(1.4.11)--矿物表面电性与可浮性.ppt

矿物表面电性矿物表面电性与与可浮性可浮性第 2 页01 双电层结构矿物表面双电层矿物表面双电层p矿表在水中荷电后，吸引水中的反号离子（配衡离子），排斥同号离子，使在矿表界面处出现异号电荷而形成双电层（矿物表面及其所联系的一层溶液）p在浮选过程中，固-液界面的双电层可用斯特恩（Stem）双电层模型表示图2-16 矿物表面双电层示意图 A内层（定位离子层）B紧密层(Stern层)C滑移面D扩散层（Guoy层）0表面总电位斯特恩层的电位；动电位紧密层的厚度第 3 页01 双电层结构矿物表面双电层矿物表面双电层p双双电层：内层(A)、外层（紧密层B+扩散层D)内层A是矿物表面(定位离子层)：决定固体表面总电位（0）的大小和符号p定位离子定位离子:在双电层内层吸附的离子,在固液两相间可自由转移，决定矿物表面电荷(或电位)图2-16 矿物表面双电层示意图 A内层（定位离子层）B紧密层(Stern层)C滑移面D扩散层（Guoy层）0表面总电位斯特恩层的电位；动电位紧密层的厚度定位离子定位离子氧化矿、硅酸盐矿物:H+和OH-硫化矿、离子型矿物:组成其晶格的同名离子第 4 页01 双电层结构矿物表面双电层矿物表面双电层外外层（紧密密层B+扩散散层D)p紧密密层B（或称（或称Stern层）：）：配衡离子受定位离子的静电作用，在紧贴矿物表面形成的单吸附层，其厚度约为水化配衡离子的有效半径（）配衡离子配衡离子：在外在外层吸附的离子吸附的离子p扩散散层D（古依（古依(Gouy)层）：）：受定位离子静电引力的作用以及分子热运动的影响，在固-液界面附近呈扩散状分布，随离开固-液界面距离的增大，配衡离子的浓度逐渐减小，直至为零图2-16 矿物表面双电层示意图 A内层（定位离子层）B紧密层(Stern层)C滑移面D扩散层（Guoy层）0表面总电位斯特恩层的电位；动电位紧密层的厚度第 5 页01 双电层结构矿物表面双电层矿物表面双电层p紧密层与扩散层的假想分界面，称为紧密面或Stern层面，也称为亥姆霍兹（Helmholtz）面（OHP)p双电层在电场作用下，B层(OHP)紧贴在固相表面而不随扩散层移动p在电场作用下，在扩散层与包括B层在内的固相表面之间有一滑动面C，称为滑移面C 图2-16 矿物表面双电层示意图 A内层（定位离子层）B紧密层(Stern层)C滑移面D扩散层（Guoy层）0表面总电位斯特恩层的电位；动电位紧密层的厚度第 6 页02 双电层的电位矿物表面双电层矿物表面双电层（a）表面表面电位（位（0）:矿物表面与溶液之间的电位差半半导体体矿物和物和导体体矿物物将矿物制成矿物电极测出0，称为电极电位不不导电矿物：物：取决于定位离子浓度R=8.314 J/(mol)T-绝对温度，a+、a-：正、负定位离子的活度，当溶液很稀时等于其浓度，mol/La+0、a-0：表面电位为零时，正、负定位离子的活度，mol/Ln-定位离子价数F-法拉第常数第 7 页02 双电层的电位矿物表面双电层矿物表面双电层零零电点：点：0=0时定位离子浓度的负对数值，用PZC表示若矿物表面定位离子是H+或OH-，则PZC为0=0时的pH值已知矿物的零电点，可求出在其他定位离子活度条件下的0硅酸盐、氧化矿离子型矿物第 8 页矿物表面双电层矿物表面双电层例：已知石英的pHPZC=1.8，计算pH=1.0和7.0时，石英表面的电位大小pH=7.0时，定位离子是H+和OH的情况下当pHpHPZC时，0 0 时，矿物表面荷负电当pH0 时，矿物表面荷正电pH=1.0时，解：第 9 页第 10 页02 