第二章(物化性質(zhì))課件

第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.12.22.3物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)

影響物料粉碎的其它性質(zhì)

2.41資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.12.22.3物料的鑒別第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.1物料的鑒別物料的鑒別可為物料加工提供理論依據(jù)和有效的工藝措施，是物料加工的前提。正確地鑒別物料中有用組份，查明其在物料中的數(shù)量、分布等情況，是探討物料經(jīng)濟(jì)利用和環(huán)保利用的一個十分重要環(huán)節(jié)。

2.1.1礦物礦物的概念

礦物是指：由地質(zhì)作用所形成的結(jié)晶態(tài)的天然化合物或單質(zhì)，他們具有均勻且相對固定的化學(xué)成分和確定的晶體結(jié)構(gòu)；它們在一定的物理化學(xué)條件范圍內(nèi)穩(wěn)定，是組成巖石和礦石的基本單元。

在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)工藝過程中研制和生產(chǎn)而形成的結(jié)晶態(tài)的化合物或單質(zhì)，稱為工藝礦物。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)2資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.1物料的鑒別物料的鑒別第二章物料的基本物理化學(xué)特性

礦物的分類

礦物分類的基本單位是種。礦物種（Species）是指具有一定的化學(xué)組成和一定的晶體結(jié)構(gòu)的一種礦物。礦物的分類方法很多，主要有以礦物化學(xué)成分為依據(jù)的化學(xué)成分分類，以元素的地球化學(xué)特征為依據(jù)的地球化學(xué)分類，以礦物成因?yàn)橐罁?jù)的成因分類，以礦物的晶體化學(xué)為依據(jù)的晶體化學(xué)分類等。

礦物的命名

礦物命名有各種不同的依據(jù)，一般是根據(jù)該礦物的化學(xué)成分、物理性質(zhì)、形態(tài)特點(diǎn)等而命名的，此外還有一些是以該礦物的首先發(fā)現(xiàn)地或人名而命名的。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)3資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性礦物的分類物料的鑒別物料的第二章物料的基本物理化學(xué)特性

礦物的鑒定

通過礦物鑒定，有助于了解礦物的成因規(guī)律、采用合理的選冶工藝和材料制備工藝，以使礦物資源得到最充分的利用。常規(guī)的鑒定方法為：手標(biāo)本的描述，物理性質(zhì)測試，光學(xué)顯微鏡鑒定，電子顯微鏡分析，化學(xué)成分分析，化學(xué)物相分析，X射線衍射物相分析等。2.1.2巖石巖石及工藝巖石

巖石（Rock）是天然產(chǎn)生得由一種或多種礦物（包括火山玻璃、生物遺骸、膠體）組成的固體集合體。在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)工藝過程中形成的非“天然產(chǎn)出”的礦物集合體，稱為工藝巖石（ProcessRocks），如人造富礦、燒結(jié)礦、冶金爐渣、耐火材料、鑄石、玻璃、陶瓷、水泥及混凝土等。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)4資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性礦物的鑒定物料的鑒別物料第二章物料的基本物理化學(xué)特性

巖石的特征

（1）巖漿巖（2）沉積巖（3）變質(zhì)巖2.1.3礦石

礦產(chǎn)是指能被利用的礦物資源，目前按礦產(chǎn)的性質(zhì)及其主要工業(yè)用途可分為以下三類：金屬礦產(chǎn)、非金屬礦產(chǎn)和可燃性有機(jī)巖礦產(chǎn)。

礦石（Ore）一般由礦石礦物和脈石礦物兩部分組成。礦石礦物是指可以利用的金屬或非金屬礦物，也稱有用礦物。脈石礦物是指礦石中目前還不能被利用的礦物，也稱無用礦物。礦石礦物和脈石礦物的劃分只是相對的，隨著人類對礦物原料的要求不斷增長以及工藝技術(shù)條件的不斷改進(jìn)，目前某些不能利用的脈石礦物也將逐步變?yōu)榭衫玫牡V石礦物。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)5資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性巖石的特征物料的鑒別物料第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.1.4二次資源及其他固體物料

