资源加工学答案.doc 47页

'第1章  资源加工学概述习题解答    1．简述从选矿学、矿物加工学到资源加工学三者之间的发展关系。   【解】资源加工学是由传统的选矿学、矿物加工学发展演变形成的新的学科体系。    研究手段    选矿学是用物理、化学的方法，对天然矿物资源（通常包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等）进行选别、分离、富集其中的有用矿物的科学技术，其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。    矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的，是用物理、化学的方法，对天然矿物资源进行加工（包括分离、富集、提纯、提取、深加工等），以获取有用物质的科学技术。其目的已不单纯是为其它行业提供合格原料，也可直接得到金属、矿物材料等。    资源加工学是根据物理、化学原理，通过分离、富集、纯化、提取、改性等技术对矿物资源、非传统矿物资源、二次资源及非矿物资源进行加工，获得其中有用物质的科学技术    研究对象    传统选矿学、矿物加工学的研究对象均以天然矿物资源为主。    资源加工学的研究对象涉及以下几方面：    （1）矿物资源。包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等；    （2）非传统矿物资源。包括：    ①工业固体废弃物：冶炼化工、废渣、尾矿、废石。    ②海洋矿产：锰结核、钴结壳、海水中金属、海底热液硫化矿床。③盐湖与湖泊中的金属盐、重金属污泥。    （3）二次资源。包括：    ①废旧电器：电视机、冰箱、音响等。    ②废旧金属制品：电缆、电线、易拉罐、电池等。    ③废旧汽车。    （4）非矿物资源。城市垃圾、废纸、废塑料、油污水、油污土壤等。    2．资源加工学学科包括那些领域？它的学科基础及与相邻学科的关系如何？    【解】学科领域    资源加工学包括四大学科领域：    矿物加工（MineralProcessing）；矿物材料加工（MineralMaterialProcessing）；二次资源加工（SecondaryMaterialProcessing）；金属提取加工（MetalMetallurgical Processing）。可简称为4-MP。矿物加工是根据物理、化学原理对天然矿物资源进行加工，以分离、富集有用矿物；矿物材料加工是根据物理、化学原理，对天然及非传统矿物资源进行分离、纯化、改性、复合等加工，制备功能矿物材料；    二次资源加工是根据物理、化学原理，对二次资源进行加工，分离回收各种有用物质；    金属提取加工是根据物理、化学原理，对各种资源进行化学溶出、生物提取、离子交换、溶剂萃取等加工，以获取有价金属。    学科基础    资源加工过程中物料的碎解、分离、富集、纯化、提取、超细、改性、复合等过程，涉及矿物学、物理学、化学与化学工程、冶金工程、材料科学与工程、生物工程、力学、采矿工程及计算机技术等多学科领域，体现不同的学科基础，形成不同的研究方向。    ①工艺矿物学。与矿物学、岩石学的交叉，研究资源物料组成的分析、鉴别、表征，物料的基本物理、化学特性，为“加工”提供基本信息；    ②粉碎工程。以岩石力学、断裂力学、晶体化学为基础，对所处理资源进行选择性碎解，解离或进行超细加工；   ③重力场、流体力场中的分离。以流体力学、流体动力学为基础，根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异，分离、富集不同物料。如黑钨矿与石英的分离，聚氯乙烯和聚乙烯的分离，城市垃圾中重物料与轻质物料的分离，铜线与橡胶的分离等。    ④电磁场中的分离。以电磁学、静电学为基础的磁力分选和静电分选，根据所处理物料的磁性质或导电性的差异，分离不同物料。如磁性矿物与非磁性矿物的分离，导电矿物与非导电矿物的分离，磁性炭粉与废纸的分离，红血球与白血球的分离，带电塑料与不带电塑料的分离，铜线与铝线的分离等。    ⑤浮选。是资源加工中最重要的技术，可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源，涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉研究领域。如硫化矿及非硫化矿的浮选、废纸及废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水及油污土壤处理等。    ⑥生物提取。涉及生物工程、冶金反应工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科，主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源，直接从这些资源中提取有价金属。如铜、金矿的生物堆浸、地下溶浸，重金属污泥、海洋锰结核的处理等。    ⑦化学分离。包括溶剂萃取、离子交换、膜分离、化学浸出等，涉及化学与化学工程、冶金反应工程等。处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。    ⑧化学合成。涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域，包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料，矿物——聚合物复合材料等。    ⑨表面改性。通过表面化学反应、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物表面进行化学处理、制备功能矿物材料，涉及化学工程与材料科学与工程领域。    ⑩聚集与分散。细颗粒的聚集与分散，矿物胶体体系的稳定与分散，溶剂萃取，球团、型煤、水煤浆制备等。涉及表面化学、颗粒学等领域。   资源加工过程计算机技术。涉及计算机科学与技术、自动控制等领域。研究资源加工过程的数学模型、仿真、优化与自动控制。    3．资源加工学的研究对象及研究方向有那些？    【解】资源加工学的研究对象涉及以下几方面：    （1）矿物资源。包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等；    （2）非传统矿物资源。包括：    ①工业固体废弃物：冶炼化工、废渣、尾矿、废石。    ②海洋矿产：锰结核、钴结壳、海水中金属、海底热液硫化矿床。    ③盐湖与湖泊中的金属盐、重金属污泥。    （3）二次资源。包括：    ①废旧电器：电视机、冰箱、音响等。    ②废旧金属制品：电缆、电线、易拉罐、电池等。    ③废旧汽车。    （4）非矿物资源。城市垃圾、废纸、废塑料、油污水、油污土壤等。研究方向    ①工艺矿物学。与矿物学、岩石学的交叉，研究资源物料组成的分析、鉴别、表征，物料的基本物理、化学特性，为“加工”提供基本信息；    ②粉碎工程。以岩石力学、断裂力学、晶体化学为基础，对所处理资源进行选择性碎解，解离或进行超细加工；    ③重力场、流体力场中的分离。以流体力学、流体动力学为基础，根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异，分离、富集不同物料。如黑钨矿与石英的分离，聚氯乙烯和聚乙烯的分离，城市垃圾中重物料与轻质物料的分离，铜线与橡胶的分离等。    ④ 电磁场中的分离。以电磁学、静电学为基础的磁力分选和静电分选，根据所处理物料的磁性质或导电性的差异，分离不同物料。如磁性矿物与非磁性矿物的分离，导电矿物与非导电矿物的分离，磁性炭粉与废纸的分离，红血球与白血球的分离，带电塑料与不带电塑料的分离，铜线与铝线的分离等。    ⑤浮选。是资源加工中最重要的技术，可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源，涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉研究领域。如硫化矿及非硫化矿的浮选、废纸及废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水及油污土壤处理等。    ⑥生物提取。涉及生物工程、冶金反应工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科，主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源，直接从这些资源中提取有价金属。如铜、金矿的生物堆浸、地下溶浸，重金属污泥、海洋锰结核的处理等。    ⑦化学分离。包括溶剂萃取、离子交换、膜分离、化学浸出等，涉及化学与化学工程、冶金反应工程等。处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。    ⑧化学合成。涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域，包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料，矿物——聚合物复合材料等。    ⑨表面改性。通过表面化学反应、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物表面进行化学处理、制备功能矿物材料，涉及化学工程与材料科学与工程领域。    ⑩聚集与分散。细颗粒的聚集与分散，矿物胶体体系的稳定与分散，溶剂萃取，球团、型煤、水煤浆制备等。涉及表面化学、颗粒学等领域。    资源加工过程计算机技术。涉及计算机科学与技术、自动控制等领域。研究资源加工过程的数学模型、仿真、优化与自动控制。    4．