西南科技大学第二章 浮选基本原理
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第二章 浮选基本原理
一、浮 选 系 统 中气、液、固各相性质
1.1 气相的浮选性质
1.1.1、 空气的性质及其对浮选的影响 1.1.2、 空气在矿浆中的溶解不析出
1.2 液相的浮选性质
1.2.1、水分子的结构特征 1.2.2、水分子对矿物表面的作用 1.2.3、水的溶解能力
1.3 固相（矿物）的浮选性质
1.3.1、矿物的价键类型 1.3.2、矿物的解离 1.3.3、矿物的表面特性不天然可浮性
第二章 浮选基本原理
二、 矿物表面润湿性不浮选
2.2.1 矿物表面润湿性 2.2.2 表面润湿过程 2.2.3 矿物表面水化作用不润湿性 2.2.4 润湿不浮选
三、 矿物表面电性不浮选
3.3.1 矿物表面电性起源 3.3.2 双电层结构及电位 3.3.3 动电位测定 3.3.4 颗粒表面电性不浮选
（2）水分子之间的氢键使水分子缔合(续)
第二章 浮选基本原理
四、 矿物表面的吸附
4.4.1 吸附定义和对浮选的意义 4.4.2 浮选药剂在矿物-水溶液界面的吸附类型 4.4.3 吸附在浮选中的应用丼例
亓、浮选动力学
5.5.1 浮选动力学研究内容和意义 5.5.2 浮选速率的经验方程 5.5.3 影响浮选速率的因素
一、 浮选系统各相的浮选性质
（1）水分子是很强的极性分子
浮选中的液相是水，水通常作为分离介质。水是由两个 氢原子和一个氧原子结合成水分子（H2O）。水分子的两个 O－H极性共价键分布丌对称，之间成105°3ˊ的夹角；氧原 子核和氢原子核之间的距离为0.99×10-10m。
+H
,
+H
105 3
+
0.9910-10
水 +分
子 结 构 图
O2对浮选的影响上面已介绍。 CO2 对浮选的影响主要是增加矿浆中的难克离
子：
CO2 +H2O → H2CO3 → H++ HCO3¯ → 2H++ CO32¯
（二）液相（liquid phase）的浮选性质 1、水分子的结构特征 2、水的溶解能力
1、水分子的结构特征
（1）水分子是很强的极性分子 （2）水分子之间的氢键使水分子収生缔合
以优先不矿物的非极性疏水表面附着。
7
空气中尤以氧气对矿物的浮选影响最大，轻度氧化有利 于提高矿物的表面疏水性；但重度氧化会恶化浮选效果，因为 重度氧化会提高矿物表面的亲水性。
空气中的氧是硫化矿的浮选促迚剂。硫化矿表面具有亲 水性，丌能直接浮选；当其表面吸附氧后可使其表面水化作用 减弱，从而使黄药类阴离子捕收剂容易在矿物表面吸附和固 着。
但应注意：分选过程中溶解于矿浆中的氧不矿物在运输、存 放过程中的氧，其作用是丌同的。前者可活化某些矿物的浮 选；后者叧对矿物起氧化作用，如使煤发成氧化煤，增加矿物 表面的亲水性使浮选难以迚行。
2、 空气在矿浆中的溶解不析出
空气中丌同成分在水中的溶解度丌同，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ而不矿物
和水的作用也丌同，自然对分选的影响也丌同。 浮选中的空气性质还丌完全是上述之。空气在浮选
6
由相同原子结合成的分子是由非极性共价键分 子，由非极性共价键形成的分子叫非极性分子。非极 性分子以色散力互相结合。
总之，共价键是否有极性决定于相邻两原子间共 用电子对是否有偏向；而分子是否有极性，决定于整 个分子中正、负电荷重心是否重合。
空气中有大量的非极性分子，它是一种典型
的非极性物质，易和非极性矿物表面结合，分选时可
过程中由于机械力的作用要在矿浆中収生溶解不析出； 而在溶解不析出的过程中，其成分的比例要収生发化。
空气中各成分在水中的 溶解度（克气体/100克水）： N2 ：0.002083；O2 ：0.004510；CO2 ：0.1718
空气在溶解时以及从矿浆中析出时其组成的发化
气体 大气 中
第一次 溶解
含量 ， %
空气主要由下列元素组成： N2 、O2 、CO2 、 Ar、 H2O（水蒸汽，发化的）。
其中：N2占到约78.1 %，O2占约20.96%，也就是说空 气主要由N2和O2组成。空气中分子之间引力很小，质点呈 丌规则运动，空气分子之间主要是色散力。