二次資源二次資源是指人類社會活動（生產(chǎn)和生活）產(chǎn)生的含有有價(jià)成份并有回收再利用的經(jīng)濟(jì)或環(huán)保價(jià)值的廢棄物料，或稱可再生資源。主要包括廢舊電器；廢舊金屬制品；廢舊機(jī)器、廢舊汽車；工廠“三廢”；生活廢物。非傳統(tǒng)礦物資源非傳統(tǒng)礦物固體物料是指主要由工藝礦物和礦物組成的固體廢棄物，以及不屬于傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源范疇的礦物資源，主要包括工業(yè)固體廢棄物、海洋礦產(chǎn)、鹽湖與湖泊中的金屬鹽和重金屬污泥等。非礦物資源固體物料

非礦物資源固體物料是指與有機(jī)化學(xué)物質(zhì)組成有關(guān)的固體物料，主要包括瀝青、城市垃圾、農(nóng)業(yè)固體廢棄物、廢紙、廢塑料、廢橡膠、油污土壤等。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)6資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.1.4二次資源及其他固2.1.5非固體物料（煙塵、氣、液）

非固體物料主要是指與煙塵、氣、液等有關(guān)的物料，如石油、天然氣、石油開采中的油污水等。水是有限的寶貴自然資源，是人類賴以生存和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，合理開發(fā)和綜合利用水資源，綜合治理水污染和處理回收廢水，就具有重要的意義。

2.1.6決定物料加工工藝的基本參數(shù)

研究物料和工藝產(chǎn)品中化學(xué)組成、物相組成、晶粒大小、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、工藝性質(zhì)等及其與各工藝過程中產(chǎn)品之間的相互關(guān)系，可為物料中各有用組分的分選分離、產(chǎn)品的合理利用或綜合利用提供理論依據(jù)和有效的工藝措施。第二章物料的基本物理化學(xué)特性

7資源加工學(xué)2.1.5非固體物料（煙塵、氣、液）第二章物料的基本物以礦物物料為例，闡述決定物料加工工藝的基本參數(shù)：

物料的物相組成

查明物料中的物相（如有用礦物和脈石礦物）組成和含量，是決定物料加工工藝的基本參數(shù)之一。常規(guī)的研究方法通常為化學(xué)物相法、顯微鏡鑒定法和X射線衍射物相分析法。

物料中元素賦存狀態(tài)物料中除主要有用組份以外，在加工過程中可以回收或?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量有益的成分稱為伴生有益組份。查明物料中元素賦存狀態(tài)，對加工工藝流程方案的確定和綜合利用提供依據(jù)，具有重要的意義。一般采用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡（掃描電鏡、電子探針和透射電鏡）等研究手段。

第二章物料的基本物理化學(xué)特性

8資源加工學(xué)以礦物物料為例，闡述決定物料加工工藝的基本參數(shù)：第二章物物料中物相嵌布特征物料中物相嵌布特征既影響工藝流程方案的選擇，又是確定破碎方法和磨碎細(xì)度的關(guān)鍵因素。顯微鏡（體式顯微鏡、偏光顯微鏡、礦相顯微鏡及熒光顯微鏡等）下的觀察研究，是解決這一問題的常規(guī)而又基本的手段。工藝產(chǎn)品的研究物理選礦、化學(xué)選礦、生物濕法冶金及與冶金工藝有關(guān)的工藝產(chǎn)品中化學(xué)組成、物相組成及其與各工藝過程中產(chǎn)品質(zhì)量之間的相互關(guān)系研究；物料的細(xì)度和粒度分布特征對工藝流程的影響；物料的粒度和堆積的方式對生物濕法冶金的影響；工藝產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、工藝性質(zhì)等對后續(xù)中間工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的影響等。

第二章物料的基本物理化學(xué)特性

9資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性9資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.2物料的物理性質(zhì)

2.2.1密度

物質(zhì)密度：單位體積的物質(zhì)的質(zhì)量叫做密度，用ρ表示，其單位按國際單位制為kg/m3，按厘米·克·秒制為g/cm3。

礦石真密度：礦石是礦物加工的主要對象，礦石是多種有用礦物和脈石礦物的混合體，其單位體積礦石的質(zhì)量叫做礦石的真密度，單位kg/m3。礦石堆密度：堆積的礦石存在孔隙，一定粒度組成的礦石自然堆積時(shí)，其單位體積的質(zhì)量稱為礦石的堆密度，單位kg/m3。