资源加工学在国民经济建设中的地位和作用如何？    【解】矿物资源是人类社会发展和国民经济建设的重要物质基础，矿业是国民经济的基础产业，是人类社会发展的前提和动力。从石器时代到青铜器、铁器时代，到煤、石油、天燃气、原子能的利用，人类社会生产的每一次巨大进步，都伴随着矿物资源利用水平的飞跃发展，矿物资源是冶金、化工、航天、建材、电力、轻工、核工业等行业的主要原料来源。虽然矿业在国内生产总值（GDP）中所占比重很小，但它作为基础产业支撑着其它行业生产对原料的需求。在世界上，90%以上的能源、80%以上的工业原料和70%以上的农业生产资料来自矿产资源。    随着天然矿物资源地不断被开发利用，天然矿物资源量逐步减少，而人口增长、社会发展，对资源的需求又不断增大，因此，必须寻找开发利用新的资源。非传统矿物资源、二次资源、非矿物资源必将成为未来人类社会发展的重要资源，对这些资源的加工利用，不仅可以满足人类社会发展对资源的需求量的增加，还可减少环境污染，促使国民经济持续、快速、健康发展。 第2章  物料的基本物理化学特性习题解答    1．什么是矿石、矿物、岩石？三者关系如何？    【解】矿物（Mineral）是指：由地质作用所形成的结晶态的天然化合物或单质，他们具有均匀且相对固定的化学成分和确定的晶体结构；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。    岩石（Rock）是天然产出的由一种或多种矿物（包括火山玻璃、生物遗骸、胶体）组成的固体集合体。    矿石（Ore）指天然产出的由一种或多种能被利用的矿物组成的固体集合体。一般由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。    2．二次资源包含哪些物料？    【解】二次资源是指人类社会活动（生产和生活）产生的含有有价成份并有回收再利用的经济或环保价值的废弃物料，或称可再生资源。主要包括废旧电器（如电视机、电冰箱、音响等）；废旧金属制品（如电缆、电线、易拉罐和电池等）；废旧机器、废旧汽车；工厂“三废”（废渣、废液、废气）；生活废物（如垃圾、废纸）等。    3．工艺矿物学研究的内容是什么？    【解】（1）物料的物相组成；    （2）物料中元素赋存状态；    （3）物料中物相嵌布特征；    （4）工艺产品的研究。    4．物料的几何特性包括那三项？    【解】颗粒的几何特征主要包括颗粒的大小、形状、表面积等。    5．物质的磁性可以分为那几类，其磁性强弱如何？    【解】固体物质的磁性可分为五类：逆磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性。 6．简述铁磁质物质的磁化过程。    【解】在磁化磁场的作用下，铁磁质的磁化包括两个过程：畴壁的移动和磁畴的转动。畴壁移动时，与外磁场方向相近的磁畴的体积扩大，其他方向磁畴的体积缩小，以致消失     这一过程，实质上，是畴壁附近的原子磁矩在外磁场的影响下逐渐转向，由体积缩小的磁畴方向转到体积扩大的磁畴方向的结果，壁移所需的外加磁场强度较小，所以在低磁场中，磁化以壁移为主，磁化曲线的OA段为畴壁的可逆位移，即磁场强度减到零时，磁化强度可沿OA曲线回降到零。AB段畴壁的位移是不连续的、跳跃式的、不可逆的。畴壁位移的不可逆性，是由于磁晶中的杂质和晶格缺陷阻碍畴壁的移动，这种阻力相当于一种摩擦力，当畴壁越过这些障碍后，退磁时，它又妨碍畴壁回到原来的位置，因而产生磁滞现象。磁畴转动是磁畴逐渐转到与外磁场方向一致。畴转所需的外磁场强度较高，因此，在较高磁场中，磁化以畴转为主。当所有磁畴都转到外磁场方向时，磁化即达到饱和状态。磁化曲线的BC段是以畴转为主的磁化过程。    7．简述矿物磁性的分类，及其分选特点。    【解】根据磁性，按比磁化率大小把所有矿物分成强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物。    强磁性矿物：这类矿物的物质比磁化率X>3.8×10-5m3/kg（或CGSM制中X>3×10-3m3/g），在磁场强度H0达120kA/m（~1500奥）的弱磁场磁选机中可以回收。属于这类矿物的主要有磁铁矿、磁赤铁矿（γ-赤铁矿）、钛磁铁矿、磁黄铁矿和锌铁尖晶石等。这类矿物大都属于亚铁磁性物质。    弱磁性矿物：这类矿物的物质比磁化率X<7.5×10-6m3/kg～1.26×10-7m3/kg（或CGSM制中X=6×10-4cm3/g～10×10-6cm3/g），在磁场强度H0800kA/m～1600kA/m（10000奥~20000奥）的强磁场磁选机中可以回收。属于这类矿物的最多，如大多数铁锰矿物—赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿、水锰矿、硬锰矿、软锰矿等；一些含钛、铬、钨矿物—钛铁矿、金红石、铬铁矿、黑钨矿等；部分造岩矿物—黑云母、角闪石、绿泥石、绿帘石、蛇纹石、橄榄石、柘榴石、电气石、辉石等。这类矿物大都属于顺磁性物质，也有属于反铁磁性物质。    非磁性矿物：这类矿物的物质比磁化率X=1.26×10-7m3/kg（或CGSM制中X<10×10-6cm3/g），在目前的技术条件下，不能用磁选法回收。属于这类矿物的很多，如部分金属矿物—方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、辉锑矿、红砷镍矿、白钨矿、锡石、金等；大部分非金属矿物——自然硫、石墨、金刚石、石膏、萤石、刚玉、高岭土、煤等；大部分造岩矿物—石英、长石、方解石等。这类矿物有些属于顺磁性物质，也有些属于逆磁性物质（方铅矿、金、辉锑矿和自然硫等）。    8.物质磁化率和物体磁化率两者之间的关系如何？    物质体积磁化率为物质磁化时单位体积和单位磁场强度具有的磁矩    退磁因子不为零的磁化试样的磁化率叫做物体磁化率    物体体积磁化率小于物质体积磁化率，即，    物体比磁化率小于物质比磁化率，即。    9．矿物的电性质有那些？    【解】矿物的电性质是指矿物的电阻、介电常数、比导电度以及电整流性等，它们是判断能否采用电选的依据。    电导率是长1cm,截面积为1cm2的直柱形物体沿轴线方向的导电能力    矿物的电阻是指矿物的粒度d=1mm时所测定出的欧姆数值石墨是良导体，所需电压最低，仅为2800V，以它作为标准，将各种矿物所需最低电压与它相比较，此比值即定义为比导电度    矿物表现出的这种与高压电极极性相关的电性质称作整流性。    10．简述矿物的价键类型及解理面规律。    【解】矿物内部结构按键能可分为四大类：     （1）离子键或离子晶格。    （2）共价键或共价晶格。    （3）分子键或分子晶格。    （4）金属键或金属晶格。    破碎时，矿物沿脆弱面——裂缝、解理面、晶格间含杂质区等处裂开，也会沿应力集中地区断裂。单纯离子晶格断裂时，常沿着离子界面断裂。    其解理面的规律是    （1）不会使基团断裂，如不会使方解石中的拆开；    （2）往往沿阴离子交界面断裂，只有当没有阴离子交界层时，才可能沿阳离子交界层断裂；    （3）当晶格中有不同的阴离子交界层或者各层间的距离不同时，常沿较脆弱的交界层或距离较大的层面间断裂。共价晶格的可能断裂面，常是相邻原子距离较远的层面，或键能弱的层面。    11．简述非极性矿物与极性矿物的矿物内部结构与价键特性    【解】一般来说，矿物内部结构与表面键性有如下关系：    （1）由分子键构成分子键晶体的矿物，沿较弱的分子键层面断裂，其表面是弱的分子键。这类表面对水分子引力弱。接触角都在60°～90°之间，划分为非极性矿物（如石墨、辉钼矿、煤、滑石等）。    (2)凡内部结构属于共价键晶格和离子晶格的矿物，其破碎断面往往呈现原子键或离子键，这类表面有较强的偶极作用或静电力。因而亲水，天然可浮性小。具有强共价键或离子键合的表面的矿物称为极性矿物。    12．矿物表面自由能的数值取决于晶体断裂面的几何形状及表面原子所处的位置在矿物颗粒表面不同的位置：晶面上，棱面上和尖角上的表面张力的关系如何？    【解】表面自由能的数值取决于晶体断裂面的几何形状及表面原子所处的位置。棱边及尖角处的原子的配位数K小于表面平台处的原子配位数，故拥有较大的表面自由能，表现出较强的活性。例如，立方晶格表面上不同位置处的离子结合能[9]分别为：    晶面上            0.0662e2/a    棱边上            0.0903e2/a    尖角上            0.249e2/a    可以预料，不平整的破裂面上，棱边及尖角较多，比平整的破裂面具有更大的活性；再者，晶体破碎得愈细小，它的棱边能、尖角能在表面能中所占的比例亦逐步增大。   15．离子型矿物表面阴阳离子的溶解规律是什么？       【解】对于难溶的氧化物矿物和硅酸盐矿物，表面因吸附H+或OH—而形成酸类化合物，然后部分电离而使表面荷电，或形成羟基化表面，吸附或解离H+而荷电。石英（SiO2）在水中荷电过程可示意如下：    石英破裂：   H+和OH—吸附：    →     电离：   因此，石英在水中表面荷负电。   17．什么是接触角、三相润湿周边？   【解】在一浸于水中的矿物表面上附着一个气泡，当达平衡时气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。在一浸于水中的矿物表面上附着一个气泡，当达平衡时气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。通过三相平衡接触点,固—水与水—气两个界面所包之角（包含水相）称为接触角，以θ表示。   18．如何通过接触角鉴别颗粒表面的润湿性？   【解】在不同矿物表面接触角大小是不同的，接触角可以标志矿物表面的润湿性：如果矿物表面形成的θ角很小，则称其为亲水性表面；反之，当θ角较大，则称其疏水性表面。