浮选的基本原理

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1、浮选的基本原理浮选的基本原理第四节第四节 煤泥可浮性的评定煤泥可浮性的评定第一节第一节 浮选的依据浮选的依据第二节第二节 气泡的矿化过程气泡的矿化过程第三节第三节 影响煤泥可浮性的主要因素影响煤泥可浮性的主要因素第一节第一节 浮选的依据浮选的依据 煤泥浮选是依据煤和矸石表明润湿性的煤泥浮选是依据煤和矸石表明润湿性的差异进行分选的，其实质是疏水的煤粒粘附差异进行分选的，其实质是疏水的煤粒粘附在气泡上，亲水的矸石颗粒滞留在煤浆中，在气泡上，亲水的矸石颗粒滞留在煤浆中，从而实线彼此分离。从而实线彼此分离。 一、矿物表面的润湿现象一、矿物表面的润湿现象 润湿现象：当三相接触时，液相在固相表面展润湿现象

2、：当三相接触时，液相在固相表面展开，排斥气相而占据固相表面的现象。开，排斥气相而占据固相表面的现象。 润湿是自然界常见的现象。如往干净的玻璃上润湿是自然界常见的现象。如往干净的玻璃上滴一滴水，水会很快地沿玻璃表面展开，成为平面滴一滴水，水会很快地沿玻璃表面展开，成为平面凸镜的形状。但若往石蜡表面滴一滴水，水则力图凸镜的形状。但若往石蜡表面滴一滴水，水则力图保持球形，但因重力的影响，水滴在石蜡上形成一保持球形，但因重力的影响，水滴在石蜡上形成一椭圆球状而不展开。椭圆球状而不展开。 人们把易被水润湿的表面称为亲人们把易被水润湿的表面称为亲水表面，把不易被水润湿的表面称为水表面，把不易被水润湿的表面

3、称为疏水表面，相应的矿物分别称为亲水疏水表面，相应的矿物分别称为亲水矿物和疏水矿物。矿物和疏水矿物。 在一浸于水中的矿物表面上附着一个气泡，当达在一浸于水中的矿物表面上附着一个气泡，当达平衡时气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为平衡时气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。在任意二相界面都存在着界面自由三相润湿周边。在任意二相界面都存在着界面自由能能 。固。固水与水水与水气两个界面自由能所包之角（包气两个界面自由能所包之角（包括水相）称为接触括水相）称为接触 角，以角，以表示。表示。 如上图，当达到平衡时（润湿周边不动），作用于如上图，当达到平衡时（润湿周边不动），作用于 润润湿

4、周边上的三个表面张力在水平方向的分力必为零。于是其湿周边上的三个表面张力在水平方向的分力必为零。于是其平衡状态方程为平衡状态方程为 ： SG=SL+LGcos cos=(SG-SL)/LG 式中，式中，SG、SL和和LG分别为固分别为固气、固气、固液和液液和液气界面自由能。气界面自由能。 上式表明了平衡接触角与三个相界面之间表面张力的关上式表明了平衡接触角与三个相界面之间表面张力的关系，平衡接触角是三个相界面张力的函数。接触角的大小不系，平衡接触角是三个相界面张力的函数。接触角的大小不仅与矿物表面性质有关，而且与液相、气相的界面性质有关。仅与矿物表面性质有关，而且与液相、气相的界面性质有关。凡

5、能引起任何两相界面张力改变的因素都可能影响矿物表面凡能引起任何两相界面张力改变的因素都可能影响矿物表面的润湿性。的润湿性。 当当90时，时，SLSG，矿物表面不易被水润湿，称，矿物表面不易被水润湿，称为疏水表面；为疏水表面； 当当90时，时，SLSG，矿物表面易被水润湿，称为，矿物表面易被水润湿，称为亲水表面亲水表面 。 原则上，取原则上，取=90为分界线，为分界线，=090时称亲水性时称亲水性表面，表面，=90180时称疏水性时称疏水性 二、矿物表面和水的作用二、矿物表面和水的作用 矿物表面和水的相互作用的结果矿物表面和水的相互作用的结果是矿物被水化，这种水化作用的产生是矿物被水化，这种水化