礦物間的密度差異是其能否重選分離的主要因素。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)10資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.2物料的物理性質(zhì)物料第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.2.2物料顆粒的幾何特征顆粒的幾何特征主要包括顆粒的大小、形狀、表面積等，單個顆粒的幾何特征及顆粒群的粒度組成和分布是分選和加工過程中應(yīng)充分考慮的關(guān)鍵性因素之一。顆粒的形狀形狀系數(shù)

對規(guī)則形狀的顆粒而言，其表面積、體積分別和線性尺寸成平方或三次方的關(guān)系，其比例關(guān)系被定義為形狀系數(shù)。設(shè)顆粒的直徑為d、體積為V、面積為S，按上述定義得：表面形狀系數(shù)：（2-1）體積形狀系數(shù)：（2-2）隨著顆粒尺寸的減小，顆粒的形狀趨于規(guī)則化，因此，形狀系數(shù)值亦隨之減小。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)11資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.2.2物料顆粒的幾何特第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)表2-2簡單幾何體的幾何形狀系數(shù)12資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物料的鑒別物料的物理性質(zhì)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

顆粒的形狀形狀指數(shù)

與形狀系數(shù)不同，它和具體的物理現(xiàn)象無關(guān)，只用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述顆粒的外形。常見的形狀指數(shù)有球形度和粗糙度等。①球形度廣為應(yīng)用的球形度的定義式為：

②粗糙度為顆粒的實(shí)際表面積與把顆粒外觀看成光滑時(shí)的表面積之比，實(shí)際應(yīng)用時(shí)如下：

實(shí)驗(yàn)指出，實(shí)際上球形度應(yīng)表達(dá)如下：φ＝φG×p其中p—粗糙度系數(shù)；φG—幾何形狀系數(shù)。一些簡單的幾何形狀的φG見表2-2。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)13資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性顆粒的形狀物料的鑒別物料的第二章物料的基本物理化學(xué)特性

粒度和粒徑粒徑是單個顆粒大小的度量，而粒度是描述顆粒群大小的總體概念。單顆粒的粒徑規(guī)則顆粒的粒徑：可以用1～3個特征長度準(zhǔn)確地描述顆粒的形狀及大小。例如，用一個特征長度——直徑d描述標(biāo)準(zhǔn)圓球體，用邊長L定義標(biāo)準(zhǔn)的正方體，用長度L，寬度B及厚度H三個特征長度描述長方體等等。

非規(guī)則顆粒的粒徑：往往采用一個長度量綱——名義直徑或標(biāo)準(zhǔn)直徑表示。名義直徑dn是根據(jù)顆粒的一種或兩種易于測量的實(shí)際尺寸或性質(zhì)計(jì)算出來的。通常采用的有四種名義直徑：軸徑，當(dāng)量球徑；當(dāng)量圓徑；統(tǒng)計(jì)直徑。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)14資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性粒度和粒徑物料的鑒別物料的第二章物料的基本物理化學(xué)特性

粒度和粒徑顆粒群的平均粒度和粒度分布顆粒群是由不同粒級的顆粒組成，必須找出一個具有代表性的尺寸來表示它們的大小。通常，有以下幾種表示方法：加權(quán)的算術(shù)平均值：加權(quán)的幾何平均值：加權(quán)的調(diào)和平均值：

通常，人們習(xí)慣使用加權(quán)算術(shù)平均值。中位數(shù)：以混合料各粒級累計(jì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)對粒級作圖，占混合料質(zhì)量一半時(shí)所對應(yīng)的顆粒尺寸。式中：ri為某一粒級質(zhì)量百分?jǐn)?shù);di為某一粒級的平均粒徑。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)15資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性粒度和粒徑物料的鑒別物料的第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.2.3顆粒的表面積

表面積顆粒的表面積包括內(nèi)表面積和外表面積兩部分。外表面積是指顆粒輪廓所包絡(luò)的表面積，它由顆粒的尺寸、外部形貌等因素所決定。內(nèi)表面積是指顆粒內(nèi)部孔隙、裂紋等的表面積。

比表面積單位體積（或單位質(zhì)量）物體的表面積，稱為該物體的比表面積或比表面。以V代表顆粒的總體積（或以W代表顆粒的總質(zhì)量），以S代表其總表面積，以Sv（或Sw）代表比表面積，則有：或

