1、6。5简述重力分选的基本条件。 【解】重力分选的基本条件有以下三点： （1）实现颗粒分选的首要条件是分选力耗散力，即：Fs/Fd1 式中Fs分选力矢量和，Fd耗散力矢量和。 （2）实现分选的第二个条件是在被分选的物料的粒度范围（dmaxdmin）内，应保证最细的有用物料（粒度为dc,min）的分选速度应大于最粗的废弃尾料（粒度为dg,max）的分选速度。已知分选速度与Fs/Fd有密切关系，对任何一种分选设备，均可列出不等式： （Fs /Fd ）dc,min（Fs/Fd）dg,max 式中Fs、Fs、及Fd、Fd分别表示作用于目的物料及废弃物料的分选力及耗散力。被分选物料的粒度范围应控制在dg,
2、max dc,min之间，否则分选过程将受到不同程度的破坏。 （3）分选条件之三是，应保证颗粒在分选区的停留时间t2大于颗粒与脉石的最小分离时间t1。6选矿工艺粒度分几级，各级的粒度范围如何？ 【解】选矿工艺粒度分为六级，各级的粒度范围如下表，粒 级极粗粗中细微极微粒限（mm）2020220.20.2-0.020.02-0.0020.0027等降比在重选中有何实践意义？ 【解】颗粒的沉降速度与颗粒粒度、密度及形状等因素有关。如果密度、粒度和形状等不完全相同的颗粒以相同的沉降速度沉降，则称这种现象为等降现象。具有相同沉降速度的颗粒称为等降颗粒。密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度之比称为等降比，写
3、成eo 。 等降现象在重选实践中有重要意义。当对粒群进行水力分级时，每一粒级中的轻密度物料的粒度总要比重密度物料为大，如能知道其中一种物料的粒度，则另一种物料粒度即可由等降比求得。另一方面，若一组粒群中最大颗粒与最小颗粒的粒度不超过等降比，则又可借沉降速度差将其中轻、重物料分离开来。8重力分选中分选介质的种类、作用与主要运动形式有哪些？【解】对于重选而言，常用的介质有水、重介质和空气。在介质内，颗粒借重力、浮力、惯性力和阻力的推动而运动，不同密度、粒度和形状的颗粒产生了不同的运动速度或轨迹，从而达到了分离的目的。在这里介质既是传递能量的媒介，同时还担负着松散粒群和搬运输送产物的作用。介质在选别
4、过程中处于运动状态，主要的运动形式有：等速的上升流动、垂直的非稳定流动，沿斜面的流动、回转运动等。9改变物质磁性的方法有那些？ 【解】改变物质磁性的方法可分为两类：容积磁性的改变和表面磁性的改变。 容积磁性的改变由以下几种方法：磁化焙烧、热磁法； 表面磁性的改变由以下几种方法：碱浸磁化、疏水磁化、磁种磁化、磁化剂磁化。10什么是还原度？ 【解】在还原焙烧过程中，还原焙烧程度以还原度（R） 表示： R= 式中 FeO还原焙烧矿中FeO的含量, Fe还原焙烧矿中全铁的含量。 赤铁矿的理想还原度为R=42.8%，一般R=38%52%被认为还原较好。11什么是磁场特性？开放磁系与闭合磁系的磁场特性有何
5、区别？ 【解】磁场特性是指磁场的大小及在空间的分布规律。 开放磁系的共同特点是，磁极极性交替同侧排列,磁系极距（两相邻磁极面中点之间的直线距离）较大，磁通经过的空气隙较大，因而磁场强度较低。显然，这类磁系只能用于回收强磁性成分。 闭合磁系的特点是，异性磁极面对面排列, 极距小，即空气隙小，则磁阻小,因而极间磁场强度高。12什么是磁场梯度匹配？ 【解】梯度匹配是指铁磁性钢毛半径a与给料颗粒半径b应有一合适的比值，在此合适比值下，介质丝作用在邻近磁性颗粒上的磁力最大，这种合适的比例关系称为梯度匹配，合适的比值ab可由磁性颗粒在高梯度场中所受的磁力确定。 在梯度匹配时, 磁力与颗粒半径的二次方成正比
6、。由于有效磁力限于颗粒直径范围内, 故钢毛的每个捕收点只能捕收一个匹配颗粒。因此钢毛捕获的磁性颗粒的体积大致与钢毛的体积相同。13简述磁性颗粒在磁选机中分离的两种主要方式。 【解】磁性较强的颗粒与磁性较弱的颗粒在磁选机中的分离主要有两种方式。 一是吸住式，物料给入靠近磁极的区域，较强磁性颗粒受磁极的吸引而吸住在磁极上或紧靠磁极的圆筒上或聚磁介质上，而使之进入磁性产品中，而磁性较弱的颗粒在竟争力的作用下随料浆流或给料输送带进入非磁性产物。 二是吸引式, 物料进入磁选机磁场中, 较强磁性颗粒受磁场吸引, 但又有竞争力作用而不能沉积在磁极上, 只是朝向磁极运动；磁性较弱的颗粒受的竞争力大, 背离磁极
7、运动, 两种不磁性颗粒的运动背道而驰而得到分选。14简述电选分离的基本原理。 【解】电场分选（简称电选） 就是基于被分离物料在电性质上的差别, 利用电选机使物料颗粒带电，在电选机电场中颗粒受电场力和机械力（重力、离心力等） 的作用, 不同电性质的颗粒运动轨迹发生分离而得以使物料分选的一种物理分选方法。 电选过程与电选机的类型有关，应用较多的是高压电晕鼓筒式电选机，其结构示意如图所示。电极由接地圆筒和高压电晕极构成。电晕极为尖形极或细丝极，当电压提高到一定值后会产生电晕放电使颗粒带电。导体颗粒C与圆筒接触，迅速传走电荷，在滚筒离心力作用下，被抛落到导体产品接料斗中；非导体颗粒NC也接触滚筒, 但