6、作用的产生是由于水分子本身的性质决定的。而是由于水分子本身的性质决定的。而某一种矿物表面水化作用的强弱，则某一种矿物表面水化作用的强弱，则取决于矿物本身的性质。取决于矿物本身的性质。水化层示意图 当水中出现带电颗粒时，在电场作用下，当水中出现带电颗粒时，在电场作用下，颗粒周围便立即生成极性水分子包围层，这就颗粒周围便立即生成极性水分子包围层，这就是水化层。是水化层。 矿物表面是亲水还是疏水，取决于其表面矿物表面是亲水还是疏水，取决于其表面分子与水分子相互作用强度，即水化作用的强分子与水分子相互作用强度，即水化作用的强弱。弱。三、煤的表面性质三、煤的表面性质 煤是一种由复杂的有机质和多种无机矿物

7、煤是一种由复杂的有机质和多种无机矿物组成的具有一定热值非均相的固体可燃矿物。组成的具有一定热值非均相的固体可燃矿物。 煤中有机质的主体是三维空间聚合物结构，煤中有机质的主体是三维空间聚合物结构，其模型如下图。其模型如下图。煤的结构模型煤的疏水性与其组成和结构有一定的关系，如下。煤的疏水性与其组成和结构有一定的关系，如下。1、煤的主体是芳香核，结构对称，化学性质不活泼，具有疏水、煤的主体是芳香核，结构对称，化学性质不活泼，具有疏水性。因此煤的主要表面是疏水的。性。因此煤的主要表面是疏水的。2、在芳香核的碳网上，有各种侧链和含氧官能团，它们构成了、在芳香核的碳网上，有各种侧链和含氧官能团，它们构成

8、了煤的少部分极性表面，使煤的某些部位具有亲水性。煤的少部分极性表面，使煤的某些部位具有亲水性。3、面网间的断口也是亲水的。、面网间的断口也是亲水的。4、煤的结构中混入一定数量的矿物杂质，多数矿物杂质具有一、煤的结构中混入一定数量的矿物杂质，多数矿物杂质具有一定的极性，使煤部分表面具有亲水性。定的极性，使煤部分表面具有亲水性。5、煤表面上的含氧官能团和矿物杂质虽然亲水，但有些极性表面、煤表面上的含氧官能团和矿物杂质虽然亲水，但有些极性表面也具有较高的化学活性，能与杂极性的浮选剂分子产生吸附，非极也具有较高的化学活性，能与杂极性的浮选剂分子产生吸附，非极性基向外，使煤粒表面的极性区转化为非极性区，

9、即亲水区转化为性基向外，使煤粒表面的极性区转化为非极性区，即亲水区转化为疏水区。疏水区。6、煤的变质程度对疏水性的影响很大。、煤的变质程度对疏水性的影响很大。第二节第二节 气泡的矿化过程气泡的矿化过程 浮选过程中浮选过程中，矿粒有选择性地，矿粒有选择性地附着于气泡上的附着于气泡上的过程称为气泡的矿化。过程称为气泡的矿化。 如图矿化气泡的三种形式如图矿化气泡的三种形式 矿粒附着于由碰撞和搅拌切割而成的气泡上，形成矿化气矿粒附着于由碰撞和搅拌切割而成的气泡上，形成矿化气泡，气泡运动时，粘附的矿粒群往往聚集于气泡尾部，形成所泡，气泡运动时，粘附的矿粒群往往聚集于气泡尾部，形成所谓矿化尾壳谓矿化尾壳

10、空气在水中由过饱和析出在颗粒的疏水性表面，增长和兼空气在水中由过饱和析出在颗粒的疏水性表面，增长和兼并，析出颗粒并，析出颗粒微泡联合体微泡联合体 由若干微小气泡和许多细小颗粒构成气絮团由若干微小气泡和许多细小颗粒构成气絮团 1、煤粒与气泡的碰撞附着、煤粒与气泡的碰撞附着 煤粒与气泡的碰撞附着与浮选机中流体的流煤粒与气泡的碰撞附着与浮选机中流体的流动状态、气泡和颗粒的大小及二者的相对运动轨动状态、气泡和颗粒的大小及二者的相对运动轨迹等有关。粗粒与气泡附着有碰撞、水化层减薄、迹等有关。粗粒与气泡附着有碰撞、水化层减薄、水化层破裂和接触周边展开四个阶段。微细颗粒水化层破裂和接触周边展开四个阶段。微细