常用的比表面分析方法有：

BET吸附法氣體透過法物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)16資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.2.3顆粒的表面積第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.2.4磁性從電磁學(xué)原理可知，任何物質(zhì)的磁性都是帶電粒子運(yùn)動的結(jié)果，原子是組成宏觀物質(zhì)的基本單元，原子由原子核和電子組成，電子運(yùn)動使原子具有磁性，因此，原子磁性是物質(zhì)磁性的基礎(chǔ)。原子磁性由原子磁矩表示。原子的磁矩來源于原子核和電子的磁矩。

磁化現(xiàn)象和物質(zhì)磁化率磁化現(xiàn)象是指物質(zhì)在磁場中顯示出磁性。物質(zhì)的磁化程度可用磁強(qiáng)度表示，磁化強(qiáng)度為單位體積物質(zhì)的磁矩，可用下式表示：式中m為磁化物質(zhì)的磁矩（A·m2），是物質(zhì)中所有原子磁矩的矢量和；V為物質(zhì)體積（m3），M為磁化強(qiáng)度（A/m）。磁化強(qiáng)度與外磁場強(qiáng)度成比例增加，故又可表示為M=KH式中H為外磁場強(qiáng)度（A/m），K為物質(zhì)體積磁化率，無量綱。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)17資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.2.4磁性物料的鑒別第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物質(zhì)磁性的類型固體物質(zhì)的磁性可分為五類：逆磁性、順磁性、反鐵磁性、鐵磁性和亞鐵磁性。見表2-3。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)表2-3磁性物質(zhì)分類及其特點(diǎn)18資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物質(zhì)磁性的類型物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物質(zhì)磁性的類型逆磁性這類物質(zhì)的原子中的電子軌道磁矩和自旋磁矩互相抵消，即原子磁矩為零。當(dāng)將這類物質(zhì)放進(jìn)磁場時(shí)，每個電子都產(chǎn)生一個附加磁矩，附加磁矩的方向與外磁場方向相反，因而顯示逆磁性。

順磁性順磁性物質(zhì)具有原子磁矩或分子磁矩，即具有本征磁矩。無外磁場作用時(shí)，單個原子磁矩的取向與其余原子磁矩的取向無關(guān)，各個原子磁矩的取向無序，并處于劇烈的熱振動狀態(tài)，物質(zhì)總磁矩為零，因而對外不顯磁性。在外磁場作用下，原子磁矩有向外磁場取向的趨勢，外磁場越強(qiáng)，向外磁場方向取向的概率越大，物質(zhì)總磁矩增大。但由于磁場遠(yuǎn)不能克服熱振動分子磁矩取向的破壞作用，所以這種物質(zhì)磁化時(shí)，對外顯順磁性。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)19資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物質(zhì)磁性的類型物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物質(zhì)磁性的類型反鐵磁性如圖2-3所示，鉑、鈀、錳、鉻等反鐵磁質(zhì)的磁化率隨溫度的變化規(guī)律（圖2-3(d)），低于臨界溫度時(shí)，與順磁質(zhì)(a)和鐵磁質(zhì)(b)都不同，隨溫度的提高而增加；只是在臨界溫度以后，才與順磁質(zhì)相同，磁化率隨溫度的提高而減少；在臨界溫度，磁化率有最大值。臨界溫度稱為尼爾（）點(diǎn)，用TN表示。換言之，當(dāng)溫度低于尼爾點(diǎn)時(shí)，呈反鐵磁性，溫度高于尼爾點(diǎn)時(shí)，呈順磁性。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)20資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物質(zhì)磁性的類型物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物質(zhì)磁性的類型鐵磁性

鐵、鈷、鎳和某些稀土元素（如釔、鏑、鈥）等的磁性通稱為鐵性。這類物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì)。

鐵磁效應(yīng)

鐵磁質(zhì)的磁性概括起來為：磁化時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度（或磁化強(qiáng)度）隨磁場強(qiáng)度的提高急劇增加，容易磁化到飽和狀態(tài)；退磁時(shí)，有磁滯效應(yīng)，撤消外磁場后有剩磁；外磁場按正弦波形變化時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度按磁滯回線變化。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)圖2-4磁滯回線

