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选矿技术—离子浮选的基本原理

发表日期: 2011-08-13 文章来源: 郑矿机器 阅读次数:

一、离子浮选

离子浮选的基础是表面活性剂在液—气界面吸附和目的物与表面活性剂之间发生作用。若分离物就是表面活性剂本身,则只有前一作用。

(一)表面活性剂在液—气界面的吸附

异极性的表面活性剂分子在水—气界面或水—油界面上定向排列,极性端朝水,非极性端向气或油,形成正吸附,显着降低水的表面能。

二、影响表面活性剂吸附量Γ的因素

吸附量Γ直接关系到离子浮选的分选效率。影响Γ的大小的因素大体上有以下三方面。

(一)表面活性剂的结构

表面活性剂的结构包括极性基与非极性基结构。极性基主要决定表面活性剂分子断面大小和对目的离子分子的作用形式,因而直接影响最大吸附量Γx ;非极性基主要决定药剂的疏水性能即表面活性,分子结构也影响临界胶束形成及临界胶束浓度(CMC)大小。表面活性剂中极性基的数目或双键、三键数目增加,将减少表面活性剂的疏水性,因而将减少表面活性剂在液—气界面的吸附。

(二)表面活性剂浓度

吸附量与表面活性剂浓度之比Γ/C称为富集比,也称为分配系数。富集比作为表面活性剂浓度的函数示于图2,在低浓度时,富集比Γ/C较高,在一定浓度之后开始降低。加入少量表面活性剂时,表面活性剂分子或离子大都吸附在液—气界面上,残留在溶液中的数量极少,体系的自由能最大限度降低。随着表面活性剂用量的增加,在液—气界面上的吸附逐渐趋于饱和。留在溶液中的相对数量逐渐增加,富集比开始降低,当液气界面上达到吸附饱和时,多余的表面活性剂全部留在溶液中,富集比进一步降低。当达到生成临界胶束的临界浓度(CMC)后,虽然浓度增加,但呈分子或离子态组分的浓度并没有增加,液—气界面上吸附密度及表面能不改变,因而Γ/C迅速降低,出现折点。要获得高的分选效率,需控制表面活性剂浓度在CMC以下。由于表面活性剂在低浓度下具有高的富集比,因而离子浮选特别适于低浓度物料的分离。

(三)介质环境影响

介质环境影响包括离子强度、pH值、介质温度等。通常离子强度的增加或温度降低将增加表面活性剂在各种界面上的分配率。但另一方面,离子强度的增加还可促进胶束的形成,从而降低富集比。此外,离子强度还影响泡沫的稳定性,泡沫间水的流失等因素,因而介质环境因素对表面活性剂在液气界面的吸附影响比较复杂,需具体对待。