礦粒與氣泡碰撞是流體動(dòng)力學(xué)慣性力方面的問(wèn)題,而礦粒與氣泡相撞后能否粘附則是礦粒與氣泡表面力之間的問(wèn)題。
就一般浮選而言,礦粒與氣泡的粘附與脫附過(guò)程中,表面力起著重要作用。隨著礦粒與氣泡的間距逐漸減小,當(dāng)其間距達(dá)到100nm以?xún)?nèi)時(shí),各種表面力開(kāi)始發(fā)生作用,這些力是范德華力、雙電層作用力、疏水作用力及結(jié)構(gòu)力,當(dāng)親水礦粒與氣泡作用時(shí),范德華力、雙電層作用力及結(jié)構(gòu)力起作用,在大多數(shù)情況下,三者均表現(xiàn)為斥力.當(dāng)疏水礦粒與氣泡作用時(shí),范德華力、雙電層作用力及疏水作用力起作用,前二者表現(xiàn)為斥力,而疏水作用力是疏水礦粒在水中產(chǎn)生的一種很強(qiáng)的吸引力,作用距離如果為10nm,其數(shù)值通常比范德華力或雙層靜電力大一到二個(gè)數(shù)量級(jí),故疏水作用力是疏水礦粒與氣泡粘附的關(guān)鍵力。
礦粒與氣泡碰撞后,從水化膜變薄到破裂至穩(wěn)定三相接觸周邊擴(kuò)展形成,所需要的時(shí)間叫感應(yīng)時(shí)間。礦粒與氣泡粘附,碰撞時(shí)間一定要大于感應(yīng)時(shí)間,粒度越大,所需的感應(yīng)時(shí)間就愈長(zhǎng),粘附就愈難進(jìn)行,對(duì)粗粒礦物,粒度大,慣性大,與氣泡的接觸時(shí)間短,而接觸所需的感應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),這是粗粒難浮的原因之一。除礦粒粒度對(duì)感應(yīng)時(shí)間影響外,還與其它因素有關(guān)。pH值增大,感應(yīng)時(shí)問(wèn)顯著上升。捕收劑濃度增加感應(yīng)時(shí)間下降,達(dá)至CMC時(shí),感應(yīng)時(shí)間增加。溫度增加,感應(yīng)時(shí)間降低。根據(jù)流線方程得到粘附概率,與感應(yīng)時(shí)間,顆粒粒度、疏水性成反比,即,礦物粒度愈小、愈疏水,粘附概率愈大。因此當(dāng)顆粒粒度和感應(yīng)時(shí)間一定時(shí),隨礦粒粒度增加而降低,即粒度愈細(xì)與氣泡粘附概率愈大。Pa隨氣泡尺寸下降而上升,但太小Pa反而下降,這說(shuō)明一旦細(xì)粒與氣泡發(fā)生有效碰撞就易與氣泡發(fā)生粘附,細(xì)粒難浮的主要原因是細(xì)粒與氣泡的碰撞概率較低。
礦粒與氣泡粘附后,在湍流力場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生脫附,脫附概率說(shuō)明:在湍流力場(chǎng)下,穩(wěn)定粘附在氣泡上顆粒的最大尺寸下降,礦粒的脫附概率就會(huì)增加,顆粒粒度越小,脫附概率越小,粒度越大,脫附概率越大。
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