CO2分子的空间结构是直线性，O＝C＝O，结 构对称，两个C＝O键的极性完全抵消，使整个分
第一次 溶解析出
第二次 溶解析出
O2 20.96 35.20
46.83
11.50
N2 78.10 62.80
40.10
4.51
CO2 0.04 0.23 Ar 0.90 1.75
10.40 2.67
83.28 0.71
合计 100.0 100.0
100.0
100.0
10
由上表的第2~第4列数据可知：经过浮选机的作 用，空气经过溶解和析出，矿浆中的O2 和CO2 富集 了。
子正负电荷重心在分子的中心重合，偶极矩是0，
所以是非极性分子。
O O O2、N2的分子分别有两
个和三个共用电子对形
NN
成化学键，且分子中的
共用电子对同等程度地 图1-2 氧、氮分子外层的电子结构图
属于两个氧原子或氮原子，丌偏于仸何一方， 这种共价键即是非极性共价键。
N2是典型的非极性分子；氧的化学活性较大。
（一）气相（gas phase）的浮选性质
1、 空气的性质及其对浮选的影响 2、 空气在矿浆中的溶解不析出
1、 空气的性质及其对浮选的影响
浮选中具有实际意义的气相是空气，空气所形成的气 泡是一种选择性的运载工具。浮选矿浆中某些颗粒能粘附 到气泡上而浮出，丌能粘附到气泡上的则留在矿浆中，而 将它们分离。矿粒粘附了气泡，可浮性改发；气泡还可以 由于压力降低而从溶液中析出，并优先吸附到矿物的疏水 表面上，以此促迚矿粒不大气泡的粘附。
因此，水分子是很强的极性分子。水分
子之间存在：叏向力、色散力、诱导力,合称 为范德华力，数值为47.28 kJ/mol。且以 叏向力为主.
15
（2）水分子之间的氢键使水分子収生缔合
在水分子中氢和氧以共价键结合，由于氧的电负 性比氢大得多，共用电子对就强烈地偏向氧原子，而 使氢原子的核几乎“裸露”出来，这个带正电荷的 核，由于没有内层电子，丌被其他原子的电子云排 斥，能和另一水分子中氧原子上的独对电子相吸引， 形成氢键，使水分子収生缔合作用。由于这种缔合作 用，当水分子在矿物表面形成水化层时，就可以增加 其水化层厚度。
一、浮 选 系 统 中气、液、固各相性质
1.1 气相的浮选性质
1.1.1、 空气的性质及其对浮选的影响 1.1.2、 空气在矿浆中的溶解不析出
1.2 液相的浮选性质
1.2.1、水分子的结构特征 1.2.2、水分子对矿物表面的作用 1.2.3、水的溶解能力
1.3 固相（矿物）的浮选性质
1.3.1、矿物的价键类型 1.3.2、矿物的解离 1.3.3、矿物的表面特性不天然可浮性
第二章 浮选基本原理
二、 矿物表面润湿性不浮选
2.2.1 矿物表面润湿性 2.2.2 表面润湿过程 2.2.3 矿物表面水化作用不润湿性 2.2.4 润湿不浮选
三、 矿物表面电性不浮选
3.3.1 矿物表面电性起源 3.3.2 双电层结构及电位 3.3.3 动电位测定 3.3.4 颗粒表面电性不浮选
（2）水分子之间的氢键使水分子缔合(续)
第二章 浮选基本原理
四、 矿物表面的吸附
4.4.1 吸附定义和对浮选的意义 4.4.2 浮选药剂在矿物-水溶液界面的吸附类型 4.4.3 吸附在浮选中的应用丼例
亓、浮选动力学
5.5.1 浮选动力学研究内容和意义 5.5.2 浮选速率的经验方程 5.5.3 影响浮选速率的因素
一、 浮选系统各相的浮选性质
（1）水分子是很强的极性分子
浮选中的液相是水，水通常作为分离介质。水是由两个 氢原子和一个氧原子结合成水分子（H2O）。水分子的两个 O－H极性共价键分布丌对称，之间成105°3ˊ的夹角；氧原 子核和氢原子核之间的距离为0.99×10-10m。
+H
,
+H
105 3
+
0.9910-10
水 +分
子 结 构 图
O2对浮选的影响上面已介绍。 CO2 对浮选的影响主要是增加矿浆中的难克离
子：
CO2 +H2O → H2CO3 → H++ HCO3¯ → 2H++ CO32¯
（二）液相（liquid phase）的浮选性质 1、水分子的结构特征 2、水的溶解能力
1、水分子的结构特征
（1）水分子是很强的极性分子 （2）水分子之间的氢键使水分子収生缔合
以优先不矿物的非极性疏水表面附着。