8、只传走部分电荷，继续吸于筒面，运转至后方被抛落或用毛刷刷人非导体产品接料斗中；中间导电性颗粒MC落人中间产品斗中。15为什么复合物理场能强化分选效果？ 【解】复合电场为静电场与电晕电场的叠加电场,结合了这两种电场的优点, 既有电晕放电又有静电场, 扩大了导体颗粒与非导体颗粒所受电场力的差别, 即导体颗粒受到背离鼓筒的电场力和非导体颗粒吸筒面的电场力都较前两种电场单独使用时大,因而提高了分选效果。16有关复合力场的计算分析通常采用什么方法？【解】各种物理场都可以用微分方程来描述，其求解方法有解析解法和数值解法两大类。解析解法需要掌握有关领域的系统知识和较深的数学理论，比较简单的物理场可以用解析法
9、求出精确解，复杂的问题只能用数值解法求解。第7章矿物加工药剂1.什么是表面活性剂？ 【解】溶质加入到溶剂中可使其表面张力发生变化，有三种情形：有的物质如强电解质等物质使溶剂表面张力升高，有的物质如低碳醇等有机化合物使溶剂表面张力逐渐降低，另一些物质如油酸钠在其加入少量时会使溶剂表面张力急剧下降，但降到一定程度后便下降得很慢，或不再发生变化，并可能出现表面张力的最低值。通常，把能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性（对此溶剂而言）。而具有表面活性的物质称为表面活性物质。少量物质即能明显降低溶剂的表面张力，而且在某一浓度下表面张力曲线出现水平线，这类物质称为表面活性剂。 2.表面活性剂有何主要用途
10、？浮选表面活性剂主要有哪些？ 【解】表面活性剂主要有润湿、增溶、起泡、乳化、分散和去污作用。浮选表面活性剂，根据其用途并结合药剂的属性以及解离性质等，分为捕收剂、起泡剂两大类。 作为捕收剂的这类浮选表面活性剂，其极性基（亲固基）以羧酸基及胺基为主。这类药剂对矿物晶格表面有O原子的氧化物矿物有选择性捕收作用，同时也有较强的起泡性。 作为起泡剂的浮选表面活性剂，极性基通常是羟基OH、醚氧基O等，一般用异构烷基、萜烯基、苯基和烷氧基作烃基，碳原子数多在69个左右。 3.异极性浮选捕收剂的结构有何特点？主要有哪些类型？ 【解】它们的分子结构类似于表面活性剂，均由非极性的亲油（疏水）基团和极性的特定亲固
11、基团构成，形成既有亲固性又有亲油（疏水）性的所谓“双亲结构”分子。异极性浮选捕收剂的疏水基通常是26个碳原子的脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基，常写成R；异极性浮选捕收剂的亲固基团中的亲固原子一般为S，这类药剂对矿物晶格表面有S原子的硫化矿物有选择性吸附捕收作用。主要有硫代化合物、硫代化合物的酯、多硫代化合物。 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
12、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
13、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
14、，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
15、=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。Langmu
16、ir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 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
17、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。 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 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。 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
18、化学活性基时）常为主要作用方式。 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
19、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电
