矿物浮选第3章浮选的基本原理(2)

浮选课程
浮选的基本原理（2）
——矿物表面电性
1 矿物表面电性起源
离子的优先溶解
离子的吸附或解离 CaWO4 ＋Ｈ２Ｏ
ＷＯ２－４
CaWO4
ＷＯ２－４
Ca 2+
1 矿物表面电性起源
晶格离子取代
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
•双电层紧密层:配衡离子受 定位离子的静电作用,在矿 物表面形成的单层吸附层
2 双电层结构及电位
2.2 矿物颗粒表面电性与浮选行为
100
80
Recovery (%)
60
1
40
2
3
4 20
2
4
6
8
10
12
pH
在一定浓度的捕收剂作用下一水硬铝石的浮选回收率与pH值关系 1. 十二胺（2×10－4 M）； 2. 十六烷基三甲基溴化铵（2×10－4 M）；
3.油酸钠（2×10－4 M）； 4. 十二烷基黄酸钠（2×10－4 M）
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
表面电位（ψ0）-颗粒表面与溶液之间的电位差。荷电的矿物表面与溶液之 间的电位差。对于导体与半导体，制成电极可以测定。
设矿物MA在水溶液中处于平衡，各组分在表面与溶液的化学 位应相等，对于正定位离子有：
s, b,
o s,

RT ln as,
nFs
0 0.059 1.8 1.0 0.047 V 47mV
当pH=7.0时，
o 0.059 1.8 7.0 0.305V 305 mV
计算结果表明，在定位离子是H+和OH—的情况下，当pH>PZC 时，ψ0 <0时，矿物表面荷负电；当pH<PZC时，ψ0 >0时，矿物 表面荷正电；
•定位离子:在两相间可以自 由转移,并决定矿物表面电 荷的离子
•配衡离子:溶液中起电平衡 作用的反号离子
图6-11 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）； ψ0—表面总电位；ψδ—斯特恩层的电位； ζ—动电位；δ—紧密层的厚度
动电位（）与“等电点”
ζ电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数值，称为等 电点，用IEP表示。此时,溶液中的pH被定义为“等电点” pH,
pH IEP
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
例1：
已知石英的pHPZC=1.8，计算pH=1.0和7.0时，表面电位大小。
解：由（6-22）式，当pH=1.0时，
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
动电位（）与“等电点”
ζ电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数值，称为等 电点，用IEP表示溶液中的pH被定义为“等电点” pH, pH IEP 特性吸附作用 由于一些特殊作用力，而导致溶液中某种离子在固体表面的 吸附，称为特性吸附。
等电点 ζ电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数值。
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
双电层电位 表面电位（ψ0）-颗粒表面 与溶液之间的电位差。 斯特恩电位（ψδ）-紧密 面与溶液之间的电位差。
动电位（）-矿粒沿滑移面 与溶液作相对运动时, 矿粒与 溶液之间的电位差,滑移面上的 电位称为动电位。
图6-11 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）； ψ0—表面总电位；ψδ—斯特恩层的电位； ζ—动电位；δ—紧密层的厚度
当矿物表面电位为零时，定位离子浓度的负对数，叫“零电
点”，用pzc表示。对于定位离子是H+、OH-的氧化矿，Ψ0为
0
RT ln aH
F
a0 H

2.303 RT( pH F
pzc

pH )
25℃时，
0 0.059 ( pH pzc pH )
式中：pHPZC为零电点的pH值，即Ψ0 =0的pH值。

0 b,

RT ln ab,
nFb
o s,

RT
ln
a0 s,
nFxs

0 b,

RT
ln
a0 b,
nFxb
s b 0 x 0 (xs xb )
nF (s
b ) nFx

RT
ln
ab, a0
b,
RT
ln
a0 s,
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
在没有特性吸附的情况下，当Ψ0=0时，ζ＝0，即PZC=IEP
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
动电位（ζ）：当矿物-溶液两相在外力（电场、机械力）作用 下发生相对运动紧密层的配衡离子吸附牢固随矿物一起移动，而 扩散层沿滑移面移动，滑移面上的电位为动电位（ζ）。
2 双电层结构及电位
2.2 矿物颗粒表面电性与浮选行为
pH>PZC时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂吸附。 pH<PZC时，矿物表面带正电，阴离子捕收剂吸附。
针铁矿
蓝晶石
2 双电层结构及电位
2.2 矿物颗粒表面电性与浮选行为
Zeta 电位 / mV Zeta 电位 / mV
80
一水硬铝石
60
一水硬铝石+0.2mM NaOl
零电点：荷电矿物表面与溶液之间的电位差为零时，Φ0=0，溶 液中定位离子活度的负对数值定义为PZC(Point of zero charge)。
等电点：无特性吸附时，动电位（ζ）为零时，溶液中定位离子 活度的负对数值定义为IEP（Isoelectric point)。
动电位（ζ）容易测定，在浮选中很重要，无特性吸附时， Φ0=0时， ζ=0，所以用测定IEP来确定PZC。
一水硬铝石+0.2mM SDS
40
20
0
-20
-40
-60
2
4
6
8 10 12
pH
在阴离子捕收剂溶液中一水硬 铝石的Zeta电位—pH值关系图
80
60
40
20
0
-20
-40
一水硬铝石 一水硬铝石+0.2mM DDA
-60
一水硬铝石+0.2mM CTBA
2
4
6
8
10 12
pH
在阳离子捕收剂溶液中一水硬 铝石的Zeta电位—pH值关系
aaቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构
表面电位（ψ0）-颗粒表面与溶液之间的电位差。
0

RT ln nF
ab, ab0,

RT ln nF
as0, as,
0

RT ln nF
ab, ab0,
0
RT nF
ln
ab, ab0,
2 双电层结构及电位
2.1 双电层结构