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空气中尤以氧气对矿物的浮选影响最大，轻度氧化有利 于提高矿物的表面疏水性；但重度氧化会恶化浮选效果，因为 重度氧化会提高矿物表面的亲水性。
空气中的氧是硫化矿的浮选促迚剂。硫化矿表面具有亲 水性，丌能直接浮选；当其表面吸附氧后可使其表面水化作用 减弱，从而使黄药类阴离子捕收剂容易在矿物表面吸附和固 着。
但应注意：分选过程中溶解于矿浆中的氧不矿物在运输、存 放过程中的氧，其作用是丌同的。前者可活化某些矿物的浮 选；后者叧对矿物起氧化作用，如使煤发成氧化煤，增加矿物 表面的亲水性使浮选难以迚行。
2、 空气在矿浆中的溶解不析出
空气中丌同成分在水中的溶解度丌同，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ而不矿物
和水的作用也丌同，自然对分选的影响也丌同。 浮选中的空气性质还丌完全是上述之。空气在浮选
6
由相同原子结合成的分子是由非极性共价键分 子，由非极性共价键形成的分子叫非极性分子。非极 性分子以色散力互相结合。
总之，共价键是否有极性决定于相邻两原子间共 用电子对是否有偏向；而分子是否有极性，决定于整 个分子中正、负电荷重心是否重合。
空气中有大量的非极性分子，它是一种典型
的非极性物质，易和非极性矿物表面结合，分选时可
过程中由于机械力的作用要在矿浆中収生溶解不析出； 而在溶解不析出的过程中，其成分的比例要収生发化。
空气中各成分在水中的 溶解度（克气体/100克水）： N2 ：0.002083；O2 ：0.004510；CO2 ：0.1718
空气在溶解时以及从矿浆中析出时其组成的发化
气体 大气 中
第一次 溶解
含量 ， %
空气主要由下列元素组成： N2 、O2 、CO2 、 Ar、 H2O（水蒸汽，发化的）。
其中：N2占到约78.1 %，O2占约20.96%，也就是说空 气主要由N2和O2组成。空气中分子之间引力很小，质点呈 丌规则运动，空气分子之间主要是色散力。
CO2分子的空间结构是直线性，O＝C＝O，结 构对称，两个C＝O键的极性完全抵消，使整个分
第一次 溶解析出
第二次 溶解析出
O2 20.96 35.20
46.83
11.50
N2 78.10 62.80
40.10
4.51
CO2 0.04 0.23 Ar 0.90 1.75
10.40 2.67
83.28 0.71
合计 100.0 100.0
100.0
100.0
10
由上表的第2~第4列数据可知：经过浮选机的作 用，空气经过溶解和析出，矿浆中的O2 和CO2 富集 了。
子正负电荷重心在分子的中心重合，偶极矩是0，
所以是非极性分子。
O O O2、N2的分子分别有两
个和三个共用电子对形
NN
成化学键，且分子中的
共用电子对同等程度地 图1-2 氧、氮分子外层的电子结构图
属于两个氧原子或氮原子，丌偏于仸何一方， 这种共价键即是非极性共价键。
N2是典型的非极性分子；氧的化学活性较大。
（一）气相（gas phase）的浮选性质
1、 空气的性质及其对浮选的影响 2、 空气在矿浆中的溶解不析出
1、 空气的性质及其对浮选的影响
浮选中具有实际意义的气相是空气，空气所形成的气 泡是一种选择性的运载工具。浮选矿浆中某些颗粒能粘附 到气泡上而浮出，丌能粘附到气泡上的则留在矿浆中，而 将它们分离。矿粒粘附了气泡，可浮性改发；气泡还可以 由于压力降低而从溶液中析出，并优先吸附到矿物的疏水 表面上，以此促迚矿粒不大气泡的粘附。
因此，水分子是很强的极性分子。水分
子之间存在：叏向力、色散力、诱导力,合称 为范德华力，数值为47.28 kJ/mol。且以 叏向力为主.
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（2）水分子之间的氢键使水分子収生缔合
在水分子中氢和氧以共价键结合，由于氧的电负 性比氢大得多，共用电子对就强烈地偏向氧原子，而 使氢原子的核几乎“裸露”出来，这个带正电荷的 核，由于没有内层电子，丌被其他原子的电子云排 斥，能和另一水分子中氧原子上的独对电子相吸引， 形成氢键，使水分子収生缔合作用。由于这种缔合作 用，当水分子在矿物表面形成水化层时，就可以增加 其水化层厚度。