资源加工学【1~8章课后习题答案】(8)

4.浮选捕收剂的亲固基团的键合原子有哪些？其与矿物表面的吸附遵循什么原则？

【解】浮选捕收剂的亲固基团的键合原子主要有：O、S、N、P、As等，其与矿物表面吸附

遵循“相似者相吸”的原则。

5.有机抑制剂的抑制机理是什么？

【解】有机抑制剂对矿物发生抑制作用的原因大致有：

a. 改变矿浆离子组成及去活作用。在浮选矿浆中存在的各种难免离子，有一些将会使矿物受到活化，从而破坏矿物浮选的选择性。如含有次生铜矿物或氧化蚀变的铜—锌矿石浮选时，溶解的铜离子将对闪锌矿产生活化作用而使抑锌浮铜难于实现。含有多羧基、多羟基、胺基、巯基等高化学活性基团的有机抑制剂，许多都能沉淀或络合金属离子，从而减少矿浆中这些难免离子的浓度，起到防止活化的作用。

b. 使矿物表面亲水性增大。 有机抑制剂分子中都带有多个极性基，其中包括对矿物的亲固基和其它亲水基，当极性基与矿物表面作用后，亲水基则趋向水使呈较强的亲水性，降低可浮性。例如羟基白药对方铅矿的抑制作用。当羟基白药吸附后二个亲水性的羟基向外，使矿物表面亲水性提高。

c. 使吸附于矿物表面的捕收剂解吸或防止捕收剂吸附。如水杨酸钠对长石的抑制作用就是阻止油酸捕收剂在矿物上吸附。

6.萃取机理如何表述？试比较萃取剂与浮选捕收剂的结构。

【解】萃取机理可表述为：萃取剂可极少量地溶解于水中，并与水中的金属离子生成难溶于

水的沉淀。这种具有疏水基团的难溶于水的有机沉淀，根据“相似者相溶”的物理溶解原则，易溶于全为疏水基的非极性油（如煤油）有机相，从而将金属离子从水相选择性地萃入有机相中。

萃取剂均由非极性的亲油（疏水）基团和极性的特定亲金属离子基团构成，形成既有亲金属离子性又有亲油（疏水）性的所谓“双亲结构”分子。显然，萃取剂与浮选捕收剂的结构是极相似的，有些萃取剂就可作为浮选捕收剂使用。

7.什么是HLB值？它主要有何应用？

【解】HLB值（Hydrophile-Lipophile Balance Number）称亲水疏水平衡值，也称水油度。它既

与表面活性剂的亲水亲油性有关，又与表面活性剂的表面（界面）张力、界面上的吸附性、

乳化性及乳状液稳定性、分散性、溶解性、去污性等基本性能有关，还与表面活性剂的应用性能有关。

8.查表7-4计算十二烷基硫酸钠C12H25 SO4Na的HLB值。

【解】C12H25 SO4Na中含有1个-SO4Na, 12个CH2（或CH3），查表7-4，根据Davies公式

HLB= ∑（亲水基值）+∑（疏水基值）+ 7

=38.4+12×（-0.475）+7=39.7

9.什么是临界胶团浓度CMC？

【解】表面活性剂溶液的某些性质在某一浓度范围内会发生突变，如图7-9所示。这一浓度范

围称为表面活性剂的临界胶团区域。在这一范围内，通常选取一个浓度，称为临界胶团浓度，以CMC表示。

10.简述表面活性剂的润湿、增溶、起泡性、乳化性、分散性和去污性等表面物理化学性质及应用。

11.简述Langmuir型吸附等温线及其应用。

【解】当溶液较稀时，吸附量增大得很快，到一定浓度后吸附量达到平衡，吸附等温线上出

现水平线。这种类型吸附等温线称为Langmuir型等温线。其方程式为Langmuir吸附等温方程。Langmuir型吸附等温线主要应用于溶质在界面的吸附方式与吸附过程。

