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1、浮選藥劑與礦物作用的理論基礎(chǔ)浮選過程中藥劑的作用機理十分復雜，近年來通過利用各種現(xiàn)代測試方法研究，特別是關(guān)于捕收劑與礦物表面作用的研究，取得很多進展。然而到目前為止，也還有很多問題沒有研究清楚。已經(jīng)有許多專著討論選藥劑的作用機理，有關(guān)的論文也不斷在發(fā)表，我們簡略地介紹一些較有影響的理論和與本書有關(guān)的一些研究成果。捕收劑在礦物表面的作用，總的說來，不外是;(1)物理吸附特點是能量小(有人提出約在,.0l-,0,1電子伏特/克分子)，或者說吸附熱小(幾千卡/克分子或更小)，吸附分子一與固體表面距離較大，在固體表面上具有流動性(好似二維氣體)。吸附力為范德華力或靜電力。藥劑分子(或離子
2、)與礦物間不發(fā)生鍵合的電子轉(zhuǎn)移或共有。物理吸附一般沒有選擇性或選擇性較差，并且易十解吸，通常吸附量隨溫度上升而下降。(2)化學吸附特點是能量大(約在1電子伏/摩爾)，或說吸附熱高(幾十千焦/摩爾)，吸附分子與礦物表面距離小，藥劑分子與礦物間發(fā)生鍵合的電子關(guān)系，吸附力本質(zhì)上是化學力?；瘜W吸附一般具有選擇性吸附比較牢固，不易解吸，通常隨著溫度升高(在一定范圍內(nèi))吸附量升高。(3)表面化學反應(yīng)化學吸附進一步發(fā)展，常常在礦物表而發(fā)生化學反應(yīng)。表面化學反應(yīng)一與化學吸附的主要區(qū)別是前者的反應(yīng)產(chǎn)物在表面上構(gòu)成獨立的相。捕收劑與礦物作用的具體方式，已經(jīng)提出了各種看法，現(xiàn)將主要的列舉如下。(1)非
3、極性分子的物理吸附主要是各種非極性經(jīng)類油的吸附，吸附力為瞬間偶極力(或稱色散力)。據(jù)觀測，非極性油的吸附主要發(fā)生在礦物與氣泡粘著時的三相潤濕周邊上。(2)雙電層吸附理論礦物在水中由于表面一種離子轉(zhuǎn)人溶液或吸附于表面的趨外較大，·使表面多余了定位離子，并由此而引來的異名的配衡離子(或稱相反離子)，形成表面雙電層。內(nèi)層由礦物表面的定位離子組成;外層又分為厚度約為水化離子半徑的緊密層（或稱斯特恩層)及再向外的擴散層。由溶液內(nèi)部至礦物表面的總電位義稱電極電位(或化學電位);至緊密層滑動面的電位則通常作為電動電位又稱省電位。捕收劑離子及其它離子可借靜電力在雙電層中吸附并引起電位的改變。捕收
4、劑濃度低時以單個離子狀態(tài)吸附，濃度高時以“半膠團”狀態(tài)吸附，一部分未解離的分子靠同擴物間及非極性基間的范德華力與捕收劑離子共吸附于礦物表面,當捕收劑離子經(jīng)鏈較大、鏈間作用較強或極性墓與礦物間有化學親和力時，也Ur1有所謂特性吸附力時，但可在緊密層中吸附，而且吸附量可大至超過內(nèi)層的相反電荷，從而強烈改變電位大小，甚至引起表面電荷符號的改變。這些吸附過程如圖2一1所示。(3)同名離子的交換吸附高登等人研究黃藥與硫化礦作用時發(fā)現(xiàn)，溶液中殘留的黃藥陰離子濃度降低，但同時各種含硫陰離子濃度增加，據(jù)此提出下列模型:上式中X-為黃藥陰離子，A-為礦物陰離子。瓦克和河斯提出的離子交換吸附與此大同
5、小異，模型為:上式中X一為黃藥陰離子，M+為礦物陽離子，N-為礦物陰離子。按照這類說法，在溶液中捕收劑有效作用形式是離子，并且與水中的aH一離子發(fā)生在礦物表面的競爭吸附，由此決定浮選的發(fā)生與不發(fā)生。早年(1934年)瓦克等人發(fā)表了一系列硫化礦捕收劑對硫化礦物，在浮選發(fā)生一不發(fā)生的臨界條件下(實驗采用測定接觸角法，也即得到接觸一不接觸的臨界條件)所需捕收劑濃度與溶液pH值間關(guān)系的實驗結(jié)果。例如乙基鉀黃藥對方鉛礦，此種結(jié)果如下:上面第三行c·[H+]表示捕收劑濃度c與氫離子濃度[H+]的乘積大小在10-15—10-14在討論這個結(jié)果時，巴爾斯基發(fā)現(xiàn)在臨界條件下，藥劑濃度與氫氧離子濃度
6、的乘積約為一常數(shù)，如上面所示。主張離子學說的人對此的解釋是:黃原酸解離常數(shù)Ka=10-3—10-5，因此在堿性溶液中離子濃度約等于藥劑總濃度[X-]=C故C.[H+]=常數(shù)也就是平[X一]·[H+]=常數(shù)，但[H+].[OH-]=10-14，故有:仔細的試驗發(fā)現(xiàn)，OH-與X-在臨界條件下并非一次關(guān)系，而為:(4)分子吸附柯克(Cook)等人對上述實驗給予另一種解釋，認為黃藥陰離子由于本身的電性，在帶負電的硫化礦表面吸附時會受到很大的阻力，但水解生成的黃原酸分子則無此阻力而易于吸附。黃原酸解離時:在堿性溶液中Ka》[H+],上面Ka為解離常數(shù)，C為藥劑濃度。由此看來，前面瓦克等的實
7、驗結(jié)C[H+]為常數(shù)也就是表明在臨界條件下〔H〕,3保持常數(shù)d這就是分子為有效作用形態(tài)的證據(jù)。因而巴爾斯基平衡式可由下式表示，令9表示礦物表面被捕收劑覆蓋區(qū)的分數(shù)，1-為空區(qū)分數(shù)，則吸附過程為:離子吸附和分子吸附學說最初根據(jù)的是同一實驗數(shù)據(jù)，但在一段時間內(nèi)卻曾發(fā)生爭論。為使藥劑有效作用，照離子學說應(yīng)當提高礦漿pH值以增加X-,照分子學說則應(yīng)降低pH以增加[HX]。但pH過高也會增大OH-競爭吸附而對X-的作用不利;FH過低對黃藥來說不但加快了分解的速度，而且也使不同礦物浮選的選擇
