弱电解质在水溶液中只部分电离,绝大部分以分子形式存在,因此在弱电解质溶液中,弱电解质解离和生成始终在进行,并最终达到平衡,这种平衡称为解离平衡。电解质达到解离平衡时,已解离的分子数和原有分子数之比。用希腊字母α来表示。解离度相当于
化学平衡中的
转化率,其大小反映了弱电解质解离的程度,α越小,解离的程度越小,电解质越弱。其大小主要取决于电解质的本身,除此之外还受溶液起始浓度、温度和其它电解质存在等因素的影响。
化学解离度
英文
degree of dissociation
化学定义
电解质的解离程度可以定量地用
解离度(degree of dissociation)来表示,它是指电解质达到解离平衡时,已解离的分子数和原有分子数之比。用希腊字母α来表示,单位为1,习惯上用百分率来表示。在酸碱平衡过程中,习惯用
弱电解质的
解离常数来描述弱电解质的离解,计算浓度和解离能力。
表示方法
用希腊字母α来表示:
α=(已离解的弱电解质的浓度/弱电解质的起始浓度)*100%
解离度的单位为1,习惯上也可以百分率来表示。解离度可通过测定
电解质溶液的
依数性求得。
常用解离常数、电解度表示。
解离度由pKa及所在环境的pH决定,在弱电解质溶液中,只有已解离的部分才能承担传递电荷量的任务,电解质溶液的浓度c越小,弱电解质的解离度α越大。在
无限稀释的电解质溶液中,可认为弱电解质是完全电离的。
矿物学解离度
英文
degree of mineral liberation
矿物学定义
矿物分选的目的,是为了有效地富集并回收其中的
有用矿物,为此,首先必须经由破碎、磨矿使所含矿物(特别是有用矿物和脉石矿石)相互解离。块体矿石碎、磨成粉末状颗粒产品后,其中的颗粒,有的仅含有1种(或在分选作用中同时回收的几种)矿物;有的则是有用矿物与
脉石矿物共存。前者称之为已从矿石中解离出的单体(颗粒),后者叫做矿物的连生体(颗粒)。在破碎、磨矿过程中,矿石中的矿物解离为单体颗粒的程度是矿物解离分析的主要研究内容。产物中某种矿物的单体含量(fa)与该矿物总含量(fa+La)比值的百分数,称之为所求矿物的解离度。
表示方法
式中: Fa——矿石碎、磨产品中某种矿物的单体解离度;
fa——矿石碎、磨产品中某种矿物的单体含量;
La——矿石碎、磨产品中某种矿物在其自身连生体中的含量。
若由分级产品求全试样的矿物解离度,则以各粒级的产率、该矿物质量与解离度的积相加求得,即
式中r、w和f分别为各粒级的产率、该矿物的质量和解离度。
矿物解离分析
矿物解离是将矿石经过破碎、磨矿分离成单一矿物的颗粒(矿物单体)的过程。从磨矿节能和分选效果考虑,为避免磨得过细,增加分选难度,并不要求全部矿物都达到解离,只要求大部分矿物达到解离,即85%以上的目的矿物形成适于分选的单体矿物,以及少部分未完全解离的两种或多种矿物连生的矿物连生体。矿物解离分析(liberation analysis of minerals)就是研究矿石破碎、磨矿的产品和分选过程的各阶段产品中,有用矿物和脉石解离成单体的程度(即矿物解离度),及矿物连生体的连生特征(即连生矿物种类、比例、大小、连生类型以及连生边界性质等)。
1939年美国高登(A.M.Gaudin)首先对矿物解离进行了研究,已有相关研究对其工作进行了补充研究。到1964年以威格尔(R. L.Wiegel)为首的欧美学者,继续对矿物解离作了深入的研究;与此同时,中国程希翱对矿物解离与连生体特征进行了研究;1980年以后此项研究日趋活跃。这些研究可概括为完善测定方法、数据的主体校正、建立数学模型和选择性解离四个方面:
(1)在测定方法方面,完善了以显微镜为主的矿物学方法和矿物分离法,还应用了现代测试技术,特别是自动图像分析、
