一 引言

研究矿物表面的电性质，测定矿物表面的动电电位(ζ电位）是矿物工程的重要研究课题之一。探明矿物表面动电位，对了解矿物表面性质，研究矿物表面与药剂作用机理及矿物悬浮液的分散与絮凝有着直接的指导意义，特别是氧化矿物的动电电位对其浮选过程有着极其重要的影响。它能为确定最佳浮选工艺条件提供理论依据。因此对测试矿物动电电位的装置的研究就显得十分必要。

动电电位测定的方法较多，要有电泳法、电渗法、流动电位法和沉降电位法。

显微电泳法的优点是测定动电电位速度快，可反复进行。但需要有一套制作精密的显微电泳仪（包栝电泳室、电极系统、电源及光学系统），所需设备投资较大。电渗法是一种测定矿物表面动电电位的传统方法，理论成熟、装置简单、操作方便，也可反复进行。它能适用于大于5微米的微细矿粒。但用电渗法测定动电电位时由于通常所采用的指针式仪表的局限性，很难获得稳定可靠的数据。因此，本测试装置采用数字显示仪表，并配合直流稳压电源进行测试纯黑钨矿的动电电位，取得了很好的效果。

二 测试装置与操作

电渗法测定动电电位的装置如图 1所示。

从图 1可见，该装置的U形管上部直径扩大，这样可使液流减少干扰，测试稳定。以往的电渗法测试装置，电源通常采用于电池组，配合指针式毫安表(或微安表)作测试指示。由于仪表精度不高，往往得不到满意的测试数据，特别是对微电流的变化，如矿物等电点(ζ=0)附近区域的微电流变化，仪表几乎无反应，肉眼也无法加以区别，充分暴露出旧装置的局限性。故本装置采用测试精度高的数字微安表取代指针式微安表，并且为了提髙装置测试精度，以直流稳压电源取代干电池组，不仅能取得足够精确的测试数同时侏证了装置的稳定性和可靠性。数字显示直观稳定，极性反映明确，能连续测试，方便可靠。

电渗法计算动电电位（ζ电位）的计算式:

式中，ζ—矿物表面的动电电位（伏）

v—电渗速度（毫米/秒）

i—电流强度（安）

k—试料浸泡在溶液中的比电导，一般用溶液比电导代替（欧^-1·厘米^-1)

η—溶液的粘度（泊），稀溶液时可以用水的粘度代替。20℃时η=0.01005

ε—双电度的介电常数，可以用水的介电常数代替，20℃时ε=81.07

从上式可知，电渗法测量动电电位(ζ电位)，实际上就是要精确地测量电渗速度v, 电流强度i, 以及溶液的比电导K。

电渗法操作过程如下，取小于19微米的纯黑钨矿物2克置于烧杯内，加入不同当量浓度的稀盐酸(或稀NaOH)溶液100毫升, 以调节PH值，然后搅拌烧杯内的矿液5分钟，静置达到吸附平衡，然后取出全部清液，并对清液进行透光率、电导及PH测定。将留在烧杯中的沉淀装入U形管，把U形管安装在电渗管下端后，将测定完透光率、电导及PH值的清液装入电渗管内，把测定电渗速度的带有刻度的两根毛细管与电渗管连接好，并安放在工作架上，排除连接管处及毛细管内遗留的气泡，最后接通电路(如图 1)。用秒表记下在t秒内，通过毛细管内电渗液流的体积V毫升，同时从数字仪表记录电流强度i (微安)，并记下当时室温，这样反复测定多次，取平均值为测定结果。

三 测定结果及分析

我国钨细泥的回收是长期未能很好解决的一大难题，测定黑钨矿动电电位，对探讨回收钨细泥的新方法，新途径有着重要意义。下表是实测的在不同PH值时的黑钨矿的ζ电位及透光率。

以ζ电位及透光率为纵坐标，以ph值为横坐标作图，便得到ζ电位、进光率—PH关系图(图 2)。从曲线形状可知ζ电位与PH值关系有三个特征：

1.PH = 1.65时为等电点，ζ=0；PH < 1.65, ζ为正值；PH>1.65时，ζ为负值。

2.PH值在3—4之间ζ电位的负值出现极大值(C点)。

3.PH值在8～9之间ζ电位的负值出现极小值（D点）。

上述变化特征解释如下：

根据黑钨矿晶格中正负离子水化能数据(Fe²⁺—1954千焦·摩尔离子^-1；WO₄^2-—1088千焦·摩尔离子^-1；Mn²⁺—1866千焦·摩尔离子^-1)知，黑钨矿晶格阳离子较阴离子容易溶解，故黑钨矿在PH=7.0水液中荷负电，ζ电位约为-7.0毫伏。

