矿粒在气泡上附着受到以下三个力的作用。
(1)力F1是矿粒在水中的重力,其方向向下,是使矿粒脱离气泡的力,它等于矿粒在空气中的重量W = d3δg 减去在水中的浮力f =d3 Δg,即:
F1 =W ?Cf = d3δg - d3 Δg = d3(δ-Δ)g
式中d ——矿粒直径;
δ——矿粒的密度;
Δ——水的密度。
由上式可见:力F1的大小与矿粒大小(d)的三次方成正比。矿粒大、则从气泡上脱离的力愈大。
(2)力F2是矿粒在气泡上附着的表面张力,确切的说,是作用在三相润湿周边上的表面张力在垂直方向上的分力,其方向向上,它使矿粒能够保持在气泡上附着的力,此力的大小为:F2 = 2πrσ气-液sinθ
式中r——附着面半径;
σ气-液 ——气-液界面的表面张力;
θ——接触角(度)。
由上式可知:保持矿粒在气泡上的附着力F2与矿粒的接触角θ有关系,接触角大的,即疏水性大的矿粒,在气泡上附着的力F2也大。
(3)力F3是气泡内的分子对于矿粒附着面的压力,这个力是使矿粒从气泡上脱离的力,所以其方向是向下丢的。其大小为:
F3 =π r22σ气-液/R
式中R——气泡半径。
由上式可知:大气泡(R大),则压力F3较小。
当F 1、F2、F3、三个力处于平衡状态时,即矿粒在气泡上附着接近于脱落状态时,则F2=F1+F3
可以看出矿粒与气泡之间在相对静止状态时,接触角与表面张力、矿粒的大小(矿粒重量)、附着半径及气泡半径之间的关系。但在实际浮选过程中,矿粒与气泡是相对运动的,矿粒与气泡之间受的脱落力比静止时复杂,而且比上式反应的要大得多。
(1)当矿粒的可浮性较好,即接触角较大的矿物,浮选粒度可以粗些,当然也有一定的限度,即所谓粒度上限。
(2)对于较粗粒级的浮选,气泡要大些比较有利,或者说,在气泡较大的情况下,被浮矿物的接触角在较小的条件下可以浮选。但是气泡太大时,气泡本身的稳定性也差。
根据上述的分析,可见浮选粒度是影响浮选成绩好坏的重要因素之一。为了得到较好的浮选技术经济指标,就要求磨矿细度要合理,不仅使有用矿物充分单体分离,而且粗粒不得大于浮选粒度的上限,细粒的下限不得小于10微米(或5微米)。浮选粒度的上限:硫化矿物一般在0.2~0.25毫米,可浮性好的自然硫为0.5~1.0毫米;煤则更粗些,为1~2毫米。