基本原理
浮選基本原理——礦物表面潤濕性與可浮性一
潤濕過程
礦物可浮性好壞的最直觀標誌,就是被水潤濕的程度不同。易被水潤濕的礦物(例如石英、雲母等)稱為親水性礦物,不易被水潤濕的礦物(例如石墨,輝鉬礦等)叫做琉水性礦物。
可以做個實驗,讓水漓和氣泡在不同礦物表面的進行鋪展。礦物的上方是空氣中水滴在礦物表面的鋪展形式.從左至右,隨著礦物索水程度的減弱,水滴越來越難於鋪展而成為球形,礦物下方是水中氣泡在礦物表面附著的形式,氣泡的形狀正好與水滴的形狀相反,由此可知,在氣相與液相之間為了占有固體表面而存在著一種競爭。此外,礦物表面上液相為另一相(氣相或油相)取代的條件也是非常重要的,杜普雷(Dupre)首先套用熱力學進行研究,臭斯特豪夫(Osterhof)等人提出了三種基本潤濕形式,即附著潤濕(4),鋪展潤濕(6)和漫沒潤濕(c),以W 代表該系統由原來狀態轉變為最終狀態時單位面積上所作的功,此功等於系統位能的損失。因此它是系統變化的推動力的判據。為簡化起見,略去了重力和靜電力。
許多學者用潤濕過程來說明浮選的原理,認為:(1)表層浮選基本上取決於礦物表面的空氣是否能被水所取代,如水不能取代礦物表面上的空氣,即礦物表面不易潤濕,則此礦物體就將飄浮在水面上,(2)全油浮選是由於被浮礦物表面的親油性和疏水性所造成的,(3)泡沫浮選是由於被浮礦物經浮選劑處理,造成了表面疏水性而附著於氣泡上浮。
可見,了解礦物表面上一種液體(例如水或油)取代另一種流體(如空氣)的過程亦即潤濕過程的規律性、對浮選具有實際意義。
可浮性指標
粘附功(可浮性指標)、浮游力及最大飄浮粒度粘附功浮選涉及的基本現象是。礦粒粘附在空氣泡上並被攜帶上浮,如圖12.2.6所示,此時難於直接測定其接觸角,需要用熱力學來討論礦粒在氣泡上附著時粘著功及表面能的變化。粘著功是指礦粒向氣泡附著前後系統自由能的變化,即所減少的系統自由能。顯然,粘著功愈大,浮選過程愈易進行。所以可將粘著功稱為可浮性指標。
礦粒向氣泡附著前後的情況如圖12.2.7所示。從圖中可導出礦粒附著於氣泡前後系統自由能的變化方程式為:附著前的系統自由能G。為;換言之,單位面積系統自由能的變化即粘著功,粘著功愈大,礦粒愈易附著於氣泡,也就是可浮性愈大。浮游力實驗表明,密度較水小的固體由於阿基米德定律的浮力作用,能浮在水面。而密度大於水的礦粒若浮在水面,則還需要有潤濕接觸周邊上表面張力的作用,這種表面張力的向上垂直分力名為“浮游力”,這是礦粒浮選的重要條件,根據粒子附著在平的液一氣界面上和氣泡表面上的平衡狀態關係,如圖12.2.8所示,薄膜上與氣泡攜帶礦粒上之間的差別在於:同理亦可求算其他規則形狀礦粒的飄浮最大粒度。