气泡的矿化过程

 颗粒附着在气泡上的现象称为气泡的矿化，附着颗粒的气泡为矿化气泡。实际浮选过程的组成：四阶段：接触，粘着，升浮和泡沫层形成。在此四个阶段中，前两者为气泡的矿化过程。其方式有碰撞矿化和所出矿化。两者可能同时发和，形成联合的气泡矿化方式。
　　气泡矿化过程很复杂，根据物理化学原理，可运用热力学方法和动力学方法研究。热力学是一种宏观方法，可用于判断气泡矿化进行可能性。动力学研究则可能于解释气泡矿化过程的机理过程的实质，影响因素，实现条件以及过程的速度等。

一、气泡矿化过程的热力学分析
　　原理：热力学第二定律。
　　1.碰撞矿化体系自由能变化：
　　假设：矿粒和气泡附着面积为1个单位（1cm²）。
　　附着前体系自由能：.
　　附着后体系自由能：.
　　自由能变化：.
　　结论：通过分析，疏水矿物能与气泡粘附，亲水矿物不能。
　　讨论：
　　（1）δAW值愈低，ΔE愈小，粘附可能性降低与实际有误。
　　（2）碰撞方法和流态也有影响。
　　（3）接触角的不确定性。
　　（4）矿粒和气泡的水化性的影响。
　　2.析出矿化的热力学分析
　　假设矿物表面析出的气泡比矿物表面小得多。而且矿物表面平坦，析出矿化体系自由能变化
　

　　
       注：S1=2πr(r+rcosθ) 、 S2=πr2sin2θ.
       讨论：（1）设K=2+cosθ+sin2θcosθ，K、θ关系：θ增大，K减小。
　　　（2）δAW不变，ΔE、K关系：K减小，ΔE增大。
　　　（3）θ不变，δAW、ΔE关系：δAW减小，ΔE增大。
       结论：随着润湿接触角 的增大，值越小，体系自由能升高越小，微泡析出越容易。即从理论上得出微泡能在已此为疏水矿物表面析出。析出矿化无原则要外界作功，提高选择性。
       二、气泡矿化过程的动力学分析
　　1.矿粒与气泡的相互接近和碰撞：
　　起因：浮选机的激烈搅拌，矿浆中的气泡向上升浮和矿粒向下荣誉称号以用相界面间表面力场的作用。
　　影响碰撞几率因素：被浮矿物数量、气泡数量和表面积搅拌强度、矿化途径及方式等。
　　2.水化层薄化和破裂：
　　矿物表面和气泡表面均有水化层，水化层薄化和破裂（或局部破裂）需消耗一珲的能量，引起整个自由能发生变化。
　　（1）强水化性矿物表面排除水化膜时，系统自由能的变化。
　　（2）中等水化性矿物表面排除水化膜时自由能的变化。
　　（3）弱水化性矿物排除水化层时，系统自由能的变化。
　　3.气泡矿化途径：
　　途径：碰撞矿化、析出矿化。
　　矿化形态：单泡矿化、群泡矿化、气絮团。
　　4.诱导时间：
　　从瞬间到发生附着瞬间，完成水化层薄化、破裂、三相润湿周边的扩展以及颗粒稳定地粘附于气泡之上四个过程的时间。
　　接触时间：在颗粒和气泡的附着中，颗粒和气泡碰撞开始到颗粒从气泡上脱落瞬间。 　
　　附着的条件：诱导时间 ＜ 接触时间。
　　影响因素：（1）浮选药剂；
　　　　　　　（2）粒度；
　　　　　　　（3）气泡的尺寸；
　　　　　　　（4）颗粒物理性质。
　　5.矿粒在气泡表面粘附：
　　（1）影响因素：
　　矿物粒度与固着机率：
　　　 
　　（2）矿粒脱落力以及表面疏水性的强弱与固机率：
　　设：在静水中矿粒与气泡的粘着处于平衡状态，并矿物表面平滑、均匀，且比粘着的面积要大得多。
　　　　
　　A、附着力F附
　　　F附=πaδAWsinθ
　　B、脱落力：气泡升力或矿粒的重力F1
　　　F1=V.g.Δ
　　气体与液体的压力差（或附加脱落力）F2
　　　剩余毛细压力 .
　　　静水压力差
　　　　　　 .
　　C、平衡方程及粘附条件：
　　　F附=F1+F2
　　　　　　
　　固体拈附条件：
　　　　　　
　　从此静止平衡单一矿化下，推导出的近似式，仅可用于粗略分析影响矿粒－气泡聚合体粘着强度的一主要作用力，以便找出影响粘着强度的主要因素。
　　实际浮选条件下，将产生惯性离心力，此力是主要作用力。
　　6.析出矿化的动力学过程：
　　简介气泡在疏水性矿物表面优先析出的动力学过程。
　　A、气体分子移动：减压瞬间，气体分子向易于聚合起来的区域移动，间断水分子间力的阻碍。
　　B、生成“气泡晶核”。
　　气体分子在范德华力作用一相互聚合，形成气泡晶核，半径为R最小（即能稳定地存在于液相中的气泡最小半径）。
　　气泡剩余毛细压力
　　　　　　 
设P1为气体在溶液内旦饱和状态时的液面压力，P2为降压后气体在溶液内呈饱和状态时的液面压力。
　　　　　　
　　　　　　
　　C、初生气泡长大。
       三、浮选速度
　　浮选速度（速率）：单位时间内浮选矿浆中浮起的被浮物数量或回收率。
　　浮选速率方程：泡沫产品随时间变化数量表达式。
　　意义：评价浮选过程进行；分析影响因素；改善浮选工艺；改进浮选机设计；浮选过程控制的最佳化与自动化。
　　浮选的平均速度
　　特点：简单
　　实际：浮选过程中，欲浮目的矿物在不同时间阶段浮选速度不同，开始浮得较快，以后逐渐变慢。
　　实验：浮选速度实验。
　　浮选速度方程
　　别洛拉拉卓夫方程式
　　原理：统计规律应用于研究浮选速度。
　　假计：浮选时间
　　开始浮选时矿浆中侧含欲浮目的矿粒数，为在时间内欲浮目的矿粒进入泡沫产品中数 ，为留在矿浆中简未浮起欲浮目的矿数，单位时间内进入矿浆的气泡数 ，矿粒固着于气泡的几率
在时间dt内有 个气泡，有 个矿粒进放泡沫产品，矿粒与气泡碰撞次数成正比。
以此式绘制的图形应该为直线。
       说明：a、纯矿物，窄粒级，可浮性相同。液－气界面很大。其斜率为正值。
　　　b、试验结果为 形曲线：选别时，先快后慢。
　　　c、试验结果为 形曲线：选别时，先慢后快。
　　浮选速度方程式的级数。
　　气泡矿化过程属矿粒与气泡间的相互作用，与化学反应中质点间的相互作用相近，可模拟化学力力学中所讨论的化学反应速度方程式来推导浮选速度方程式。
　　以反应物的浓度变化。浓度逐渐降低速度怙慢。
　　在浮选中改用浮选产物随时间的变化来表示反应速度。
　　余留在矿浆中欲浮但沿未被浮出的目的矿物所占有的金属百分数。
       讨论：（１）内涵。
　　　（２）浮选速度与级数