扫描电镜和电子探针;
(2)在测定数据的立体校正方面,一种趋向是根据二元球体模型和体视学理论,对矿物系统中连生体的出现几率进行数学分析和计算机模拟;另一种是对实际物料采用常规显微镜和自动
图像分析仪进行测定,分别得出了各种立体变换系数,提高了矿物解离度测定的精度;
(3)在建立定量数学模型方面,根据矿石中矿物粒度、磨矿细度与矿物解离度之间的函数关系,从不同角度提出了各种矿物定量数学模型,考虑了多因素的综合影响,以便比较客观地预测矿物达到基本解离的磨矿细度;
(4)在选择性解离方面、针对常规机械磨矿存在的问题,以固体物理学和破碎理论力学为基础,应用特殊方法,如功函数法、微热电动势法、声发射参数法、外电子发射法、位错法等测定法,来研究矿物界面的表面电子结构、表面性质和强度;根据晶格位错和缺陷可扩展为显微断裂的破碎机理,提出了矿物选择性解离的概念和方法。
矿物解离分析是工艺矿物学研究的重要内容,它是确定合理的破碎和磨矿细度,进行选矿理论指标预测、评价选矿效果的重要手段,对于制订选矿原则流程、改进工艺、提高选矿技术经济指标起着重要的作用。
矿物解离模型
矿物解离模型(mineral liberation model)是描述矿石结构与破碎、磨矿产物粒度分布和矿物解离之间定量关系的数学表达式。
第一个研究矿物解离模型的是美国的高登(A.N.Gaudin),后有韦格尔(R.L.Weigel)和安德鲁斯(J.R.Andrews)等。他们在建模时,都同时考虑了矿石的结构特性和破碎、磨矿过程,但由于把被磨矿石的结构和破碎、磨矿过程过于理想化,基本假设不符合实际,所建立的模型不能实际应用。南非的金(R.P.King)利用被磨物料结构和破碎、磨矿产物粒度分布的关系建立了矿物解离模型,其形式为
如果破碎、磨矿产物粒度分布的密度函数为P(D),则碎磨产物的矿物解离度为
式中L(D)是粒度为D的单位质量矿石中某种矿物的解离度;μ为该种矿物在未被破碎的矿石中的平均截线长度;Dμ为粒度为D的颗粒中最大截线长度;F(1)是矿石中该种矿物截线长度分布;N(1/D)是产物粒度为D的颗粒中的截线长度分布函数。关于F(1)和N(1/D)的形式,金本人和其他学者建议:
其中K为常数,约等于2。
以上模型的精度如何,还有待大量的实验工作,特别是现场工作的验证。20世纪80年代以来,采用自动图像分析仪来观察产品的解离和连生程度,促进了矿物解离模型的研究。在将图像中的二维信息转变为三维信息以便准确测定全颗粒的性质方面,已开展了大量的工作,但尚未成熟。今后的发展将沿着两个方向进行:一方面是建立和完善矿物解离过程的理论模型,使之用于选矿厂的模拟、设计、控制以及矿山开发的可行性研究;另一方面是继续发展用分选结果估算解离度的方法。后者具有很大的实用价值,特别是在
检测仪表昂贵的情况下,用分选结果估算解离度对生产厂矿有更重要的意义。
矿物解离度测定
矿物解离度测定(determination of mineral liberation)是测定有用矿物从矿石或选矿产品中解离成单体的程度的技术。是一种工艺矿物学研究方法。测定结果为选矿提供破碎、磨矿界限的基本参数。测定方法可分为矿物分离法和
仪器测定法两类:
(1)矿物分离法包括重液分离法、重物梯度分离法、磁分离法、磁流体分离法以及选矿实验室的分离方法等,可用于有用矿物和脉石矿物物性差较大的矿石,这些方法操作较麻烦,结果不够准确,一般作为辅助方法使用;
(2)仪器测定法包括
