，Bi3+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，F(xiàn)e2+ 這也大體上是這些金屬硫化礦，用乙黃藥浮選時(shí)，可浮性依次降低的順序。如何強(qiáng)化浮選過(guò)程中硫化礦的浮選和抑制行為？【解】根據(jù)硫化物礦物與巰基類(lèi)捕收劑相互作用的電化學(xué)機(jī)理和混合電位模型，硫化物礦物、捕收劑、氧氣三者的相互作用如圖所示。曲線O代表陽(yáng)極過(guò)程；捕收劑離子X(jué)與礦物作用或捕收劑離子X(jué)的自身氧化。 曲線R表示陰極過(guò)程：氧的還原。 圖中A處于表示實(shí)際的混合電位，此時(shí)陽(yáng)極電流和陰極電流大小相等，方向相反。根據(jù)硫化礦浮選電位學(xué)理論，可以從以下五個(gè)方面強(qiáng)化或抑制浮選。 （1）當(dāng)加入還原劑，如亞硫酸鹽、SO2氣體等，或減少懸浮液中的氧含量時(shí)，氧的還原電流降低，R曲線變?yōu)镽ˊ，混合電位由A處移至B處。表明氧化反應(yīng)（O線表示）難以進(jìn)行，即捕收劑不能在礦物表面形成疏水產(chǎn)物，浮選受到抑制；（2）若增大捕收劑濃度，或者加入長(zhǎng)烴鏈的同系列捕收劑（較短鏈同系捕收劑易氧化），氧化電流（O線）增大至Oˊ線，從圖可知在B處仍有捕收劑與硫化物礦物的作用，表明浮選加強(qiáng)；（3）提高捕收劑與礦物作用的氧化電位（如降低捕收劑濃度），使捕收劑的氧化需要更高的電位，即將O線移至O″線，則浮選難以進(jìn)行，礦物受到了抑制；（4）浮選過(guò)程中加入比捕收劑更易氧化的藥劑，與O2形成共軛反應(yīng)，消耗氧，也可以實(shí)現(xiàn)浮選的抑制； （5）硫化礦表面預(yù)先氧化形成親水物質(zhì)，捕收劑難以吸附，浮選受到抑制，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及礦物的晶格結(jié)構(gòu)與極性對(duì)礦物可浮性的影響？ 【解】礦物表面潤(rùn)濕性，實(shí)際上反映了水化作用的強(qiáng)弱，其中價(jià)鍵性質(zhì)是水化作用能的主要影響因素，因而礦物價(jià)鍵與其表面潤(rùn)濕性直接相關(guān)，依據(jù)價(jià)鍵特性，可以把礦物的自然潤(rùn)濕性分為4個(gè)類(lèi)型，即強(qiáng)親水性、弱親水疏水性、疏水性、強(qiáng)疏水性。 類(lèi) 型表面不飽和鍵性質(zhì)E/EW接觸角(θ)界面水結(jié)構(gòu)類(lèi)型代表性礦物強(qiáng)親水離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵1無(wú)A型石英、云母、錫石、剛玉、高嶺石、方解石等弱親水弱疏水離子—共價(jià)鍵(部分自身閉合) 1左右無(wú)，或θ很小A型為主方鉛礦、輝銅礦、閃鋅礦等疏 水分子鍵為主（層面間），離子，共價(jià)鍵為輔（層端斷面）1中等θ，40176。~90176。B型為主滑石、石墨、輝鉬礦、葉臘石等強(qiáng)疏水 色散作用為主的分子鍵1大θ， 90176。~110176。B型自然硫、石臘，特別是氧對(duì)礦物浮選的影響如何？ 