21資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物質(zhì)磁性的類型物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物質(zhì)磁性的類型鐵磁性磁疇結(jié)構(gòu)根據(jù)對鐵磁質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理論和實(shí)驗(yàn)研究證明，鐵磁質(zhì)是由許多自發(fā)磁化的小區(qū)域組成的，這些自發(fā)磁化的小區(qū)域叫做磁疇（圖2-5）。每個磁疇內(nèi)，在無外磁場作用的情況下，原子磁矩排列在同一方向上，即自發(fā)磁化到飽和狀態(tài)。磁疇之間的邊界層叫做磁疇壁。相鄰磁疇的方向不同。因此，無外磁場作用時(shí)，各個磁疇的磁矩互相抵消，對外不顯磁性。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)圖2-5磁疇結(jié)構(gòu)示意圖

圖2-6180°疇壁示意圖22資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物質(zhì)磁性的類型物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

鐵磁性磁化過程在磁化磁場的作用下，鐵磁質(zhì)的磁化包括兩個過程：疇壁的移動和磁疇的轉(zhuǎn)動。疇壁移動時(shí)，與外磁場方向相近的磁疇的體積擴(kuò)大，其他方向磁疇的體積縮小，以致消失（圖2-8）。這一過程，實(shí)質(zhì)上，是疇壁附近的原子磁矩在外磁場的影響下逐漸轉(zhuǎn)向，由體積縮小的磁疇方向轉(zhuǎn)到體積擴(kuò)大的磁疇方向的結(jié)果，壁移所需的外加磁場強(qiáng)度較小，所以在低磁場中，磁化以壁移為主，在較高磁場中，磁化以疇轉(zhuǎn)為主。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)圖2-8鐵磁質(zhì)的磁化過程磁疇移動磁疇轉(zhuǎn)動未磁化23資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性鐵磁性物料的鑒別物料的物理第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物質(zhì)磁性的類型亞鐵磁質(zhì)亞鐵磁質(zhì)也有兩種次晶格，但其領(lǐng)近原子（或離子）磁矩的排列方向相反，大小不等，具有未被抵消的磁矩和相當(dāng)大的自發(fā)磁化強(qiáng)度，因而具有很強(qiáng)的磁性，且與鐵磁質(zhì)的磁性十分相似。這種磁性被稱為亞鐵磁性。又稱為未被抵消的鐵磁性。磁鐵礦（Fe3O4）是眾所周知的亞鐵磁質(zhì)。以后又發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3O4中的二價(jià)鐵離子Fe2+被Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Cd2+等二價(jià)離子取代的物質(zhì)也具有亞鐵磁性，這些材料被稱為鐵淦氧磁體，簡稱鐵氧體。例如，鍶鐵氧體，SrO·6Fe2O3。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)24資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物質(zhì)磁性的類型物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物體的磁性礦物的磁性礦物按磁性分類

根據(jù)磁性，按比磁化率大小把所有礦物分成強(qiáng)磁性礦物、弱磁性礦物和非磁性礦物。強(qiáng)磁性礦物：弱磁場磁選機(jī)中可以回收。屬于這類礦物的主要有磁鐵礦、磁赤鐵礦（γ-赤鐵礦）、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦和鋅鐵尖晶石等。這類礦物大都屬于亞鐵磁性物質(zhì)。弱磁性礦物：強(qiáng)磁場磁選機(jī)中可以回收。屬于這類礦物的最多，如大多數(shù)鐵錳礦物—赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、水錳礦、硬錳礦、軟錳礦等；一些含鈦、鉻、鎢礦物—鈦鐵礦、金紅石、鉻鐵礦、黑鎢礦等；部分造巖礦物—黑云母、角閃石、綠泥石、綠簾石、蛇紋石、橄欖石、柘榴石、電氣石、輝石等。這類礦物大都屬于順磁性物質(zhì)，也有屬于反鐵磁性物質(zhì)。非磁性礦物：在目前的技術(shù)條件下，不能用磁選法回收。屬于這類礦物的很多，如部分金屬礦物—方鉛礦、閃鋅礦、輝銅礦、輝銻礦、紅砷鎳礦、白鎢礦、錫石、金等；大部分非金屬礦物——自然硫、石墨、金剛石、石膏、螢石、剛玉、高嶺土、煤等；大部分造巖礦物—石英、長石、方解石等。這類礦物有些屬于順磁性物質(zhì)，也有些屬于逆磁性物質(zhì)（方鉛礦、金、輝銻礦和自然硫等）。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)25資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物體的磁性物料的鑒別物料的第二章物料的基本物理化學(xué)特性