亲水性与疏水性的明确界限是不存在的，只是相对的。θ角越大说明矿物表面疏水性越强；θ角越小，则矿物表面亲水性越强。   19．简述润湿方程及其物理意义。   【解】 或         上式表明了平衡接触角与三个相界面之间表面张力的关系，平衡接触角是三个相界面张力的函数。接触角的大小不仅与矿物表面性质有关，而且与液相、气相的界面性质有关。凡能引起任何两相界面张力改变的因素都可能影响矿物表面的润湿性。但上式只有在系统达到平衡时才能使用。   20．接触角的测量方法有那些？躺滴法测润湿角应注意什么？   【解】（1）躺滴或气泡法；   （2）  吊片法           （3）水平液体表面法   如果液滴很小，重力作用引起液滴的变形可以忽略，这时的躺滴可认为是球形的一部分。实际固体表面几乎都是非理想的，或大或小总是出现接触角滞后现象。因此需同时测定前进角（θa）和后退角(θr)。对于躺滴法，可用增减液滴体积的办法来测定，增加液滴体积时测出的是前进角,减少液滴体积时测出的为后退角。为了避免增减液滴体积时可能引起液滴振动或变形，在测定时可将改变液滴体积的毛细管尖端插入液滴中，尖端插入液滴不影响接触角的数值第3章  粉碎与分级 习题解答    1．粉碎作用在工业中的主要作用是什么？什么是粉碎比？部分粉碎比和总粉碎比的关系如何？    【解】粉碎作业在这些行业中应用所起的主要作用是：    原料制备 如烧结、制团、陶瓷、玻璃、粉末冶金等部门，要求把原料粉碎到一定粒度供下一步处理、加工之用。    共生物料中有用成分的解离 使共生的有价成分与非有价成分或多种有价成分解离成相对独立的单体，然后选择合适的分离方法分离成各自单独的产品。    增加物料的比表面 增大物料同周围介质的接触面积，提高反应速度，如催化剂的接触反应、固体燃料的燃烧与气化、物料的溶解、吸附与干燥以及强化粉末颗粒流化床的大接触面积传质与传热效率等。        粉体的改性 在新材料，如一些功能材料，复合材料的制造中，就利用了粉碎过程中所产生的机械化学效应,引起的粉末材料的晶体变形和性变来进行表面改性。    便于贮存、运输和作用 如物料需要采用风力或水力输送，食品等以粉状使用。    用于环境保护 如城市垃圾的处理、二次资源的利用中要将它们预先粉碎。    粉碎比：被粉碎物料粉碎前的粒度与粉碎产物粒度的比值。以i表示    i=i1×i2×i3×…×in=Dmax/dmax。    2．粉碎为什么要分段进行？其各段的产品特性如何？    【解】矿石从开采出来到达到选矿要求，其粉碎比在3000～15000；如果是由矿物原料制备超细粉体材料，其粉碎比就更大。由于目前采用的粉碎设备结构上的原因，单靠一台粉碎设备是不可能达到最终粉碎目的的。因此，将原料粉碎到最终产品粒度要通过不同的设备完成，即通常都是分阶段进行的。粉碎各阶段产品粒度特征如表1所示。    表1 粉碎各阶段产品粒度特征阶段给料最大块粒度mm产品最大块粒度mm粉碎比破碎粗碎1500～300350～1003～15中碎350～100100～103～15细碎100～4030～51～20磨矿一段磨矿30～101～0.31～100二段磨矿1～0.31～100超细粉碎0.1～0.0750.075～0.00011～1000超微粉碎0.075～0.0001-0.00011～1000    3．什么是选择性粉碎？它与产品的粒度有何关系？它在矿物加工过程中有什么意义？     【解】力学性质不均匀的物料在细磨过程中强度小的被磨细，强度大的则残留下来，这种现象称选择性粉碎。    随磨矿时间的延长，矿物颗粒变细，软硬两种矿物的平均粒度差变小，磨碎时间足够长时，二者粒度可达到相同；软硬两种矿物小于0.074mm产率差随磨矿时间的延长而减少，而且时间愈长产率差值愈小，即粗磨下选择性磨碎现象显著，而细磨下选择性磨碎现象逐渐减弱。    4．什么是可碎系数？如何用可碎系数判断颗粒的可碎性？    【解】可碎性系数        实践中常以石英作为标准的中硬矿石，将其可碎性系数定为1，硬矿石的可碎性系数都小于1，而软矿石则大于1。    在矿物加工实践中，通常按普氏硬度将岩石分为五个等级，以此来表示岩石破碎的难易程度。详见表2。    表2 岩石破碎难易程度分类硬度等级σp(kg/cm2)普氏硬度系数可碎性系数可磨性系数岩石实例很软<200<21.3～1.42.00石膏、石板岩软200～8002～81.1～1.21.25～1.4石灰石、泥灰岩中硬800～16008～161.01.0硫化矿、硬质页岩硬1600～200016～200.9～0.950.85～0.7铁矿、硬砂岩很硬>2000>200.65～0.750.5硬花岗岩、含铁石英岩    5．物料机械粉碎过程中粉碎机械对物料施力的方式有那些？    【解】物料粉碎是在机械力作用下进行的，任何一种粉碎机械都不只用一种力来完成粉碎过程。根据粉碎机械施力方式差异，粉碎施力种类有挤压、弯曲、剪切、劈碎、研磨、打击或冲击等，如图。对于某一种粉碎设备，多数情况下是以一种施力方式为主，若干种施力方式同时存在，这样有利于提高粉碎效率。     6．简述三种粉碎模型的特征    【解】(1)体积粉碎模型 如图（a），整个颗粒均受到破坏，粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒。随着粉碎过程的进行，这些中间颗粒逐渐被粉碎成细粒。冲击粉碎和挤压粉碎与此模型较为接近。    (2)表面粉碎模型 如图（b），在粉碎的某一时刻，仅是颗粒的表面产生破坏，被磨削下微粉成分，这一破坏作用基本不涉及颗粒内部。这种情形是典型的研磨和磨削粉碎方式。    (3)均一粉碎模型 如图（c），施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏，直接粉碎成微粉成分。    7．简述三个粉碎功能理论的基本内容。 【解】Rittinger的“表面积假说”认为“碎磨过程中所消耗的有用功与表面积成正比，与产品粒度成反比”。这种假说不太符合实际过程。    Kick提出“体积假说”认为：“外力作用于物体时，物体首先发生弹性变形，当外力超过该物体的强度极限时该物体就发生破裂，故破碎物料所需的功与它的体积大小有关”。这种假说适合于解释物料的粗碎过程。    综合以上两种假说Bond推出了“裂纹假说“，他认为：“物料在破碎时外力首先使其在局部发生变形，一旦局部变形超过临界点时则产生裂口，裂口的形成释放了物料内的变形能，使裂纹扩展为新的表面。输入的能量一部分转化为新生表面积的表面能，与表面积成正比；另一部分变形能因分子摩擦转化为热能而耗散，与体积成正比。两者综合起来，将物料粉碎所需要的有效能量设定为与体积和表面积的几何平均值成正比”。该假说接近于符合一般的粉碎过程，长期以来用于指导粉磨工艺和设备的研究，但至今没有从粉体特性和能量输入方面作出合理的科学解释。    8．什么是功指数？    【解】                   （1）    式中，F、P——给料及产品中80%通过的方形筛孔的宽度（微米）    W——将一短吨（907.185kg）给料粒度为F的物料粉碎到产品粒度为P时所消耗的功；    Wi——功指数，即将“理论上无限大的粒度”粉碎到80%通过0.01mm筛孔宽（或65%通过0.075mm筛孔宽）时所需的功。    9．什么是助磨剂？对助磨剂有什么要求？简述助磨剂的助磨机理。    【解】在粉碎作业中，能够显著提高粉碎效率或降低能耗的化学物质称为助磨剂。    从化学结构上来说，助磨剂应具有良好的选择性分散作用；能够调节料浆的粘度；具有较强的抗Ca＋2、Mg+2的能力;受pH的影响较小等等。也即助磨剂的分子结构要与磨矿系统复杂的物理化学环境相适应。    对于助磨剂的助磨作用机理，主要提出了两种学说。一是“吸附降低硬度”学说：助磨剂分子在颗粒上的吸附降低了颗粒的表面能或者引起近表面层晶格的位错迁移，产生点或线的缺陷，从而降低颗粒的强度和硬度，促进裂纹的产生和扩展：二是“料浆流变学调节”学说：助磨剂通过调节浆料的流变学性质和颗粒的表面电性等，降低浆料（如矿浆）的粘度，促进颗粒的分散，从而提高浆料的可流动性，阻止颗粒在研磨介质及磨机衬板上的粘附以及颗粒之间的团聚。    10．什么叫分级？分级的方式有那些？    【解】分级是将粒度不同的混合物料按粒度或按在介质中沉降速度不同分成若干粒度级别的过程。因此分级是物料按粒度分离的一种形式。根据分级的原理、设备及分级介质的不同，分级的方式有筛分分级、水力分级和气流分级。    11.筛分作业的形式或作用有那些？     独立筛分——当筛分产品作为最终产品供给用户使用时；    准备筛分——当筛分作业是为下一道工序提供不同粒级的原料时；    辅助筛分——当筛分与粉碎设备配合使用时；    预先筛分——当筛分作业用于粉碎前将粒度合格的物料预先分出时；    检查筛分——筛分作业用于控制粉碎产品粒度时。    筛分作业还可用于物料的脱水或分离矿浆，如选煤和洗矿的脱水及重介质选矿产物脱除介质等。在某些情况下，由于筛分物料的性质差别，筛分还可起到分选某些有用成分的作用，这种筛分称为选择筛分。    12．什么是筛分分析、标准筛、基筛、筛比筛序?    【解】筛分分析是将物料样品通过一系列不同筛孔的标准筛，筛分成若干个粒级，求得以重量百分数表示的粒度分布。标准筛是由一套筛孔大小有一定比例的、筛孔孔径和筛丝直径都按标准制作的筛子。标准筛筛孔尺寸有规律按一定比例逐渐变化构成筛序。各国都制定了不同的标准筛系列，常用的是国际标准筛和泰勒标准筛。标准筛由“基筛”和“筛比”两个参数决定，基筛是指作为基准的筛子，    13.工业用筛的种类有那些？各有和特点？    工业用筛大致上分振动筛和摆动筛两类。前者筛面有垂直振动运动，振动数在600r/min以上。后者的摆动方向沿筛面，摆动数在400r/min以下。图3-6为典型的振动形式。通常，附着性较差的毫米级粗料用振动筛，附着性较强0.5m以下的物料用摆动筛。    14．