矿物纤维解聚分散是矿物选别、提纯过程中的一个重要环节,也是絮凝的先决条件。矿物(浆)体系分散的充分与否,直接影响浮选和选择性絮凝过程的实现及效果。
矿物纤维解聚分散可分为3个过程:①纤维的润湿。分散介质(一般为水)逐渐取代矿物纤维间空隙的过程。以水镁石纤维为例:水镁石是亲水性的,在水中易润湿。水镁石纤维放入水中后,部分Mg2+离子和羟基(OH-)游离到水中,纤维表面表现为存在许多羟基。表面活性剂二辛基磺化琥珀酸钠(OT)是一种长链大分子量阴离子型磺酸盐类表面活性剂,OT的加入可降低水的表面张力、固液界面张力和液体在固体上的接触角,提高其润湿性质和降低体系的界面能,同时以提高水向固体纤维缝隙中的渗透速度,以利于分散剂在固体表面的吸附,利于固体纤维聚集体劈裂、分散。②纤维的松解。水镁石纤维束劈裂分散过程。机械搅拌作用可使表面活性剂OT在系统中分布均匀,并加速劈裂作用,使水镁石纤维充分浸湿解离。用高剪切、高转速搅拌或研磨设备进行搅拌研磨,通过外界作用力打开纤维束以实现纤维的分散。此过程属于机械力强制性松解,束状纤维在强制剪切力作用下松解,但纤维间的吸附引力犹存,松解后又可能迅速团聚长大。由于分散剂OT在水中可分解成离子,分散剂疏水基能与水镁石分子的一个或多个羟基形成氢键,通过氢键包裹在矿物纤维晶粒周围。OT的疏水链有分支,可在纤维表面形成多点锚固,提高吸附牢度,不易解吸,可在纤维表面形成较完整的覆盖层,对所分散纤维表面覆盖和包封等的效果优于直链状分子表面活性剂,且有空间位阻效应。OT通过空间位阻稳定效应防止布朗运动的粒子靠近,同时赋予纤维表面电荷,使纤维间出现斥力而不能结合成大纤维团束,稳定分散效果。在矿物纤维晶粒表面,OT分子长链在介质(水)中充分伸展,减小了矿物纤维晶粒的表面张力,阻碍颗粒的碰撞团聚和重力沉淀,形成的纤维单体能在浆料中稳定存在,能使纳米水镁石纤维稳定分散。同时,表面活性剂OT具有发泡功能,在搅拌过程中,OT使得空气以小气泡的形式存在于浆水混合物中。气泡可作为缓冲物质使纤维彼此保持分离,防止纤维接触;还可阻止纤维卷曲和弯曲,防止纤维间的黏合和成团。OT具有良好的吸附及悬浮特性,吸附在纤维表面,形成水滑膜,使纤维互相滑过而不致产生缠结。加入OT使纤维表面润湿性能改变,减少了纤维间的摩擦力,减少了纤维间相互黏着的机会,也有利于纳米水镁石纤维的分散及稳定存在。③纳米纤维的稳定化。矿物纤维保持长期的均匀分散状态。超声波发生器产生强烈的高频振动,其超声能传给液体中的固体颗粒,使固体颗粒内部聚集的能量足以克服固体结构的束缚能,使团聚的固体颗粒在液体中充分分散。