12.什么是大分子药剂？浮选中主要应用的有哪些？

【解】一般的有机化合物的相对分子质量Mr（旧称分子量M）约在500以下，而某些有机化合

物如纤维素的相对分子质量很大，由许多结构单元连结而成，这就是大分子化合物。一般把相对分子质量大于10,000的物质称为大分子。

浮选中，大分子化合物主要用作絮凝剂、分散剂及抑制剂，如淀粉、聚丙烯酰胺等。

13.大分子药剂的抑制、絮凝和分散作用的机理分别是什么？

【解】大分子药剂的抑制机理

① 大相对分子质量有机抑制剂因分子较长大，支叉和弯曲程度较高，不但本身在物料表面

形成亲水层，而且能对已经吸附于物料表面的捕收剂疏水膜发生掩盖作用，不必使吸附的捕收剂解吸就能使矿物受到抑制。

② 大相对分子质量有机抑制剂大多兼具絮凝作用，使矿粒发生絮凝而改变浮选性质，其机理主要为桥联作用。

大相对分子质量有机抑制剂在矿物表面吸附亲固的主要方式有：在矿物表面双电层中靠静电力吸附，氢键及范德华力吸附，化学吸附和表面化学反应。 大分子药剂絮凝作用的机理

① 靠静电力在双电层中吸附桥连 离子型絮凝剂离子符号与矿物表面电荷符号相反时，易于吸附发生桥连作用，并同时改变矿物表面电荷大小，发生絮凝作用。

② 靠氢键力吸附桥连 当絮凝剂在矿物表面吸附是通过氢键力时，作用与药剂离子及矿物表面的电性质关系不明显。氢键力对非离子型絮凝剂（若无化学活性基时）常为主要作用方 ③ 靠化学吸附桥连 絮凝剂中带有化学活性高的基团时，可以在矿物表面发生化学吸附，此时的作用也不太受矿物表面电性质的影响，因为化学吸附力比静电吸附力更高。 大分子药剂的分散作用的机理

（1）增大颗粒表面电位的绝对值以提高粒间静电排斥作用。静电排斥势能Ue1项增大； （2）通过高分子分散剂在颗粒表面形成的吸附层，产生并强化空间位阻效应，使颗粒间产生强位阻排斥力。空间排斥势能Ust项增大；

（3）增强颗粒表面的亲水性，以提高界面水的结构化，加大水化膜的强度及厚度，使颗粒间的溶剂（水）化排斥作用显著提高。水化排斥势能Usol项增大。

14.应用于浮选中的无机盐类药剂有哪些类型？

【解】应用于浮选中的无机盐类药剂有:

（1）活化剂,一些无机盐类化合物，如Pb(NO3)3、FeCl3等，本身不具有捕收活性，但能改善

捕收剂的性能增加其对矿物的捕收活性，在矿物加工中将这样一类药剂称作活化剂。

（2） 抑制剂,如有效成分为阴离子的有：氟化物、氰化物、硅酸盐、及磷酸盐等，有效成分

为阳离子的有：锌盐、铁盐、铝盐及钙盐

（3）分散剂,常用的无机盐分散剂包括主要起调节pH作用的碱及水玻璃、六偏磷酸钠。 （4）氧化还原剂,凡具有获得电子能力的化合物均可用作氧化剂，而具有失去电子能力的化合

物均可用作还原剂。

（5）凝聚剂,无机电解质的凝聚作用是在粒子表面双电层中吸附将表面δ电位降至不稳电位，

使粒子彼此聚凝

（6）沉淀剂,凡能与被分离对象发生化学反应而生成难溶物的化合物通称为沉淀剂。

15. 如何应用浮选溶液化学中的浓度对数图来解释浮选作用机理？ 16. 如何应用浮选电化学中的Eh-pH图来解释浮选作用机理？

第八章、化学分选

1. 什么是化学分选？它与物理分选和表面物理化学分选相比有何特点？ 2. 简述焙烧过程的分类及其在化学分选中的作用。

【解】焙烧过程的分类：氧化焙烧与硫酸化焙烧，还原焙烧，氯化焙烧，钠盐烧结焙烧，煅烧。 在化学分选中的作用：在适宜的气氛和低于原料熔点的温度条件下，使原料目的组分矿物发生物理和化学变化，转变为易浸或易于物理分选的形态。

3. 常用的化学浸出剂有哪些？各自的适应面如何？

4. 试利用表8-6的数据，计算用铁屑从硫酸铜溶液中置换金属铜的反应平衡常数K。 5.简述溶剂萃取的基本原理及影响萃取平衡的主要因素。

【解】基本原理：在萃取过程中，有机相主要以萃取剂和稀释剂为主，当有机相与水相接触时，萃取剂能够与被萃金属相结合，并以萃合物形式转入有机相中。 影响萃取平衡的主要因素：

（1） 温度的影响，（2） 萃取剂浓度的影响，（3） pH的影响，（4） 水相组分的影响，（5） 金属离子浓度的影响。

6.试推导多级错流萃取和逆流萃取的过程计算式。 7.在实际应用中对离子交换树脂有什么要求？ 8.影响离子交换反应速度有哪些？

【解】①树脂颗粒 离子交换的外扩散速度与树脂颗粒大小成反比，而粒子的内部扩散速度与粒径倒数的高次方成正比，因此粒度减少，交换速度都是加快。

②树脂的交联度 交联度低，树脂易膨胀，树脂内扩散较容易。所以当扩散控制时，降低交联度，能提高

交换速度 。

③溶液流速 外扩散随溶液过柱流速（或静态搅拌速度）的增加而增加，内扩散基本不受流速或搅拌的影响。

④溶液浓度 当溶液中的离子浓度较低时，对外扩散速度影响较大，而对内扩散影响较小，当溶液中的离子浓度较高时，对内扩散影响较大，而对外扩散影响较小。 ⑤温度 溶液的温度提高，扩散速度加快，因而交换速度也增加。

⑥离子的大小 小离子的交换速度比较快。大分子由于在扩散过程中受到空间的阻碍，在树脂内的扩散速度特别慢。

⑦离子的化合价 离子在树脂扩散时，与树脂骨架间存在库仑引力。离子的化合价越高，这种引力越大，因此扩散速度就愈小。

9．举例说明重要膜分离过程的应用

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