何谓难筛粒，易筛粒？他们在筛分过程中的行为如何？    【解】物料粒度小于筛孔的3/4的颗粒容易透过筛孔，被称为易筛粒；而大于筛孔3/4的颗粒，因透筛困难，称为难筛粒。在松散物料的筛分过程中，筛分开始后，易筛粒很快通过筛孔，此时筛分效率很高；随着筛分时间的延长，筛面上的易筛粒愈来愈少，以至只有难筛粒存在时，筛分效率就愈来愈低了    15．什么是总筛分效率、部分筛分效率？如某一单层筛按原料计的生产能力为8吨/小时，该原料的粒度-15mm～+0mm，其中-6mm～+0mm粒级含量为68％，-2mm～+0mm粒级含量为38％，当用筛孔为6mm的筛网筛分后，筛上产品中-6mm粒级含量为4％，-2mm粒级含量为0.3％，求这两个粒级的筛分效率。    【解】用小于筛孔的所有物料来计算筛分效率，其结果称总筛分效率；只用小于筛孔物料的个别粒级或几个粒级计算，则称为部分筛分效率。    由筛分效率计算式：         对于-6mm～+0mm粒级的筛分效率：    α1＝68、β1＝100、1＝4    代入计算式，可求得：E1＝98.03%     对于-2mm～+0mm粒级的筛分效率：    α2＝38、β2＝未知、2＝0.3    由筛分过程筛下产物产率不变之关系，即    可求得：β2＝56.85    代入计算式，可求得：E2＝99.73%。    16．什么是水力分级，它有哪几种形式？    【解】水力分级中分级介质的运动有三种形式：    （1）介质的流动方向与颗粒沉降方向相反的垂直上升介质流；    （2）水平介质流；    （3）旋转介质运动流。    17．什么是粒度分布曲线？如何用粒度分布曲线确定分级粒度和评判分级效果？    【解】以粒度为横坐标，各粒级在粗粒级或细粒级中的分配率为纵坐标，绘出的表示分级效果的曲线称为分配曲线。分配率50%所对应的粒度即为分级粒度，称为d50。曲线越陡表示分级效率越高    利用分离曲线确定分离粒度是国内外广泛使用的方法，并可用偏差EP表示分级效率                                          （1）    式中d75，d25——分别为分配率75%和25%所对应的粒度。    显然，EP值越小，表明分级效率越高。    18．简述分级效率及其意义。    【解】综合分级效率ηf反映了产物在质（纯度）、量（回收率）两方面提高的幅度。ηf被定义为：实际被有效分级的细颗粒量P与理想条件下被分离的细颗粒量P0之比，用百分数表示。         式中第一项是细粒级产品中细粒的回收率，第二项是粗粒在细粒级产品中的回收率。可见，综合分级效率ηf也可以说是细粒级产品中细粒的回收率与细粒级产品中粗粒回收率的差值。细粒级产品中粗粒的回收率表示粗颗粒的混入对溢流产物质量降低的影响。    19．粉碎产品粒度特性主要有那些内容？    【解】粉碎产品的粒度大小及其分布是粉碎产品的重要性能指标；所谓粒度分布即粉体中各粒度区间的颗粒含量占总量的比例。    20．描述产品粒度分布有那些方式？    【解】累积分布和分布密度。    ①列表法；②图示法；(3) 特性函数法    21．在相同条件下用同一磨机分别磨细同样重量的标准矿石和待测矿物，已知待测矿石的F1＝1000微米，P1＝120微米，标准矿石为：F2＝1130微米，P2＝133微米，Wi2＝19.5kWh/st，试求待测矿石的功指数。    【解】根据BOND磨矿能耗模型：         式中，F、P——给料及产品中80%通过的方形筛孔的宽度（微米）    W——将一短吨（907.185kg）给料粒度为F的物料粉碎到产品粒度为P时所消耗的功；    Wi——功指数，即将“理论上无限大的粒度”粉碎到80%通过0.1mm筛孔宽（或65%通过0.075mm筛孔宽）时所需的功。    在相同条件下用同一磨机分别磨细同样重量的标准矿石和待测矿物时，消耗的总能量相同，即W1＝W2        已知：待测矿石的F1＝1000微米，P1＝120微米，标准矿石为：F2＝1130微米，P2＝133微米，Wi2＝19.5kWh/st，    将以上数据代入上式，可求待测矿石的功指数    Wi1=18.6kWh/st。    22．试根据某矿石可碎矿产品的筛析结果（如下表），绘制正累积和负累积粒度曲线，并根据所绘曲线查出：-5mm的重量百分含量，+3mm的重量百分含量，-7mm～+5mm粒级的重量百分率，产品的最大粒度。粒级/mm重量/g频率分布/%累积分布累积筛余％累积筛下％-10+83015.01585-8+64020.03565-6+46030.06535-4+23015.08020-2+04020.01000合计200100//    【解】将计算结果填入表中，并以粒度为横坐标，累积产率为纵坐标，可得该物料的累积粒度分布曲线，如图。     根据累积粒度分布曲线，可求得各粒度或粒级下的分布率：    -5mm的重量百分含量为50%，    +3mm的重量百分含量75%，    -7mm～+5mm粒级的重量百分率＝75%－50%＝25%，    产品的最大粒度为累积筛下分布95%时所对应的粒度，从图中可以看出，此物料的最大粒度为9.2mm。第4章  颗粒在流体中的运动习题解答    1．什么是体积分数、质量分数？两者的关系如何？已知石英与水的密度分别为2650kg/m3和1000kg/m3，将相同质量的石英砂和水配置成悬浮液，求悬浮液的质量分数、体积分数、物理密度和黏度？        【解】悬浮体的体积分数ΦB（旧称容积浓度λ）是指悬浮体中固体颗粒（或气泡、液滴）的体积占有率，它是无量纲数，数值上等于单位体积的悬浮体中固体颗粒（或气泡、液滴）占有的体积。悬浮体的质量分数wB（旧称重量浓度C）是指悬浮体中固体颗粒的质量占有率，它也是无量纲数。若颗粒和流体的密度分别用δ和ρ表示，体积分数ΦB与质量分数wB有下面的关系：             已知δ=2650kg/m3和ρ=1000kg/m3，设石英砂和水的质量都是W，则有                        故质量分数、体积分数、物理密度和黏度分别为0.5000、0.2740、1452kg/m3和2.2902μ。    2．牛顿流体和非牛顿流体的有效黏度和微分黏度有何特点？什么叫屈服切应力？哪些非牛顿流体的流变特性可用幂律模型描述？幂律模型中的参数K和n有何物理意义？    【解】有效粘度是流变曲线上指定点到原点的直线斜率；微分粘度是流变曲线上指定点的切线斜率。牛顿流体的有效黏度等于微分黏度，并且都是常数；宾汉流体，微分粘度为常数，但有效黏度不为常数，并且有效黏度大于微分黏度，当剪切速率趣近于零时有效黏度变为无穷大；假塑性流体的有效黏度大于微分黏度；胀塑性流体的有效黏度小于微分黏度；屈服假塑性流体与宾汉流体有些类似，只是微分黏度不是常数。       宾汉认为，当悬浮液的浓度大到其中的颗粒互相接触之后，就有塑性现象发生，欲使系统开始流动，施加的剪切力必须足以破坏使颗粒形成的网架结构，这个刚好能够破坏颗粒网架结构的切应力就是屈服切应力。       假塑性流体（包括胀塑性流体）的流变特性可用如下幂律模型描述：        幂律模型中的参数K也是流体黏性的量度，它不同于黏度，流体越黏，K值越大；指数n是液体非牛顿性的量度，n值与1相差越大，则非牛顿性越显著；对于假塑性流体的n<1（对于胀塑性流体n>1）。    3．什么是自由沉降？什么是干涉沉降？    【解】颗粒在流体中沉降时，若不受周围颗粒或容器壁干扰，称为自由沉降。颗粒在有限空间中的沉降称之为干涉沉降。矿物加工中粒群在矿浆中的沉降就是典型的干涉沉降，球体在窄管中的沉降也是干涉沉降。    4．已知石英与水的密度分别为2650kg/m3和1000kg/m3，水的运动黏度为1.007x10-6m2/s，求直径为0.2mm的球形石英颗粒在水中的自由沉降速度、雷诺数和阻力系数？    【解】已知δ=2650kg/m3、ρ=1000kg/m3、ν=1.007x10-6m2/s和d=0.0002m，则               先试用通用公式计算：             雷诺数小于5000，符合通用公式的要求，可进一步计算阻力系数：        答：直径为0.2mm的球形石英颗粒在水中的自由沉降速度、雷诺数和阻力系数分别为0.02415m/s、4.796和2.904。    5.已知煤与水的密度分别为1350kg/m3和1000kg/m3，水的运动黏度为1.007x10-6m2/s,测得某个球形煤粒在水中的自由沉降速度为0.02415m/s，求煤粒的直径？    【解】已知δ=1350kg/m3、ρ=1000kg/m3、ν=1.007x10-6m2/s和V0=0.02415m/s，则                计算雷诺数：         雷诺数小于5000，处于通用公式适用范围，求出的结果可用。    答：煤粒的直径为0.4805mm。    (比较4、5题可知，沉降速度相等的煤与石英颗粒的直径比为0.4805/0.2=2.4025倍,这个比值就是自由沉降的等降比)    6．已知球形石英颗粒的直径为0.2mm，密度为2650kg/m3，某液体的密度为980kg/m3，用落球法测量该液体的粘度时，测得球形石英颗粒的自由沉降速度为0.01m/s，请运用（4-23）和（4-31）式推导出求粘度的计算公式，并计算该液体的动力粘度和运动粘度。    【解】已知δ=2650kg/m3、ρ=980kg/m3、d=0.0002m和V0=0.01m/s，由：        可推导出        即          由（4-31）式        可推导出        因Re=ρdV0/μ,进一步可推导出        即             答：该液体的动力黏度和运动黏度分别为3.172X10-3Pa.s和3.237X10-6m2/s。    7．干涉沉降实验测得悬浮体的体积分数为0.4时,上升水流速度为0.0065m/s，体积分数为0.2时,上升水流速度为0.0205m/s,求干涉沉降速度公式中V0与n的值。    