20、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8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
21、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】树脂颗粒 离子交
22、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。 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 。 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。 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。 温度 溶液的温度提高，扩散速度加快，因而交换速度也增加。 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
23、的扩散速度特别慢。 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第9章粉体制备微细颗粒、纳米颗粒、粉体颗粒一般是如何划分的？ 【解】微细颗粒：105 107的颗粒； 纳米颗粒：107109的颗粒； 粉体颗粒：103105 的颗粒；2.纳米颗粒的纳米效应包括哪些方面？为什么纳米颗粒具有这样的特殊效应？ 【解】纳米颗粒的纳米效应： （1）表面效应：纳米颗粒尺寸小，表面大，位于表面的原子占相当大的比例；表面原子的影响不能够忽略，所以纳米颗粒具有高的比表面积和比表面能，会使纳米颗粒表面成为极活泼的表面，大
24、大增强了纳米颗粒的活性和化学反应性； （2）体积效应：纳米颗粒体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小。因此，许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积效应； （3）小尺寸效应：当纳米颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米颗粒表面层附近原子密度减小，这将导致声、光、电磁、热力学等特性均会出现新的小尺寸效应； （4）量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最
25、低未被占据的分子轨道能级，以及能隙加宽而发生发光带或吸收带由长波长移向短波长的“蓝移”现象； （5）宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力。3.为什么纳米颗粒具有特殊吸附行为、特殊化学反应活性和催化性质？ 【解】纳米颗粒因其粒径小，比表面积大，表面原子数多及表面原子配位不饱和性导致大量的悬空键和不饱和键存在，使得纳米颗粒的具有特殊吸附行为，特殊化学反应活性和催化性质。4.超细颗粒和纳米颗粒有哪些方面的应用？ 【解】超细颗粒应用：一般可以利用其熔点降低、烧结温度降低、溶解度增大、反应能力提高及催化活性增大等特性，以强化和加速生产过程的进行，并改善产品性能。纳米颗粒应用：（1）在复合材料中使
26、用纳米颗粒，组成微复合材料或纳米级复合材料，使复合材料的性能显著得到加强；（2）将刚生成的纳米颗粒与气体混合，从运送管末端的喷嘴喷出到基板上，即可形成致密的薄膜；（3）近年纳米颗粒已推广到医疗中使用。将铁纳米颗粒和药物混在一起，用对身体适应性良好的高分子包裹，成为微胶囊。经过血管向体内投放这种药物，然后从体外对微胶囊进行磁控制，将药物引到选择性疾病的部位；（4）用纳米颗粒检测细胞活性。5.粉体的物理制备方法主要有哪些？ 【解】粉体的物理制备方法：机械粉碎法，蒸发凝聚法，离子溅射法，冷冻干燥法，火花放电法，活化氢熔融反应法等。6.粉体的化学合成法主要有哪些？ 【解】粉体的化学合成法：气相法包括气
27、相化学反应法（气相分解法，气相合成法），激光诱导气相化学反应法，等离子体加强气相化学反应法；液相法包括沉淀法（共沉淀法，均匀沉淀法，水解沉淀法），水热合成法，喷雾热解法（喷雾干燥法，喷雾水解法，喷雾焙烧法，喷雾燃烧法），溶胶凝胶法，射线辐照法电子辐照法，相转移法；固相法包括化合或还原化合法，制取硼化物的碳化硼法，自蔓延高温合成法，固相热分解法。7.试比较粉体的物理制备方法于化学合成法的特点和应用？ 【解】粉体的化学合成是从物质的原子、离子或分子入手，经过化学反应形成晶核以产生晶粒，并使晶粒在控制之下长大到其尺寸达到要求的大小。化学合成粉体的优点是能得到极微细的颗粒，即纳米颗粒，且颗粒尺寸比较均匀，颗粒的纯度高；其不足之处是制备过程比较复杂，产量较低，成本较高。物理方法制备粉体主要涉及到蒸发、熔融
