浮选原理（一）

    浮选原理研究的中心是矿物的可浮性，它是以矿物表面的物理化学性质为基础，讨论相界面现象与矿物可浮选性的关系。有了这些基础知识作为指导后，就能对浮选过程进行分析，掌握各种矿物间分离的条件，确定适宜的工艺流程，以获得较高的数量、质量指标。
    1)矿物的可浮性与浸润性
    在浮选过程中，分散在矿浆中的矿物能够有选择性地附着在气泡上，如自然金、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等颗粒，很容易同气泡附着，并且一起浮到矿浆表面；而另一些矿物，如长石、石英、方解石等脉石矿物颗粒，却难于和气泡附着，不能被悬浮。为什么出现这样截然不同的现象呢？其根本原因是矿物的可浮性不同。矿物在水中这种天然易浮或难浮的性质，叫做矿物的天然可浮性。矿物天然可浮性的差异是矿物表面对水的润湿性不同所造成的。所谓浸润性是指矿物能被水浸润的程度，即矿物表面对水的亲和能力，也可称为对水的亲、疏性。不同矿物表面所表现这种对水的亲、疏不同的性质，可用图1表示。种脉金矿石。在大多数情况下，浮选法用于处理可浮性很高的    矿物的浸润性是利用浮选性把各种不同矿物分离的基本理论依据。衡量矿物浸润性的大小标志是浸润接触角。在浮选过程中，当液体在固体表面湿着后，就形成由固体、液体、气体三相包围的一条环形接触线，又称为三相浸润周边。由于矿物表面的浸润性是三相界面的强力作用结果。因此，度量气-水-矿物这三相界面所形成的角度，就可知矿物浸润性的强弱。接触角越大，其浸润性愈差；接触角愈小，其浸润性愈强。矿物浸润性差，疏水性强，则可浮性好。
    当液体在固体表面湿着后，就会形成由固体、液体和气体三相包围的一条环形接触线。这条线又叫做三相润湿周边，这条边上的每一点都是润湿接触点。从任意一点作一条切线得到一个平衡接触角θ（图2）。

[next]

    在这一点处分别存在着三种表面张力。很明显，空气界面上的表面张力σ_固-气是与其他两个界面上的表面张力之和σ_固-液＋σ_液-气cosθ相平衡的。因此：

    式中：θ——矿物表面润湿接触角；
          σ——相界面上的表面张力。
    从上式可以看出“σ_固-气-σ_固一液”差值越大，cosθ越大，θ角越小，则矿物润湿性好，亲水性强，可浮性低。反之“σ_固-气-σ_固-液”差值越小，cosθ越小，θ角越大，则矿物润湿性差，疏水性强，可浮性好。cosθ值又可称为矿物的“润湿度”。通过测定，几种常见矿物的润湿接触角是：硫80°，石墨60°，辉铜矿60°，辉钥矿60°，方铅矿47°，闪锌矿46°，黄铁矿33°，方解石23°，石英0-4°，云母0°。矿物的润湿接触角可以通过加入各种药剂的办法来改变。例如纯净的方铅矿表面通过乙基黄药处理，接触角可以增大到60°。
    矿物表面的亲水性首先决定于矿物表面的物理化学性质，而其表面物理化学性质又决定于矿物本身的化学组成和晶格构造。不同元素的质点在构成矿物结晶时可以处于离子状态、原子状态和分子状态。所处的状态不同，彼此结合成晶格的键力也不同。离子键和共价键比较强，而金属键和分子键键力比较弱。因此，当具有离子晶格和共价晶格的矿物经破碎和磨碎后，其断裂面暴露出来的残余键力就比较强。键力强则对水分子的亲和力就大，因此该矿物就比较难浮。当具有分子晶格和金属晶格的矿物破碎后，其断裂面暴露出来的残留键力就比较弱，键力弱则对水分子亲和力就小，因此该矿物就比较好浮。
    表1列出了一些代表性的矿物在水中的自然可浮性顺序，并注明了各种矿物的晶格构造。由表可知，自然可浮性较大的矿物都是浮选中不常见的矿物，而一般常见矿物的自然可浮性较小，需要经过浮选剂的处理才能浮选。