【解】已知ΦB1=0.4、Vh1=0.0065m/s、ΦB2=0.2和Vh2=0.0205m/s，将（4-50）式两边取对数并代入已知    条件，得到下面的二元一次联立方程组：        两式相减可解出n为        再从联立方程组中的任何一个方程可解出V0，即        答：干涉沉降速度公式中V0与n的值分别为0.04998m/s与3.993。    8．假定某种物料的n值服从（4-52）式，当雷诺数为10时,干涉沉降的n值为3.46；当雷诺数为100时,干涉沉降的n值为2.89；当雷诺数为50时,干涉沉降的n值为多少？（取k=4.53）       【解】已知Re1=10、n1=3.45、Re2=100、n2=2.89和Re3=50，从（4-53）式计算斜率m1、m2和m3，即        将（4-52）式改写并代入已知条件，得到下面的二元一次联立方程组：        两式相减可解出b为        再从联立方程组中的任何一个方程可解出a，即        从（4-52）式可求出n3，即         答：当雷诺数为50时,干涉沉降的n值为3.051。    9．已知石英与水的密度分别为2650kg/m3和1000kg/m3，水的运动黏度为1.007x10-6m2/s,用直径为0.0005m的球形石英粒群与水配制成容积浓度为0.4的悬浮液，请估算球形石英粒群的干涉沉降速度（取k=4.53，ψt=0.11，nS=4.65)。    【解】已知δ=2650kg/m3、ρ=1000kg/m3、ν=1.007x10-6m2/s、d=0.0005m、ΦB=0.4，则            先试用（4-37）通用公式计算：            雷诺数小于5000，符合通用公式的要求。    用（4-53）式计算瑞利曲线的斜率：        用（4-51）式计算n值：        则        答：球形石英粒群的干涉沉降速度为0.01423m/s。    10．在20℃的水中，空气气泡非常慢地形成，试求在下列条件下，当形成的气泡分离出来时的直径：       （1）气泡是在不润湿的孔口的上表面生成的，孔口半径分别为0.1mm、0.5mm、1mm和2mm；       （2）气泡在孔口润湿表面的孔中形成，接触角分别为30º、60º、90º、及120º。    【解】水的表面张力取为σ=0.07N/m，水的密度取为ρ=1000kg/m3。     （1）   已知孔口直径D1=0.2mm、D2=1mm、D3=2mm和D4=4mm,由于20℃的水表面张力σ=72.75mN/m，水的密    度ρ＝kg/m3，气泡的密度δ＝2kg/m3，g＝9.8m/s2，则用（4-64）式计算d值：    同理算得d2=3.1mm、d3=3.9mm和D4=4.9mm。    （2）   已知1＝30º，2＝60º，3＝90º和4＝120º，在孔口润湿表面中，结合  （1）中已知，用（4-68）式计算d值：     同理算得d2=3.4mm、d3=5.1mm和D4=6.8mm。    答：（1）孔口半径分别为0.1mm、0.5mm、1mm和2mm时，形成的气泡分离出来时的直径分别为d1=1.8mm，    d2=3.1mm、d3=3.9mm和D4=4.9mm。    （2）接触角分别为30º、60º、90º、及120º时，形成的气泡分离出来时的直径分别为d1=1.7mm，d2=3.4mm、    d3=5.1mm和D4=6.8mm。    11．一个盛有0.01m3水的搅拌桶，电机搅拌功率为1kw，求水中平衡气泡的直径。    【解】已知功率P=1000w和水的体积V=0.01m3,表面张力受水中的药剂与杂质的影响很大,参考12题提供的水    的数据，计算取水的表面张力σ=0.07N/m,水的密度取ρ=1000kg/m3,    则        用欣兹（HinZe）公式(4-69)估算气泡的尺寸，即                        答：水中平衡气泡的直径为0.3693mm。    12．已知水的表面张力为0.07N/m，密度为1000kg/m3,动力黏度为0.001 Pa·s，试估算等价半径    为2mm、5mm和20mm空气气泡在水中的上升速度。    【解】已知σ=0.07N/m、ρ=1000kg/m3、μ=0.001Pa·s、Rb1=0.002m、Rb2=0.005m和Rb3=0.020m,根据    （4-79）式、（4-80）式和表4-3中的气泡上升速度公式，有        则                 由（4-81）式得        先试用表4-3中Ⅲ区的公式计算Rb1=0.002m的气泡上升速度                Reb和G2都满足Ⅲ区的条件，结果正确。    再用表4-3中Ⅳ区的公式计算Rb2=0.005m的气泡上升速度,改用更精确的系数1.53代替1.18得                Reb和G2都满足Ⅳ区的公式的条件,结果正确。    要用(4-78)式计算Rb2=0.02m的气泡上升速度,即        该结果与图4-12比较是吻合的,证明了哈马赛在Ⅳ区给出的常数值是正确的。     答：等价半径为2mm、5mm和20mm空气气泡在水中的上升速度分别为0.2526m/s、0.2476m/s和0.4427m/s。    13．简述流体中气泡的形成方式，以及颗粒与气泡的碰撞与黏结机理。    【解】流体中气泡的形成方式有两种：一、孔口产生气泡（液滴）。在静止流体中，将圆形孔口朝上低速吹出气体，近似于球形的气泡附着在孔口上,当通过孔口的气体流率增加时，由于气泡达到某尺寸后，离开孔口需要有一定的时间，因此气泡尺寸是增大的。二、从液体中析出气泡。气泡也能由围绕液体的蒸发或溶解在液体中的气体（如啤酒、汽水、香滨酒等）的释放而形成。这些气泡几乎总是在核心的周围形成。     此外，在强迫对流或机械搅拌系统中，气泡的尺寸由剪切应力确定，这些应力既影响气泡离开形成点的气泡尺寸，也影响在流场中静止的最大的气泡尺寸。    矿粒与气泡的碰撞与粘附可从物理和化学两方面进行机理分析：    （1）物理机理    物理机理包括感应时间、动接触角、动量等因素。    a)感应时间是指矿粒突破气泡的水层而相互接触这段时间。克拉辛认为，颗粒愈大，所需感应时间愈长，感应时间过长则较难浮。爱格列斯曾以此评判药剂作用及可浮性。    b)动接触角是指在惯性冲击作用下，气泡弹性变形，矿粒回跳并粘附所形成的角度。菲力波夫曾求出不同粒度矿粒所需的动接触角： 200微米的矿粒为0.7°，而1微米的需1.7°，并且推断细泥难浮的原因是由于所需动接触角较大。    c)动量机理是克拉辛首倡，他认为粗粒动量大，容易突破水化膜而粘附，细粒动量小不易突破水化膜，故粘附概率也小。       （2）化学机理    化学机理包括吸附速率，矿粒表面寿命，表面能、溶解度、吸附罩盖度等因素。    a）吸附速率：指药剂向矿粒吸附的速率,药剂从溶液中扩散到表面，并且和表面发生反应，如果表面反应是决定速率的过程，则粒度没有影响，由此推论，粗细粒一样易浮。如药剂扩散是决定速率的过程，则                               式中Q/S为单位面积的吸附速率，D为扩散系数，C为吸附剂在溶液中的浓度，C’为吸附剂在矿粒表面的浓度,r为矿粒半径,T为边界层厚度。在搅拌条件下，估计T值界于20至40微米。比此小的矿粒，则吸附速率Q/S增快，这点目前需要进一步研究。    b)矿粒表面寿命: 高登认为，粗粒在破碎磨细过程中有“自护作用”，暴露寿命较短；而细粒表面暴露时间较长，因而细粒表面被污染罩盖氧化等的机会较多。但有人认为在磨矿分级循环中，粗细粒表面寿命不会有很大差别。    c)表面能:粗细粒总表面能大小不一样。细粒表面能大，水化度增加。对药剂失去选择吸附作用磨细过程中，应力集中，裂缝、位错、棱角等高能地区增多，对药剂的吸附量增加。    d)溶解度:粒度愈小，溶解度愈大，关系式为：                        式中R为气体常数，T为绝对温度，r为矿粒半径，Sr指半径为r的细粒溶解度，S∞为无穷大颗粒（即体相）的溶解度，σS-L为单位面积中固液界面自由能，V为摩尔体积。对此式的估算表明，只有0.1微米矿粒的溶解度才比较明显地增加，而0.5～10微米的矿粒的溶解度基本相同。    e）吸附罩盖度:克来门曾试验测定各种粒度的赤铁矿被油酸罩盖度与浮选回收率关系。在同一表面罩盖度条件下，粗粒(60～40,40～20微米）比微粒(10～0微米）的回收率高得多。但安妥内（1975年）试验铜离子对闪锌矿的活化时，认为同一表面罩盖度条件下，粒度对回收率影响不显著，这方面还需继续研究。第5章  物理分选习题解答    1．某铜矿，其原矿品位α、精矿品位β和尾矿品位分别为1.05%、25.20%、和0.13%。分别计算求其精矿产率γ、分选回收率ε、富集比和选别比。    【解】                  富集比=β/α=25.02%÷1.05%=23.83        选别比K=1/γ=26.18    2．在粉煤灰的分选试验中，分选试验槽容积为1.5L，单元试验样重0.5kg。若粉煤灰密度为2700kg/m3，分选介质水的密度为1000kg/m3，求料浆质量分数wB 与体积分数φB。     【解】料浆质量分数        体积分数        3．黑钨矿及其伴生脉石矿物石英的密度分别为7200kg/m3和2650kg/m3；煤及其伴生脉石矿物煤矸石的密度分别为1350kg/m3和2000kg/m3。分别计算评估其重选分离的难易程度。    【解】重选分离的难易程度可由分离物料的密度差判定，        E称为重选可选性判断准则。δ1、δ2和ρ分别为轻物料、重物料和介质的密度。    黑钨矿及其伴生脉石矿物石英的重选分离难易程度：        E>2.5，可见黑钨矿与石英的重选分离容易。    