【解】空氣中氧的含量對(duì)礦物浮選主要主要有以下幾點(diǎn)影響：(1) 影響硫化礦礦物表面的氧化速度； (2) 影響硫化礦礦物表面的氧化程度； (3) 影響硫化礦礦物表面與藥劑的吸附方式與吸附產(chǎn)物。第7章礦物加工藥劑習(xí) 題 解 答 ？ 【解】溶質(zhì)加入到溶劑中可使其表面張力發(fā)生變化，有三種情形：有的物質(zhì)如強(qiáng)電解質(zhì)等物質(zhì)使溶劑表面張力升高，有的物質(zhì)如低碳醇等有機(jī)化合物使溶劑表面張力逐漸降低，另一些物質(zhì)如油酸鈉在其加入少量時(shí)會(huì)使溶劑表面張力急劇下降，但降到一定程度后便下降得很慢，或不再發(fā)生變化，并可能出現(xiàn)表面張力的最低值。通常，把能使溶劑表面張力降低的性質(zhì)稱為表面活性（對(duì)此溶劑而言）。而具有表面活性的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。少量物質(zhì)即能明顯降低溶劑的表面張力，而且在某一濃度下表面張力曲線出現(xiàn)水平線，這類(lèi)物質(zhì)稱為表面活性劑。 ？浮選表面活性劑主要有哪些？ 【解】表面活性劑主要有潤(rùn)濕、增溶、起泡、乳化、分散和去污作用。浮選表面活性劑，根據(jù)其用途并結(jié)合藥劑的屬性以及解離性質(zhì)等，分為捕收劑、起泡劑兩大類(lèi)。 作為捕收劑的這類(lèi)浮選表面活性劑，其極性基（親固基）以羧酸基及胺基為主。這類(lèi)藥劑對(duì)礦物晶格表面有O原子的氧化物礦物有選擇性捕收作用，同時(shí)也有較強(qiáng)的起泡性。 作為起泡劑的浮選表面活性劑，極性基通常是羥基—OH、醚氧基—O—等，一般用異構(gòu)烷基、萜烯基、苯基和烷氧基作烴基，碳原子數(shù)多在6～9個(gè)左右。 ？主要有哪些類(lèi)型？ 【解】它們的分子結(jié)構(gòu)類(lèi)似于表面活性劑，均由非極性的親油（疏水）基團(tuán)和極性的特定親固基團(tuán)構(gòu)成，形成既有親固性又有親油（疏水）性的所謂“雙親結(jié)構(gòu)”分子。異極性浮選捕收劑的疏水基通常是2~6個(gè)碳原子的脂肪族烴基、脂環(huán)族烴基和芳香族烴基，常寫(xiě)成R—；異極性浮選捕收劑的親固基團(tuán)中的親固原子一般為S，這類(lèi)藥劑對(duì)礦物晶格表面有S原子的硫化礦物有選擇性吸附捕收作用。主要有硫代化合物、硫代化合物的酯、多硫代化合物。 ？其與礦物表面的吸附遵循什么原則？ 【解】浮選捕收劑的親固基團(tuán)的鍵合原子主要有：O、S、N、P、As等，其與礦物表面吸附遵循“相似者相吸”的原則。 ？ 【解】有機(jī)抑制劑對(duì)礦物發(fā)生抑制作用的原因大致有： a. 改變礦漿離子組成及去活作用。在浮選礦漿中存在的各種難免離子，有一些將會(huì)使礦物受到活化，從而破壞礦物浮選的選擇性。如含有次生銅礦物或氧化蝕變的銅—鋅礦石浮選時(shí)，溶解的銅離子將對(duì)閃鋅礦產(chǎn)生活化作用而使抑鋅浮銅難于實(shí)現(xiàn)。含有多羧基、多羥基、胺基、巰基等高化學(xué)活性基團(tuán)的有機(jī)抑制劑，許多都能沉淀或絡(luò)合金屬離子，從而減少礦漿中這些難免離子的濃度，起到防止活化的作用。 b. 使礦物表面親水性增大。 有機(jī)抑制劑分子中都帶有多個(gè)極性基，其中包括對(duì)礦物的親固基和其它親水基，當(dāng)極性基與礦物