應(yīng)當(dāng)指出的是，礦物的磁性受很多因素影響，不同產(chǎn)地不同礦床的礦物磁性往往不同，有時(shí)甚至有很大的差別。這是由于它們在生成過程的條件不同，雜質(zhì)含量不同，結(jié)晶構(gòu)造不同等所引起的。

強(qiáng)磁性礦物的磁性磁鐵礦、磁赤鐵礦、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦等都是強(qiáng)磁性礦物。磁鐵礦是典型的強(qiáng)磁性礦物，又是磁選所處理的主要礦石。磁鐵礦屬于亞鐵磁性物質(zhì)，是典型的鐵氧體。鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)主要有三種：尖晶石型、磁鉛石型和石榴石型。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)26資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物料的鑒別物料的物理性質(zhì)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.2.5物質(zhì)的電性質(zhì)

礦物的電性質(zhì)是判斷其能否采用電選的依據(jù)。主要包括：電導(dǎo)率電導(dǎo)率是長1cm,截面積為1cm2的直柱形物體沿軸線方向的導(dǎo)電能力。它是電阻率的倒數(shù)，是表示物體傳導(dǎo)電流能力大小的物理量。

電阻礦物的電阻是指礦物的粒度d=1mm時(shí)所測定出的歐姆數(shù)值。

介電常數(shù)介電常數(shù)是指帶有介電質(zhì)的電容與不帶介電質(zhì)（指真空或空氣）的電容之比，用ε表示。

比導(dǎo)電度整流性礦物表現(xiàn)出的與高壓電極極性相關(guān)的電性質(zhì)稱作整流性。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)27資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.2.5物質(zhì)的電性質(zhì)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.3表面化學(xué)性質(zhì)

礦物顆粒具有一些獨(dú)特的表面化學(xué)性質(zhì)，如表面能、表面電性、氧化與溶解性等，表面化學(xué)性質(zhì)決定礦物顆粒表面的潤濕性，而潤濕性是礦物浮選的基礎(chǔ)。2.3.1礦物的價(jià)鍵類型與晶體結(jié)構(gòu)礦物的價(jià)鍵類型

礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)按鍵能可分為四大類：

離子鍵或離子晶格共價(jià)鍵或共價(jià)晶格分子鍵或分子晶格金屬鍵或金屬晶格

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)28資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.3表面化學(xué)性質(zhì)物料的鑒第二章物料的基本物理化學(xué)特性

價(jià)鍵特性與解離破碎時(shí)，礦物沿脆弱面——裂縫、解理面、晶格間含雜質(zhì)區(qū)等處裂開，也會沿應(yīng)力集中地區(qū)斷裂。見下圖，圖中虛線表示斷裂面。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)圖2-13典型礦物晶格及可能斷裂面a—巖鹽NaCl；b—螢石CaF2；c—方解石CaCO3；d—重晶石BaSO4；e—石墨C；f—輝鉬礦MoS2

29資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性價(jià)鍵特性與解離物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

礦物表面價(jià)鍵特性受到破碎作用時(shí)出現(xiàn)新的表面，礦物的解理面和表面鍵性、表面性質(zhì)與礦物內(nèi)部的價(jià)鍵性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)互接相關(guān)。下頁中表2-6為按表面性質(zhì)分類的常見礦物。一般來說，礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)與表面鍵性有如下關(guān)系：（1）由分子鍵構(gòu)成分子鍵晶體的礦物，沿較弱的分子鍵層面斷裂，其表面是弱的分子鍵。這類表面對水分子引力弱。接觸角都在60°～90°之間，劃分為非極性礦物（如石墨、輝鉬礦、煤、滑石等）。（2）凡內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于共價(jià)鍵晶格和離子晶格的礦物，其破碎斷面往往呈現(xiàn)原子鍵或離子鍵，這類表面有較強(qiáng)的偶極作用或靜電力。因而親水，天然可浮性小。具有強(qiáng)共價(jià)鍵或離子鍵合的表面的礦物稱為極性礦物（見表2-6）。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)30資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性礦物表面價(jià)鍵特性物料的鑒別第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)表2-6常見礦物按表面性質(zhì)分類31資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物料的鑒別物料的物理性質(zhì)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.3.2表面能

