任何两相物体相接处时,接触面的表面张力就表现为界面张力。用表示。
当气体在水中固体表面附着并达到平衡时,任意两相之间的界张力
可以看出,当3个力达到平衡时,有如下的平衡方程式,即:
固气= 固液+ 液气
式中,固气、液气和固液分别为固-气、和固-液界面的表面张力(或表面自由能);为接触角。这一平衡状态方程式杨氏在1805年去顶的,称为杨氏方程。
上式表明,接触角式三个相界面自由能的函数,它既与矿物表明性质有关,也与液相、气相的界面性质有关。凡是恩能够因其任何三相界面自由能改变的因素,都额可以影响矿物表面的润湿性。
接触角度量与矿物可浮性的关系。根据杨氏方程,由θ的大小,可以度量不同矿物润湿程度的高低。 当θ<90°,固气>液气,液滴被拉开,沿矿物表面展开,矿物表面被润湿,表现为亲水。
当θ>90°,固气< 液气,液滴收缩,沿矿物表面聚集成珠状,矿物表面不易被润湿,表现为疏水。
θ=90°,cosθ=0,规定为疏水表面与亲水表面的分界线。当θ=0,cos θ=1,固体被液体完全润湿。
当θ=180°,cosθ =-1,液滴对固体完全不润湿。
即接触角愈大,cos θ愈小,其可浮性愈好。并且cos θ值介于-1~1之间,于是对矿物的润湿性与可浮性的度量定义为
润湿性=cosθ
可浮性=1-cosθ
接触角与矿物可浮性之间的关系式:接触角愈大,cos θ值就愈小,其润湿性愈弱,则可浮性愈好;反之,接触角愈小,cos θ值就愈大,其润湿性愈强,则可浮性愈差。
矿物接触角可以测得,下表列出了部分矿物的接触角测定值,依据接触角可大致判断各种矿物的天然可浮性。
部分矿物接触角测定值
矿物名称 | 接触角/(°) | 矿物名称 | 接触角/(°) |
硫 | 78 | 黄铁矿 | 30 |
滑 石 | 64 | 方解石 | 20 |
闪锌矿 | 46 | 石 英 | 0~4 |
莹 石 | 41 | 云 母 | 约0 |