光学显微镜法、自动图像分析法、显微辐射照相法、X射线透射投影法等,光学显微镜法应用广泛;自动图像分析法快速、精度高,最有发展前途;其他两种方法应用范围有限。此外,还可应用磨矿功指数法、比表面测定法、显微热电动势法、中子活化法和微束测试法等,研究矿物的界面性质、结构和强度特性,以确定其解离效应。根据矿石矿物组成和矿物的工艺特性,矿物分离法和仪器测定法可联合使用,如将矿石化学处理、分离富集、显微镜测定几种方法联合,对矿物含量低、组成复杂、粗度细的矿石较为合适,测定结果准确有效。
光学显微镜测定法遵循镜下矿物定量原则,可采用颗粒法(点测法)、线测法和面测法。测定时分别统计测算各种矿物的单体、连生体的数量。连生体颗粒的连生比用体积百分量或分数表示,一般划分为>3/4、3/4~2/4、2/4~1/4和1/4等四级;根据矿石及工艺要求,也可划分更多的级别。测量后以矿物单体数量占该矿物的百分率表示,并可根据选矿工艺的需要计算各种矿物解离参数,分析不同磨矿粒度分选矿物的理想指标。
在磨矿制片上测量矿物解离时,平面切割矿片中被随机切割的连生体颗粒可呈现为单体颗粒,而单体永远不能切割为连生体,其实测结果总是连生体机率偏少,解离度偏高。因而对具体矿物应有相应的连生体校正系数。尚无统一而有效的校正系数,可暂不校正,只给出实测结果。如有校正应同时列出校正前后的结果,并列出校正公式。
当产品中矿物量大于10%时,测量矿物颗粒数应达到200颗;含量为1%~10%时,测量矿物颗粒数应达100颗;0.1%~1%时测量矿物颗粒达50颗,其测算结果的可信度可达90%以上。矿物含量小于0.1%时测量矿物颗粒较少,仅能作为半定量结果。
矿物学应用
选矿
在选矿过程中,指标不稳定、
精矿品位低、尾矿品位高和中矿产率大等情况,往往是由于
解离度不够所造成的。因此,碎矿和磨矿是选矿前不可缺少的作业。它可以为选别作业准备有用矿物解离度大的入选物料。从矿物的结构看,除极少数极
粗粒嵌布的矿石经破碎后即可得到相当多的单体解离粒外,绝大多数矿石都必须经过磨矿才能得到比较高解离度。因此,碎矿是为磨准备给料,而磨矿是碎矿的继续。磨矿是达到充分解离的最后工序。
粉碎
磨矿产品过粗,则
解离不够充分,选出的
精矿品位和
回收率都低。但过细也不好,仅会增加机器的磨损及电力和材的消耗,而且会对选矿过程造成危害。因为过细的粉碎产品会产生难以选别的微细粒子,如果微粒过多,同样会使选出的精矿品位及回收率降低。这种现象称为过粉碎。过粉碎带来的危害是:难以控制的微细粒子多,精矿品位回收率都差,机器的磨损增大,设备的处理能力降低,破碎矿石的功率消耗增多,过粉碎的发生在磨矿过程中较严重,但碎矿也会产生。因此从开始破碎时,就应防止过粉碎,遵循“不作不必要的破碎”原则。尤其在处理脆性矿石如钨、锡的选矿厂,更应重视此问题。
过粉碎的原因
(1)破碎和磨矿流程不合理;
(2)所用的破碎和磨矿设备与矿石性质不适应;
(4)操作条件与矿石性不符。因此,在选矿厂设计时就应重视流程和设备的选择;在选矿厂生产过程中,应严格遵守操作条件并将磨矿细度控制在最佳范围。
相关概念
单体
块体矿石碎、磨成粉末状颗粒产品后,其中的颗粒,仅含有1种(或在分选作用中同时回收的几种)矿物的颗粒。
矿石粉碎后,某矿物的
单体解离度定义为:物料群中,某矿物的单体解离颗粒数占该粒群中含有该矿物的颗粒总数的百分数。
连生粒
块体矿石碎、磨成粉末状颗粒产品后,其中的颗粒,两种或两种以上矿物连生在一起的颗粒。
可碎性
可碎性系数是选矿工艺上用以定考查岩矿机械强度对破碎的影响指标。
它反映矿石被破碎的难易,它决定于矿石的机械强度。同一破碎机械,在同一条件下,处理坚硬矿石与处理软矿石相比较,前一情况的生产串较低,功率消耗也较大。既反映矿石的坚固程度,也能用来定量地衡量破碎机械的工艺指标。
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。