矿物浮选第3章浮选的基本原理(2)
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第三章磷矿浮选的理论基础从技术的角度来看,浮选是指通过与第二流休相接触,从水悬浮液体中取出所选固体(目的矿物)的技术,如泡沫浮选用空气为第二流体,油浮选用油等。
不难看出,浮选至少涉及在各种浮选药剂存在下,三种界面的物理化学性质。
因此,从基础的角度看,浮选技术是界面化学的最重要应用,是非常复杂的界面化学问题。
为了有效地分离各种矿物,人们越来越认识到,必须掌握影响矿物浮选性能的各种因素。
即了解矿浆中发生的各种界面现象,搞清矿物与各种浮选药剂的作用机理,设想出各种反应模型,然而浮选体系是一种很复杂的多组分、多粒子的多相体系,要想全面弄清这种复杂体系中所发生的各种反应,无论从理论上和技术上都不是件易事,尽管人们做了大量研究,特别是近来,随着一些先进的表面测试技术的出现,这种研究有了很大的进步。
但总的来说,浮选理论的研究还落后于浮选实践。
尤其是对磷酸盐类矿物的研究,这种差距就更大。
这一方面因为磷矿物本身在组成和构造上比较复杂,另一方面是因为和磷矿物共生的脉石矿物常常是碳酸盐类矿物,它与磷酸盐类矿物的许多相似性质,使得研究工作更加难以控倒,精确的试验数据难以得到.所以本术所介绍的磷矿浮选理论基础主要是些较为成熟的研究资料和编者的试验总结,重点放在影响磷矿浮选的因素和浮选中各种药剂的作用机理上。
第一节磷矿物的特征及其可浮性这里讨论的磷矿物是指各种磷灰石和“胶磷矿”。
这是两种基本形式相同而结晶程度相异的两种主要磷矿物,前者呈晶形而后者属隐晶质。
然而它们的基本化学组成相近。
加之对磷灰石的研究也成熟些,所以这节主要介绍确灰石的特征与可浮性。
一、磷矿物化学组成磷灰石是一三离子晶体的微溶磷酸盐矿物。
矿物中磷常以P离子出现,与氧结合成稳固的[PO4]3-络阴离子,而[PO4]3-易与钙化合形成磷灰石,所以常见的磷矿物是钙磷酸盐类。
在磷矿物的形成过程中,其晶格离于常被一系列其它元素所替代,因而天然磷灰石实际上又是一系列置换(替代)产物,这就使得磷矿物在组成、结构和构造上呈现出多变性和复杂化,从而使得同为磷矿物却表现出不同的性质。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟浮选原理(二)在浮选过程中,由于浮选机的搅拌作用和矿粒下落引起矿粒与气泡的碰撞和接触。
当矿粒与气泡渐渐靠近时,首先是气泡表面的水化层和矿粒表面水层开始接触。
OX1 即为这两层水膜的厚度(图3)。
这时体系界面能处于a 点,欲使矿粒进一步和气泡靠近,需通过外加的力打乱两层水膜里定向排列的水分子。
可浮性矿粒在外加力作用下,体系界面能可以上升至能峰b 点,水化层厚度减薄至OX2。
这时由于水化层中的水分子的排列顺序已被打乱,必须重新排列,因此分子间的吸引力在这个时候起主导作用,于是矿粒与气泡凭本身的作用力自发靠近,水化膜很快变薄。
体系界面能越过能峰,从b 点自动降低至最低点c。
矿粒与气泡距离移至OX3,至此水化膜破裂,成为残余水化膜留在矿粒表面上,而矿粒和气泡紧密结合实现了附着。
亲水性矿粒由于它的表面对水分子具有较强的亲和力,水层分子紧密牢固地附着在矿粒表面,其排列顺序即使在外力作用下也难于打乱。
所以亲水性矿粒向气泡靠近时,体系界面能不断上升(图3 曲线I),过程不能自发进行,水化膜成为矿粒与气泡进一步靠近的障碍,所以亲水性矿粒难于附着到气泡上。
由上述可以看出,在实现气泡与矿粒附着之前需要一定的时间完成水化膜的减薄和破裂。
这段时间称为附着时间。
同时在浮选矿浆中被强烈搅拌着的矿粒与气泡发生碰撞时又有一段碰撞接触时间。
显而易见,矿粒欲与气泡附着只有在附着时间小于接触时间时才能够实现,附着时间愈短,附着速度愈快,表明矿粒随气泡上浮的可能性愈大。
决定矿粒与气泡附着速度的因素是:矿粒表面性质、矿粒粒度和气泡尺寸等。
[next] 但是,要使矿化气泡能够上浮到矿浆顶部的泡沫层中,仅靠矿粒与气泡能够附着在一。