煤及其伴生脉石矿物煤矸石的重选分离难易程度：        E>2.5，煤及其伴生脉石矿物煤矸石的重选分离容易。    4．欲采用雾化硅铁（密度6900kg/m3）和水配制密度为2850kg/m3的重悬浮液，求其分别加入比例。    【解】加入硅铁质量百分比λ由以下计算式计算，        则水的添加量为24%，两者添加质量比例为硅铁：19：6。    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/Fd>>1     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（dmax—dmin）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>（F′s/F′d）dg,max    式中Fs、F′s、及Fd、F′d——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,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）>2020～22～0.20.2～-0.020.02～-0.002<0.002    7．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a／b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。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求出精确解，复杂的问题只能用数值解法求解。第6章  表面物理化学分选习题解答    １.什么是表面物理化学分选？   【解】利用物料颗粒间的表面物理化学性质差异来进行分选，称为表面物理化学分选。目前，表面物理化学分选方法中应用最广泛，也是最重要的是浮选。浮选是利用矿物表面物理化学性质差异，（特别是表面润湿性）在固-液-气三相界面，有选择性富集一种或几种目的物料，从而达到与废弃物料分离的一种选别技术。    ２.润湿现象中的沾湿(a)、铺展(b)和浸湿(c)三种类型有何区别和联系？   【解】沾湿，系统消失了固-气界面和水-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上位能降低为：    WSL=gSG+ gLG - gSL=-∆G                            如果gSG+gLG>gSL ，则位能的降低是正值，沾湿将会发生。    铺展：系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面和水-气界面，单位面积上    W=gSG-gSL-gLG=-∆G                                                    若gSG>gSL+gLG，水将排开空气而铺展，为了达到很好的润湿, 须使gLG和gSL降低，而不降低gSG。    浸没  系统消失了固-气界面，新生成了固-水界面，单位面积上    W=gSG-gSL                                                                 因此，自发浸没的必要条件是gSG>gSL，    使每个连续阶段成为可能的必要条件是：    由阶段Ⅰ到阶段Ⅱ gSG+gLG > gSL    由阶段Ⅱ到阶段Ⅲ gSG>gSL    由阶段Ⅲ到阶段Ⅳ gSG>gLG+gSL    如果第三阶段是可能的，则其他阶段亦皆可能。因此浸没润湿的主要条件是：gSG-gSL>gLG。所以浸没润湿与铺展润湿的条件相同。    ３.固体颗粒表面润湿性的度量有哪些参数？与颗粒浮选行为有何联系？   【解】固体颗粒表面润湿性的度量有接触角、润湿功与润湿性、粘着功与可浮性。    接触角可以标志固体表面的润湿性。如果固体表面形成的θ角很小，则称其为亲水性表面；反之，当θ角较大，则称其疏水性表面。θ角越大说明固体表面疏水性越强；θ角越小，则固体表面亲水性越强。    润湿功亦可定义为：将固-液接触自交界处拉开所需做的最小功。显然，WSL越大，即cosθ越大，则固-液界面结合越牢，固体表面亲水性越强。    WSG表征着矿粒与气泡粘着的牢固程度。显然，WSG越大，即（1-cosθ）越大，则固-气界面结合越牢，固体表面疏水性越强。    当矿物完全亲水时，θ=0°，润湿性cosθ=1，可浮性（1-cosθ）=0。此时矿粒不会附着气泡上浮。当矿物疏水性增加时，接触角θ增大，润湿性cosθ减小，可浮性（1-cosθ）增大。    ４.矿物的表面润湿性是如何分类的？   【解】矿物表面润湿性，实际上反映了水化作用的强弱，其中价键性质是水化作用能的主要影响因素，因而矿物价键与其表面润湿性直接相关，依据价键特性，可以把矿物的自然润湿性分为4个类型，即强亲水性、弱亲水疏水性、疏水性、强疏水性。    ５.如何改变固体间表面的天然润湿性差异，创造出较大的人工润湿性差异，从而有利于实现浮选？    【解】矿物或某些物料的浮选分离就是利用矿物间或物料间润湿性的差别，并用调节自由能的方法扩大差别来实现分离的。常用添加特定浮选药剂的方法来扩大物料间润湿性的差别。   捕收剂：其分子结构为一端是亲矿基团，另一端是烃链疏水基团（石油烃、石蜡等具有大的q和天然强疏水性，见表6-1），参见图6-16。主要作用是使目的矿物表面疏水、增加可浮性，使其易于向气泡附着。     起泡剂：主要作用是促使泡沫形成，增加分选界面，与捕收剂也有联合作用。    调整剂：主要用于调整捕收剂的作用及介质条件，其中促进目的矿物与捕收剂作用的，为活化剂；抑制非目的矿物可浮性的，为抑制剂；调整介质pH的，为pH调整剂。    ６.矿物在水介质中的表面电现象是如何起源的？简述矿物表面的双电层结构。   【解】矿物在水介质中的表面电现象起源于离子优先解离（或溶解）、离子优先吸附、离子吸附和电离、离子晶格取代。    矿物表面的双电层结构可用斯特恩（Stern）双电层模型表示。        在两相间可以自由转移，并决定矿物表面电荷（或电位）的离子称“定位离子”。定位离子所在的矿物表面荷电层称“定位离子层”或“双电层内层”。如图中的A-A层。    溶液中起电平衡作用的反号离子称：“配衡离子”或“反离子”。配衡离子存在的液层称“配衡离子层”或“反离子层”、“双电层外层”。   在通常的电解质浓度下，配衡离子受定位离子的静电引力作用，在固-液界面上吸附较多而形成单层排列。随着离开表面的距离增加，配衡离子浓度将逐渐降低，直至为零。    因此，配衡离子层又可用一假设的分界面将其分成“紧密层”（或称“斯特恩层”），如图中的B-B层；以及“扩散层”[或称“古依（Gouy）层”]，如图中的D层。该分界面称为“紧密面”。紧密面离矿物表面的距离等于水化配衡离子的有效半径（δ）。    ７.什么是零电点PZC，什么是等电点IEP？   【解】当ψ0为零（或表面净电荷为零）时，溶液中定位离子活度的负对数值被定义为“零电点”，用符号PZC（PointofZeroCharge）表示。    当没有特性吸附，ζ电位等于零时，溶液中定位离子活度的负对数值为“等电点”。用符号IEP（Isoelectric Point）表示。    ８.什么是动电现象？它有何应用？如何通过动电现象来测定　ζ电位？   【解】当一相相对于另一相运动时，会引起一些电现象，称为电动现象，包括电渗、电泳、流动电位和沉降电位。    由电渗法测定ζ电位通常是测出电渗电流和液体的电渗流出体积Vml/s,由下式求出ζ电位：                            κ＊――溶液电导率Ω－1cm-1，3002为换算因子，η为粘度泊（g/cm·s），D为液体的介电常数，i为电流强度安培，V为电渗时液体流过多孔性物质的体积（ml·s-1）。    电泳法测ζ电位通常由所施加的电场强度i，测得界面移动速度u，然后求得电泳迁移率u0,便可根据式（6-25）求得ζ电位    (伏特)    ９.举例说明颗粒表面电性与浮选药剂的吸附，颗粒可浮性的关系？     【解】PZC和IEP是矿物表面电性质的重要特征参数，当用某些以静电力吸附作用为主的阴离子或阳离子捕收剂浮选矿物时，PZC和IEP可作为吸附及浮选与否的判据。当pH>PZC时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂能吸附并导致浮选,pH6.7时，针铁矿的表面电位为负，此时用阳离子捕收剂如脂肪胺RNH3，以静电力吸附在矿物表面，使表面疏水良好上浮。    １０.锡石的ｐHpzc=6.6。计算ｐH=4和ｐH＝8时锡石表面电位的大小，并说明其表面电性质。分别在此两种不同条件下浮选锡石时，如何选择捕收剂？   【解】    pH=4时锡石表面电位    选择阴离子性捕收剂    pH=8时锡石表面电位          选择阳离子性捕收剂    11.简述半胶束吸附现象，及其在浮选中的应用。     【解】当阴离子表面活性剂浓度较低时，离子完全靠静电力吸附在双电层外层，起配衡离子作用，因此又称为“配衡离子吸附”。在浓度较高时，表面活性剂离子的烃链相互作用，形成半胶束状态，产生半胶束吸附。这种吸附是在静电力吸附基础上，又加上分子烃链间的范德华力的作用。           半胶束吸附有利于增强矿物表面的疏水性，强化药剂对矿物的捕收能力。    １２.矿物溶解对浮选过程有何影响？  【解】矿物溶解对浮选过程在以下几个方面存在影响。    （1）矿浆pH值及其缓冲性质   硫化物矿物溶解后对溶液pH值一般无影响。氧化物矿物溶解后，对溶液pH值的影响也不大。盐类矿物的矿浆pH值一般维持在某一狭小范围，这就是盐类矿物矿浆的缓冲性质。这意味着，无论矿浆的初始pH值是多大，经过一定时间平衡后，盐类矿物矿浆的pH值最终会趋于某一狭小范围。    （2）可浮性   水化能大的，其溶解度大，矿物亲水性大，可浮性差。因此，较难溶的纯净的硫化矿表现出一定的天然可浮性，而溶解度较大的氧化矿是亲水的，没有天然可浮性。    （3）矿物溶解离子的活化作用    由于矿物的溶解，使矿浆中溶入了各种离子，这些离子会对矿物的浮选产生重要影响。例如溶解的Cu2+会使闪锌矿、黄铁矿的浮选明显改善，这时，我们称Cu2+起了活化作用。    １３.简述硫化矿物表面静电位与硫基捕收剂在矿物表面吸附的关系。    【解】当电极上没有净电流通过（即开路条件）时所测得的电极电位被称为静电位。    捕收剂只在那些矿物的静电位大于相应的二硫化物生成的可逆电位时，才氧化成二硫化物。对于那些静电位低于可逆电位的硫化物，使生成金属捕收剂盐。    １４.简述硫化矿可浮性大小与容度积判据意义。    【解】用药剂与硫化矿金属离子反应产物的溶度积大小衡量药剂对硫化矿的作用能力，溶度积小时，药剂对矿物的捕收能力强，反之则弱。例如按照乙基黄原酸盐溶度积依次增大的顺序排列，常见硫化矿金属离子顺序如下（用当量溶度积Ksp1/m比较）：                                      Au+，Cu+，Hg2+，Ag+，Bi3+，Pb2+，Ni2+，Zn2+，Fe2+    这也大体上是这些金属硫化矿，用乙黄药浮选时，可浮性依次降低的顺序。    １５.根据硫化矿浮选电化学原理。如何强化浮选过程中硫化矿的浮选和抑制行为？     【解】根据硫化物矿物与巯基类捕收剂相互作用的电化学机理和混合电位模型，硫化物矿物、捕收剂、氧气三者的相互作用如图所示。    曲线O代表阳极过程；捕收剂离子X-与矿物作用或捕收剂离子X-的自身氧化。                                                                              曲线R表示阴极过程：氧的还原。                                     图中A处于表示实际的混合电位，此时阳极电流和阴极电流大小相等，方向相反。根据硫化矿浮选电位学理论，可以从以下五个方面强化或抑制浮选。    （1）当加入还原剂，如亚硫酸盐、SO2气体等，或减少悬浮液中的氧含量时，氧的还原电流降低，R曲线变为Rˊ，混合电位由A处移至B处。表明氧化反应（O线表示）难以进行，即捕收剂不能在矿物表面形成疏水产物，浮选受到抑制；    （2）若增大捕收剂浓度，或者加入长烃链的同系列捕收剂（较短链同系捕收剂易氧化），氧化电流（O线）增大至Oˊ线，从图可知在B处仍有捕收剂与硫化物矿物的作用，表明浮选加强；    （3）提高捕收剂与矿物作用的氧化电位（如降低捕收剂浓度），使捕收剂的氧化需要更高的电位，即将O线移至O″线，则浮选难以进行，矿物受到了抑制；    （4）浮选过程中加入比捕收剂更易氧化的药剂，与O2形成共轭反应，消耗氧，也可以实现浮选的抑制；   （5）硫化矿表面预先氧化形成亲水物质，捕收剂难以吸附，浮选受到抑制        １６.晶体的分类，结构和性质以及矿物的晶格结构与极性对矿物可浮性的影响？    【解】矿物表面润湿性，实际上反映了水化作用的强弱，其中价键性质是水化作用能的主要影响因素，因而矿物价键与其表面润湿性直接相关，依据价键特性，可以把矿物的自然润湿性分为4个类型，即强亲水性、弱亲水疏水性、疏水性、强疏水性。    类 型表面不饱    和键性质E/EW接触角(θ)界面水结构类型代表性矿物强亲水离子键    共价键    金属键>>1无A型石英、云母、锡石、刚玉、、高岭石、方解石等弱亲水 弱疏水离子—共价键(部分自身闭合) 1左右无，或θ很小A型为主方铅矿、辉铜矿、闪锌矿等疏 水 分子键为主（层面间），离子，共价键为辅（层端断面）<1中等θ，    40°~90°B型为主滑石、石墨、辉钼矿、叶腊石等强疏水 色散作用为主的分子键<<1大θ，  90°~110°B型自然硫、石腊   １７.空气的组成，特别是氧对矿物浮选的影响如何？   【解】空气中氧的含量对矿物浮选主要主要有以下几点影响：    (1)影响硫化矿矿物表面的氧化速度；   (2)影响硫化矿矿物表面的氧化程度；   (3)影响硫化矿矿物表面与药剂的吸附方式与吸附产物。第7章  矿物加工药剂习题解答    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？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6～9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2~6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-LipophileBalanceNumber）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C12H25SO4Na的HLB值。    【解】C12H25SO4Na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）常为主要作用方式。    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ζ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8章  化学分选习题解答    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第9章  粉体制备习题解答    1. 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：10－5～10－7的颗粒；    纳米颗粒：10－7～10－9的颗粒；    粉体颗粒：10－3～10－5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，γ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、凝固、形变、粒径变化等物理变化过程。制备接近理想的超微颗粒材料，一般采用各种高技术开发制备粉体的新方法，如利用激光技术、等离子体技术、电子束技术和离子束技术制备了一系列高质量的粉体颗粒。采用高科技手段制备超微颗粒具有很大的优越性,可以制备出粒度均匀、高纯、超细、球状、分散性好、粒径分布窄、比表面积大的优良粉体。然而，高技术制粉也同样面临着一个严重的问题，就是如何提高产品产率，实现工业化。     8. 表面改性的目的是什么？它主要针对何种粉体材料？    【解】表面改性定义及目的：     （1）对无机矿物填料表面进行改姓，以改善其表面的物理化学特性，增强其与基质，即有机高聚物或树脂等的相容性，提高其在有机基质中的分散性，以提高材料的机械强度及综合性能；    （2）提高涂料或油漆中颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性、耐热性、保光性、保色性等；    （3）对一些粉体原料进行表面处理，使其赋予制品良好的光泽和装饰效果；    （4）为了保护环境，满足健康法的要求，对某些对健康有害的原料进行表面处理，使得对人体无害的和对环境不构成污染，又不影响其使用性能的其他化学物质覆盖、封闭其表面活性点,以维持在未来矿产品市场上的位置;对某些用作精细铸造、油井钻探等的石英砂进行表面涂敷以改善其粘结性能;对用作保温材料的珍珠岩等进行表面涂敷以改善其在潮湿环境下的保温性能;对膨润土进行阳离子覆盖以改善其在非极性溶剂中的膨胀、分散、粘结、触变等应用特性；    （5）对药物胶囊改性。    针对的粉体原料：    （1）无机矿物填料，如碳酸钙、高岭土、滑石、氧化铝、石英、硅灰石、石棉等；    （2）钛白粉、锌钡白、碳酸钙、碳酸钡、重晶石、石英粉、白炭黑、云母、滑石、高岭土、硅灰石、氧化铝、石墨等作为涂料的无机粉体；    （3）白云母粉等用于化妆品、塑料、浅色橡胶、油漆、特种涂料；    （4）药物胶囊；    （5）对健康有害的原料如石棉等。     9. 表面改性的基本方法主要有哪些？    【解】表面改性的基本方法：将表面改性分为包覆处理改性、表面化学包覆、沉淀反应包膜、胶囊化处理、机械化学改性，接枝改性，酸碱处理化学气相沉淀（CVD）和物理沉淀（PVD）等方法。     10. 粉体表面改性剂主要有哪些品种？    【解】表面改性剂：    （1）偶联剂（硅烷偶联剂，钛酸脂偶联剂，锆铝酸盐偶联剂，有机铬偶联剂）；    （2）有机酸及其盐类改性剂(高级脂肪酸及其盐,胺盐,不饱和有机酸);    （3）有机低聚物;    （4）覆膜用树脂涂层剂(酚醛树脂,呋喃树脂);    （5）沉淀反应改性;第10章  粉体成型习题解答     1. 什么叫粉体成型？粉体成型的目的是什么？基本方法有哪些？    【解】粉体成型：粒度较细的粉体物料加水润湿后，借助于外力将其加工成具有一定尺寸和形状的块状物体的过程；    目的：    （1）使粉末成为具有一定尺寸和形状的块状物体；    （2）成型制品具有一定的机械强度，以保证制品在工艺流程中转运和进一步加工时，其尺寸与形状不会破坏；    （3）赋予制品进一步加工的良好加工性能。    基本方法：按照外力施加方式的不同，可以将其分为滚动成型、压力成型两大类。按照润湿程度的不同，可以将其分为半干法（物料水分5%左右）；可塑法（物料水分15%左右）；注浆法（物料水分40%左右）三大类。    2. 试叙述粉体成型过程中，物料中各种形态水形成的原因及其在成型过程中的作用？    