表面能與表面張力礦物表面與內(nèi)部的主要區(qū)別，就是礦物內(nèi)部離子、原子或分子相互接合，鍵能得到平衡；而表面層的離子、原子或分子，朝向內(nèi)部的一面，與內(nèi)層有平衡飽和鍵能，而朝向外面的是空間，這方面的鍵能沒有得到補(bǔ)償，使表面質(zhì)點(diǎn)比體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)具有額外的勢能，稱為表面能，熱力學(xué)上稱為表面自由能。

表面能，熱力學(xué)上稱為表面自由能（As）也可定義為產(chǎn)生新鮮的單位固體表面所需的可逆功。如不考慮晶體破裂時(shí)可能產(chǎn)生的拉伸張力，可把固體表面自由能（As）與表面張力（γ）等同起來。于是有對于多數(shù)液體，表面張力隨著溫度降低而呈線性減少。固體晶體的表面能Es與表面自由能As（或表面張力γ）難以通過實(shí)驗(yàn)直接測得。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)32資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.3.2表面能物料的第二章物料的基本物理化學(xué)特性

表面能的計(jì)算共價(jià)型晶體的表面能共價(jià)晶體表面能的估算最為簡單。因?yàn)楣矁r(jià)鍵是靠兩個互相接近的原子共享電子對，并且是電子對貢獻(xiàn)電子形成的。其距離比離子鍵短得多。因此，不必考慮長程力的相互作用。離子型晶體的表面能離子鍵是荷正電和荷負(fù)電的離子間形成的鍵，其作用距離長，屬長程力，而且不定向。離子晶體是離子主要通過庫侖力結(jié)合在一起的。因此，計(jì)算其表面能時(shí)，也是按表面上凈的互相作用能來計(jì)算的。

棱邊能、棱角能不平整的破裂面上，棱邊及尖角較多，比平整的破裂面具有更大的活性；再者，晶體破碎得愈細(xì)小，它的棱邊能、尖角能在表面能中所占的比例亦逐步增大。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)33資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性表面能的計(jì)算物料的鑒別物料第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.3.3表面氧化與溶解

硫化礦物表面氧化與溶解硫化礦的溶解度相對較?。ū?-9），但表面上的硫易發(fā)生氧化反應(yīng)，從而改變硫化礦的表面性質(zhì)，這是硫化礦物的重要特征之一。物料的鑒別

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)表2-9幾種典型硫化礦及其硫酸鹽的溶解度

34資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.3.3表面氧化與溶解第二章物料的基本物理化學(xué)特性

硫化礦物表面氧化與溶解硫化礦物的表面氧化反應(yīng)有如下幾種形式，氧化產(chǎn)物有兩類，一是硫氧化合物，如、、和等，二是金屬離子的羥基化合物，如、。研究表明，氧與硫化物相互作用過程分階段進(jìn)行。第一階段，氧的適量物理吸附，硫化物表面保持疏水；第二階段氧在吸收硫化物晶格的電子之間發(fā)生離子化；第三階段離子化的氧化學(xué)吸附并進(jìn)而使硫化物發(fā)生氧化生成各種硫氧化基。

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)35資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性硫化礦物表面氧化與溶解表第二章物料的基本物理化學(xué)特性

氧化礦物的溶解與硫化礦物相比，在水溶液中氧化礦物的溶解度較大。礦物溶解可以改變礦物的表面性質(zhì)，如表面電性、表面導(dǎo)電性、潤濕性等，同時(shí)，由于溶解而進(jìn)入液相的離子，改變了液相的化學(xué)組成，從而影響溶解物與礦物的作用。2.3.4礦物表面特性

礦物在水溶液中受水偶極及溶質(zhì)的作用，表面會帶一種電荷。礦物表面電荷的存在影響到溶液中離子的分布，帶相反電荷的離子被吸引到表面附近，帶相同電荷的離子則被排斥而遠(yuǎn)離表面。于是，礦物-水溶液界面產(chǎn)生電位差，但整個體系是電中性的。這種在界面兩邊分布的異號電荷的兩層體系稱為雙電層。雙電層模型見下頁。物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)36資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性氧化礦物的溶解物料的鑒別物第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

圖6-11礦物表面雙電層示意圖

A-內(nèi)層（定位離子層）；B-緊密層(Stern層)；C-滑移面；D-擴(kuò)散層ψ0—表面總電位；ψδ—斯特恩層的電位；ζ—動電位；δ—緊密層的厚度37資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物料的鑒別物料的物理性質(zhì)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

