华北理工选矿学教案03浮选-2吸附现象及气泡的矿化过程.docx

课程名称：浮选第2讲次 摘要第一章浮选基本原理授课题目（章、节）第三节相界面性质与可浮性（吸附现象）第四节气泡的矿化过程本讲目的要求及重点难点：【目的要求】使同学们掌握吸附类型及浮选中常见的吸附现象；气泡的矿化过程、理论分析。【重点】浮选中常见的吸附现象；矿物析出矿化的动力学过程【难点】吸附类型及特点；气泡矿化的热力学及动力学分析内容【本讲课程的引入】浮选是在固、气、液三相中进行的过程，因此吸附是浮选过程中不同相 界面上经常发生的现象。矿浆中加入药剂时，一些药剂可吸附在固液界面，另一些药剂则吸 附在气液界面，还有一些药剂可吸附在液液界面，矿物在矿浆中还吸附矿浆中的其他分子、 离子等。 吸附的结果使矿物表面性质改变，矿物的可浮性得到调节，矿浆中气泡的稳定性 得到改善，药剂的分散得到提高，所以，研究浮选过程中的吸附现象，对探索浮选理论和指 导浮选实践均有重要意义。【本讲课程的内容】三、吸附现象1、吸附及对浮选的意义：1）概念：吸附：是液体（或气体）中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低的现象。正吸附：当加入某种物质后，使溶液表面能降低，表面层溶质的浓度大于溶液内部的浓 度，浓度增高现象。这种物质称为表面活性剂。负吸附：当加入某种物质后，使溶液表面能增高，表面层溶质的浓度小于溶液内部的浓 度，浓度降低现象。这种物质称为非表面活性剂。吸附量：一定温度下，当吸附达到平衡时，单位面积上所吸附的吸附质的摩尔数，常用 “ r ”表示。2）意义:吸附是浮过程中，相间相互作用的一种主要形式，此外还有吸收，粘附和多相化学反应。 研究浮选过程中的吸附现象，对探索浮选理论和指导浮选实践均有重要意义。2、吸附类型：吸附分为物理吸附和化学吸附。两者区别：吸附基面上的化学质点与吸附质之间是否发 生化学键的结合。凡由化学键力引起的吸附称为化学吸附；凡由分子键力引起的吸附称为物 理吸附。物理吸附：分子吸附，双电层扩散层吸附，半胶半吸附。化学吸附：离子吸附，双电层内层吸附和特性吸附。1）分子吸附:溶液中被溶解的溶质，以分子形式吸附到固一-液，气-一液等相界面上，称为分子吸附。吸附的结果不改变矿 物表面电性。2）离子吸附：溶质离子在矿物表面吸附，称为离子吸附。（1）定位吸附：定位离子在定位层发生的吸附，具有强的选择性和无取代性，结果改 变电性。（2）交换吸附：一种离子交换矿物表面的另一种离子而吸附在矿物表面上。定位吸附和交换吸附经常同时发生，常在矿物表面生成不溶性盐类，可以改变矿物表面 的电性（包括数量和符号）。3）双电层的吸附：（1）双电层内层吸附定位吸附（2）双电层外层吸附：紧密层吸附：静电力、范德华力和化学键力。扩散层吸附：静电力。4）半胶束吸附：长煌链非极性端在范德华力的作用下，发生缔合作用，形成类似胶体 的结构。5）特性吸附：双电层吸附中除静电吸附以外的吸附。对溶液中某种组分有特殊的亲合 力。3、气-液界面的吸附现象起泡剂是一种表面活性物质，在气一-液界面上呈单分子层定向吸附分子中非极性基透 过界面穿过气相，而极性基留在液体中。非极性基以范德华力相互作用，极性基互相排斥，又与水偶极子相互吸引。吸附方程（自学），服从吉布斯吸附方程。4、固-一液界面的吸附现象1）影响因素（1）吸附剂、吸附质的结构、性质和相互接触的活性质点数。浮选过程中，矿物作力吸附剂，气体或溶剂作为吸附质。规律：A、极性吸附剂易吸附吸性吸附质或电解质离子。B、非极性吸附剂易吸附非极性吸附质。（2）凡能使固一-液界面自由能降低得越多的溶质，被吸附量也越多。（3）溶解度较小的溶质较易被吸附。（4）同一矿物可能是有不同的吸附性能。（5）温度有影响，吸附放热，温升，吸附量降低。2）.吸附方程（自学）3）药剂在矿物表面吸附的类型（1）按矿物表面吸附产物的形态分类：分子吸附、离子吸附、（半）胶束吸附。（2）按吸附作用进行的方式分类：交换吸附、竞争吸附、特性吸附。（3）按离子在双电层内吸附的位置分类：双电层内、外层吸附。（4）按吸附质与吸附剂之间的作用属性分类：物理、化学吸附。4）几点补充（1）同一系统中物理、化学吸附并存，且不相互排斥。（2）随条件的变化，两者可能发生相互转化。（3）化学吸附当条件适合时，可发展成表面化学反应。（4）物理吸附是“非定点”性质的吸附，作用缺乏选择性； 化学吸附是“定点”性质的吸附，作用是有选择性的。（5）矿物表面除吸附溶质外还可吸附溶剂，各组分间存在相互作用和竞争吸附，导致 固一吸附的复杂化。（6）速度较慢，需要一定的接触作用时间一一矿浆准备。5）固-一液界面的吸附现象固体表面所发生的水化、电学性质均是吸附现象的结果。物理吸附：静电力或范德华力，比如：水化。特性吸附：物理性质的特性吸附；化学性质的特性吸附。化学吸附：分子吸附和离子吸附。固一-液界面的吸附服从兰格缪尔吸附方程。5、液一-液界面的吸附现象两种互不相溶的液体，存在液一-液界面。浮选过程中有价值的是油和水进行乳化。此 混合液经过搅拌形成0/W或W/0型乳状液。从分选和分离角度上看，0/W型是油浮选、球团浮选和乳化浮选的基本形式。在泡沫浮 选中，0/W型是矿浆中烧类油浮选剂分布存在的基本形态。浮选药剂的乳化处理方法较多，但添加表面活性剂来降低油-水界面自由能，可以获 得分散度适宜和稳定性较高的乳状液。油水界面吸附层的结构：该系统由三个独立的相构成：油、水和中间相。中间相是表面活性剂和助剂吸附层，两侧表面张力不同即为双重膜（发生弯曲），油相 向中间层渗透使其膨胀而渗透深度为4/5双重膜的厚度。水分子和反离子进入中间相的1/5厚 度处。由于在中间内包含着多组分，又称混合膜。油一-水的平面吸附层，在压力梯度和油的浸透作用下，使膨胀延伸到油边和水边使压 力相等，同时出现曲率而形成球形乳滴。【本讲课程的小结】掌握下列问题1 .什么是吸附、正吸附、负吸附、吸附量？2 .吸附的类型及性质？3 .气泡矿化及其途径有哪些?简述强水化性、中等水化性、弱水化性矿物和气泡碰撞时，其 系统自由能的变化规律。4 .简述浮选动力学研究的内容及意义。影响浮选速率的主要因素有哪些？【本讲课程的作业】掌握吸附类型及浮选中常见的吸附现象。掌握析出矿化的动力学过程。