【解】（1）吸附水：粉体颗粒表面带有电荷，在静电引力作用下具有偶极结构的水分子被吸附在固体颗粒的表面而形成的水；作用：细磨物料呈粘土状态时（颗粒直径约为1μm），如果只含有吸附水，可以成为坚硬的固体；    （2）薄膜水：当固体颗粒表面达到最大吸附水层后，再进一步润湿颗粒时，在吸附水的周围就形成薄膜水，作用：薄膜水有比普通水更大的粘滞性，粘滞性越大，颗粒就越不容易发生相对移动。对成型制品来说，制品的强度就越好；    （3）毛细水：当细磨物料被润湿，并超过最大分子结合水时，物料层中就出现毛细水，它是颗粒表面引力作用范围以外的水分；作用：在造球过程中，毛细水起着主导作用。当物料润湿到毛细水阶段，物料的成球过程才获得应有的发展，因为毛细力将水滴周围的颗粒拉向水滴中心，而形成了小球。    （4）重力水：当细磨物料层完全为水所饱和，即超过最大毛细水含量之后，超过的水分子不能为毛细管引力所保持，而受重力的支配，沿着颗粒间大孔隙向下移动，这种水分叫做重力水；作用：在成球过程中是有害的。    3. 试叙述细磨物料在成球过程的行为及其对成型过程的影响。     【解】细磨物料在成球过程中的行为：    （1）成核：核的形成是造球的第一步，因此，核的形成速度与强度将影响生球的产质量。    （2）成层：在毛细力的作用下，在滚动时粘附上颗粒，使球的粒度连续增大；    （3）聚结：球以聚结方式长大时，其长大速度比成层长大的快，成品的粒度范围比成层长大的宽。    （4）粉碎（散开）：往往导致造球过程不能顺利进行；    （5）破损：碎片往往形成球核或同其它的球聚结，若出现大量的球破碎，则说明造球机的工艺参数不适宜，必须加以调整；    （6）磨损：损下来的粒子，又粘附到其它的球上；    （7）磨剥转移：影响不大，一般都会出现的情况。    4. 试叙述实验室造球过程的三个阶段。    【解】实验室采用一般采用批料造球：成核阶段，球核形成后，紧接着是过渡阶段，最后长大阶段。    5. 试叙述制粒效果的几种评价方法。    【解】（1）混合料粒度分布：把制粒后的混合料烘干至残留水2%～3%，停放1小时后，在不破坏小球形态的情况下，用人工筛分分级，计算不同粒级的出量。一般认为烧结混合料的制粒小球中，2～5mm粒级应大于50%，其平均直径d为2.4~2.6mm为宜。（2）准颗粒指数GI：GI值愈大，则制粒效果愈好；（3）透气性指数：透气性指数越高，制粒效果愈好；（4）制粒效率η1：制粒效率η1越大，制粒效果愈好。    6. 什么叫压团法、压团过程的弹性后效及压缩比？    【解】压团法：在一定压力下，使细粒物料在型模中受压后成为具有确定形状与尺寸、一定密度和强度的成型方法；弹性后效：压制物料出模型后的压块体积增大，使颗粒间接触面积减少；压缩比：粉体压缩前后的体积的比值。    7. 细粒物料压团团力主要消耗在何处？如何克服沿团块高度高度物料密度不均匀的情况？    【解】模型中细粒物料施加的压力主要消耗在两部分： 一部分消耗于内摩擦力（p1），又称静压力；另一部分消耗于外摩擦力（p2），又称压力损失。采用双面加压时可以克服沿团块高度物料密度不均匀的情况。第11章  粉体固结习题解答    1.“燃烧前沿”与“传热前沿”，“传热前沿速度”于“燃烧前沿速度”有什么区别？     【解】传热前沿：在没有内部热源时，规定当料层温度开始均匀上升时传热前沿即已到达，一般以100℃等温线为准；    燃烧前沿：当配有燃料时，规定当料层温度迅速上升时表明燃烧前沿到达，一般以600℃或1000℃等温线为基准。    传热前沿速度既不决定于气—固相的原始温差，也不决定于传热系数，而是决定于气体的质量流速，比热以及固体的比热、堆积密度和料层空隙率。    燃烧前沿速度主要制约：    （1）空气中含氧量；    （2）固体燃料的可燃性和粒度；    （3）固体燃料用量；    （4）风量。    2. 分析各因素对“燃烧前沿速度”和“传热前沿速度”的影响。    【解】影响传热前沿速度的因素：    （1）料层空隙率越大，速度越大；    （2）固体的堆积密度越大，速度越少；    （3）气体的比热越高，速度越大；    （4）固体的比热越高，速度越少；    （5）气体的质量流速越快，速度越大。    影响燃烧前沿速度的因素：    （1）空气中含氧量越大，燃烧前沿速度越大；    （2）固体燃料的可燃性越好、粒度越小，燃烧前沿速度越大；    （3）固体燃料用量与燃烧前沿速度间的关系有极大值；    （4）增加风量会使燃烧前沿速度加快。    3. 分析固体燃料燃烧的热力学和动力学。    【解】动力学燃烧区：燃烧速度受温度的影响较大，随温度升高而增加，而不受气流速度、压力和固体燃料粒度的影响；    扩散燃烧区：燃烧速度取决于气体的扩散速度，而温度的改变影响不大。    4. 论述固相固结机理和液相固结机理，它们有什么区别？    【解】固相固结机理：球团被加热到某一温度时，矿粒晶格间的原子获得足够的能量，克服周围键力的束缚进行扩散，并随温度升高而；加强，最后发展到颗粒互相接触点或接触面上扩散，使颗粒之间产生粘结。    液相固结机理：在高温下产生的液相在冷却过程中，析出的晶体或液相将部分未熔化的颗粒粘结起来。区别：液相固结机理——液相形成及冷凝是烧结矿固结的基础，决定了烧结矿的矿相成分和显微结构，且固结后化学成分复杂；固相固结机理——主要是以球团矿固结为主，而组成成分比较单一，球团焙烧过程中形成少量液相，这部分液相对球团固结起着辅助作用。    5. 试论述液相的形成过程及作用，影响液相生成量的因素。     【解】液相的形成过程：    （1）初生液相：在固相反应所生成的原先不存在的新生的低熔点化合物处，随着温度升高而首先出现初期液相；    （2）低熔点化合物加速形成：这是由于温度升高和初期液相的促进作用，在熔化时－部分分解成简单化合物，－部分熔化成液相；    （3）液相扩展：使物料中高熔点矿物熔点降低，大颗粒矿粉周边被熔融，形成低共熔混合物液相；    （4）液相反应：液相中的成分在高温下进行置换、氧化还原反应，液相产生气泡，推动碳粒到气流中燃烧；    （5）液相同化：通过液相的粘性和塑性流动传热，使温度和成分均匀化，趋近于相图上稳定的成分位置。    液相形成在烧结过程中的作用：    （1）保证烧结矿具有－定强度；    （2）使高温熔融带的温度和成分均匀，液相反应后的烧结矿化学成分均匀化；    （3）液相保证固体燃料完全燃烧；    （4）液相能润湿未熔的矿粒表面，产生－定的表面张力将矿粒拉紧，使其冷凝后具有强度；    （5）从液相中形成并析出烧结料中所没有的新生矿物，这种新生矿物有利于改善烧结矿的强度和还原性。    影响液相形成量的主要因素：    （1）烧结温度；    （2）配料碱度（CaO/SiO2）；    （3）烧结气氛；    （4）烧结混合料的化学成分；    6. 结晶的原则和形式是什么？    【解】结晶的原则：高熔点的铁氧化物（Fe3O4、Fe2O3）在冷却时首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物和共晶混合物析出，质点从液态的无序排列过渡到固态的有序排列，体系自由能降低到趋于稳定状态。由于冷却速度快，结晶能力差的矿物就以非晶质（亦称玻璃相）存在。结晶的形式：结晶——再结晶——重结晶。    7. 比较磁铁精矿和赤铁矿球团焙烧机理，固结形式，产品矿物组成与显微结构。    【解】磁铁精矿球团固结：Fe2O3再结晶连接是铁精矿氧化球团矿固相固结的主要形式；    赤铁矿球团矿固结：其固结形式是晶粒长大和高温再结晶的形式。    8. 比较烧结和球团两大造块方法在固结机理上的区别。    【解】烧结：液相固结机理，球团：固相固结机理。    第12章  矿物微生物浸出习题解答    1. 简述微生物浸出基本原理的基本原理。     【解】微生物浸出基本原理：    （1）细菌浸出直接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌作用，金属硫化矿会被细菌缓慢地氧化，在溶液之中，而当溶液中出现大量细菌时，浸出反应已经完成了。    （2）细菌浸出间接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌作用，金属硫化矿会被细菌氧化成一种中间的产物，而这种产物再作用于矿物，达到浸出所要求的金属离子。    （3）细菌浸出复合作用说：既有细菌的直接作用，又有通过Fe3+氧化的间接作用。    2. 分析影响微生物浸出主要因素。    【解】细菌浸出影响因素：    （1）细菌培养基组成的影响——除提供细菌所需要的营养外，还要提供细菌进行代谢活动所需的能源；    （2）环境酸度的影响——浸矿用的硫杆菌属细菌，是一种产酸又嗜酸的细菌；    （3）金属及非金属离子的影响——细菌培养基中含有数种微量金属离子，这些离子在细菌生长中起重要作；    （4）铁离子的影响——低价铁Fe2+的氧化铁硫杆菌的能源，细菌将Fe2+氧化为Fe3+而获得能量，Fe3+是金属矿物的氧化剂，但是不能够太高，太高会引起水解生成氢氧化三铁；    （5）固体物的影响——含固量（矿浆浓度）对细菌生长及矿石浸出效果影响很大；    （6）光线的影响——可用紫外线灭菌，用于浸矿的细菌；    （7）表面活性剂的影响——利用表面活性剂改善矿石中的亲水性和渗透性，达到加快浸出速度的目的；    （8）通气条件的影响——浸矿细菌为好氧菌，而且靠大气中的CO2作为碳源。所以在这类细菌的培养和浸出作业中，充分供气是很重要的；    （9）催化金属离子的影响——大多数金属硫化矿的氧化反应速度都很慢。加入一些适当的催化离子，可使反应明显加快。     3.说明微生物菌种采集的一般方法及注意事项。    【解】微生物采集的一般方法和注意事项：取50~250mL细口瓶，洗净并配好胶塞，用牛皮纸包扎好瓶口，置于120℃烘箱灭菌20min，待冷却后即可作为细菌取样瓶，带取样瓶到上述矿山取酸性坑水。如矿坑水的pH值为1.5～3.5并呈棕色（说明有Fe3+存在），则很可能存在氧化铁硫杆菌。可对此水样进行取样分离培养。'