關(guān)于礦物表面電性起源，有以下四種類型：優(yōu)先解離（或溶解）離子型礦物在水中由于表面正、負(fù)離子的表面結(jié)合能及受水偶極的作用力（水化）不同而產(chǎn)生非等當(dāng)量向水中轉(zhuǎn)移的結(jié)果，使礦物表面荷電。

優(yōu)先吸附這是礦物表面對電解質(zhì)陰、陽離子不等當(dāng)量吸附而獲得電荷的情況。

吸附和電離對于難溶的氧化物礦物和硅酸鹽礦物，表面因吸附H+或OH-而形成酸類化合物，然后部分電離而使表面荷電，或形成羥基化表面，吸附或解離H+而荷電。

晶格取代物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)38資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性關(guān)于礦物表面電性起源，有以下第二章物料的基本物理化學(xué)特性

2.3.5礦物表面潤濕性

潤濕現(xiàn)象

潤濕是自然界常見的現(xiàn)象。例如往干凈的玻璃上滴一滴水，水會很快地沿玻璃表面展開，成為平面凸鏡的形狀。但若往石蠟表面滴一滴水，水則力圖保持球形，但因重力的影響，水滴在石蠟上形成一橢圓球狀而不展開。這兩種不同現(xiàn)象表明，玻璃能被水潤濕，是親水物質(zhì)；石蠟不能被水潤濕，是疏水物質(zhì)。在一些礦物（如石英、長石、方解石等）表面上水滴很易鋪開，或氣泡較難于在其表面上擴(kuò)展；而在另一些礦物（如石墨、輝鉬礦等）表面則相反。

任意兩種流體與固體接觸后，所發(fā)生的附著、展開或浸沒現(xiàn)象（廣義地說）均可稱為潤濕過程。其結(jié)果是一種流體被另一種流體從固體表面部分或全部被排擠或取代，這是一種物理過程，且是可逆的。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

39資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性2.3.5礦物表面潤濕性第二章物料的基本物理化學(xué)特性

不同礦物的表面被水潤濕的情況不同。圖2-16所示的這些礦物表面的親水性由右至左逐漸增強(qiáng)，而疏水性由左至右逐漸增強(qiáng)。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

圖2-16礦物表面潤濕現(xiàn)象40資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物料的鑒別物料的物理性質(zhì)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

接觸角和Young氏方程常用接觸角θ來度量礦物表面的潤濕性大小。在一浸于水中的礦物表面上附著一個氣泡，當(dāng)達(dá)平衡時(shí)氣泡在礦物表面形成一定的接觸周邊，稱為三相潤濕周邊。在任意二相界面都存在著界面自由能，以分別代表固—水、水—?dú)?、固—?dú)馊齻€界面上的界面自由能。通過三相平衡接觸點(diǎn),固—水與水—?dú)鈨蓚€界面所包之角（包含水相）稱為接觸角，以θ表示。見下頁圖2-17.θ角越大說明礦物表面疏水性越強(qiáng)；θ角越小，則礦物表面親水性越強(qiáng)。

（楊氏Young）方程：或者物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

國內(nèi)外重要的資源加工學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)41資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性接觸角和Young氏方程物料第二章物料的基本物理化學(xué)特性

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

圖2-17氣泡在水中與礦物表面相接觸的平衡關(guān)系42資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性物料的鑒別物料的物理性質(zhì)第二章物料的基本物理化學(xué)特性

接觸角的測定躺滴或氣泡法

具體方法如下圖，公式如下：式中h是液滴高度，d是滴底的直徑。若液滴體積小于10－4mL，此方法可用。

物料的鑒別

物料的物理性質(zhì)

表面化學(xué)性質(zhì)

43資源加工學(xué)第二章物料的基本物理化學(xué)特性接觸角的測定物料的鑒別物料第二章物料的基本物理化學(xué)特性

接觸角的測定吊片法此方法的條件是要求吊片能為液體很好潤濕，以保證θ=0，cosθ=1。如果接觸角大于零，則可利用下式計(jì)算接觸角數(shù)值W=PLVcosθ-vρg式中W為吊片所受之力，P為吊片周長，v為吊片伸入液面下的體積，