双电层的电位矿物表面双电层矿物表面双电层u(b)斯特恩电位（）：水化配衡离子最紧密靠近表面的假设平面B与溶液之间的电位差u(c)动电位（）：在外力（电场、机械力或重力）作用下，矿物与溶液沿滑动面C作相对运动时产生的电位差斯特恩电位（）与电位很接近，可看成与电位相等电位测定：可通过仪器直接测定,方法有电渗、电泳、流动电位和沉淀电位四种第 11 页矿物表面双电层矿物表面双电层 等等电点：点：矿表定位离子的电荷与滑移面内配衡离子的电荷相等，滑移面上的动电位0（即双电层内处于等电状态）时，溶液中电解质浓度的负对数值，记为PZR或IEP 如果双电层内配衡离子与矿粒定位离子间只有静电作用力，而无特性吸附，如果表面电位（0）=0，则动电位（）=0；等电点（PZR）=零电点（IEP）第 12 页矿物表面双电层矿物表面双电层当矿表在无特性吸附时，可用测动电位的方法测矿表的零电点PZC当存在特性吸附时，PZCIEP，此时零电点可视为“定值”，而等电点则随所加电解质的性质以及浓度等的变化而变化金红石的PZC的pH=6.7在油酸钠中的IEP变化第 13 页01 杂质元素的特性吸附影响矿物表面双电层的因素影响矿物表面双电层的因素u杂质元素：元素：主要是指无机盐类，重点影响电动电位u影响影响规律：律：(a)阳离子价数越高，电动电位降低越明显(b)价数相同，体积越大，影响越明显(c)多数情况下，阳离子能使零电点增高，阴离子能使零电点降低(d)有机极性分子可以改变PZC和IEP，其性质决定PZC和IEP漂移方向，浓度决定其漂移的多少第 14 页一价阳离子通常无特性吸附：一价阳离子通常无特性吸附：如如Na+在在石英石英表面的吸附表面的吸附动电位与电解质浓度的关系第 15 页二价及多价阳离子二价及多价阳离子通常在一定通常在一定浓度度时引起引起矿粒粒动电位的位的变号号第 16 页02 温度的影响影响矿物表面双电层的因素影响矿物表面双电层的因素u多数矿物的PZC随温度增高而增高u氧化矿物的PZC随温度增高而降低。因氧化矿物由表面带正电转为表面电荷为零的过程是放热反应03 固液悬浮体中固体含量的影响u一般矿物的PZC随固含量增高而增高u氧化作用对矿物的电动电位有影响第 17 页矿物表面物表面电性与可浮性性与可浮性矿表电性与可浮性1u零电点PZC时，接触角最大u矿物表面带电，接触角变小，润湿性变好，可浮性变差第 18 页02 双电层及动电位对浮选的影响矿物表面电性与可浮性矿物表面电性与可浮性四个方面：(a)影响不同极性（影响不同极性（电性）的性）的药剂在在矿物表面的物表面的吸附吸附浮选药剂在固-液界面上的吸附，常受矿物表面电性的影响因此，研究矿物表面电性的变化，是研究浮选药剂作用机理和判断矿物可浮性的一种重要方法第 19 页02 双电层及动电位对浮选的影响矿物表面电性与可浮性矿物表面电性与可浮性药剂与矿物表面的吸附主要靠静电力为主的物理吸附时，矿物的表面电性起决定作用pHPZC时，矿表表带负电，阳离子捕收，阳离子捕收剂吸附吸附pH6.7，则铁矿物、石英无法分离物、石英无法分离第 21 页03 双电层及动电位对浮选的影响矿物表面电性与可浮性矿物表面电性与可浮性(b)调节矿物表面物表面电性可性可调节矿物表面的抑制或活化作用物表面的抑制或活化作用降低、压缩双电层，使矿物悬浮液絮凝失稳升高、扩大双电层，使矿物悬浮液分散稳定(c)影响影响细泥在泥在矿物物颗粒表面的吸附和覆盖粒表面的吸附和覆盖细泥通常带负电，矿粒带正电，即可以互相吸附而罩盖(d)动电位与浮位与浮选活性活性间的关系的关系随矿物动电位的降低，矿物的可浮性提高，浮选效果变好，作用前可用动电位差值来评价矿物浮选活性的改变。差值越大，药剂作用越好，浮选活性提高越大