当PH>7, 即碱度增大时，引起钨酸盐溶解度增大，于是离子强度增加，从而导致ζ电位的负值减小，但与此相反的另一方面是，由于OH^-离子浓度增加，促使矿物表面的选择性溶解平衡向右移动。

其结果使固相表面留下更多的负电(WO₄^2-), 因此当PH值进一步增大时，ζ电位的负值将增大。两种相反作用，后者影响更为显著。所以总的效应是使曲线出现极小值D点后而迅速上升如曲线中DE段示。

当PH由7向4变化时，ζ电位的负值也逐渐升高。这里也存在两种因素影响，其一，钨酸盐在酸性溶液中有很强的缩合倾向。在PH=6.7左右，溶于水中的钨酸盐形成仲钨酸盐(HW₈O₂₁^5-)。PH值由7向4过渡，则逐渐缩合为偏钨酸盐(W₁₂O₃₉^6-)。这就大大降低了离子强度，因而引起ζ电位负值的升高，其二，PH值减少，即H⁺离子浓度增加，H⁺离子向固相表面扩散吸附，引起ζ电位负值降低。但在此PH值范围内H⁺离子浓度还不大，这种扩散吸附较弱，而离子强度降低很大，这个因素占优势，所以总的效应是ζ电位负值升高。

当PH值小于4以后，钨酸盐的缩合程度不再增加。随着PH降低，H⁺离子浓度迅速增加，此时，H⁺离子向固相表面扩散吸附作用显著，并发生如下变化：

(1)

(2)

从反应式(1)可知，固相表面的负电荷减少，使ζ电位负值减少作用占优势(如BC段)；从式（2）可知，固相表面的ζ电位为零（如B点）。

若H⁺离子浓度更大，固相表面吸附过剩的H⁺离子，导致固相带正电，出现了ζ电位由负变正的情况（即BA段）。

这就说明了值由4向1变化，ζ电位的负值从PH=3—4极大值逐渐下降并与横坐标相交于PH=1.65时出等电点(ζ=0)，PH <1.65时，ζ电位为正值，矿物表面荷正电。

近年来，我国在选別黑吟细泥中常用砷酸作捕收剂。试验与生产实践表明：在PH =3—4时，黑钨回收率最髙。PH>4，回收率下降。从所测得的黑钨ζ电位与PH看，PH =3—4时黑钨表面荷负电，而且ζ电位的负值处于最大值。由于电性相同且ζ电位的负值较高，使矿粒间斥力较大，因而PH =3—4时，黑钨细泥处于分散较佳状态，有利于胂酸捕收剂选择性的吸附，所以浮选效果好。同时分析药剂作用机理，PH=3—4时，氧钨矿微粒表面荷负电，而起捕收作用的胂酸阴离子与黑钨矿带相同的电性，存在着静电斥力。但此时胂酸仍然能吸附在黑钨矿表面上，使黑钨很好浮选，这证明黑钨与胂酸之间存在着强的化学键力，这一化学亲合力超过了静电斥力。进一步证明了胂酸在黑钨矿表面上的吸附是化学吸附，所以表现出对黑钨矿较强的捕收力，能取得较高的回收率。

四 结语

1.用晶体管直流稳压器供电，选用数字微安表代替指针式微安表指示电流，使电渗法测定动电电位，读数精确、装置简单，操作方便。

2.所测定的黑钨矿ζ电位—PH值间关系表明：等电点(ζ=0)是PH = 1.65，从透光率曲线看，此时透光率出现最大值，说明等电点的测定是正确的，从而也说明了本装置的测定精度较高。

3.测出的ζ电位随PH值变化曲线，符合钨酸盐在各PH值下的物理化学行为规律，从而也说明本装置测定结果的可靠性。

4.黑钨矿ζ电位—PH曲线，能说明胂酸浮选黑钨细泥的最佳PH值、药剂作用机理，对研究黑钨矿的分散与絮凝条件有参考价值。