基本介紹
- 中文名：表面力
- 外文名：surface force
- 別稱：接觸力、面積力
- 學科：物理力學
- 定義：流體外表面與表面積成正比的力
- 分類：可分為法向力和切向力
基本概念,分類,研究現狀展望,
基本概念
表面力是作用在所研究流體外表面上與表面積大小成正比的力，也就是周圍流體作用於分離體表面上的力。表面力與流體的表面積成正比。作用於流體中任一微小表面上的力又可分為兩類，即垂直於表面的力和平行於表面的力。前者為壓力，後者為剪力（切力）。靜止流體只受到壓力的作用，而流動流體則同時受到兩類表面力的作用。
分類
表面力可以分為沿表面內法向的法向分力和沿著表面切向的摩擦力。單位面積上的法向力稱為正應力，單位面積上的切向力就是流體粘性引起的切應力。無論流體處於靜止還是運動狀態，法向力始終存在，並且根據流體性質只能是壓力。流體黏性所引起的內摩擦力就是切向力，靜止（或者相對靜止）流體以及處於運動的理想流體都不存在內摩擦力，因而切向力為零。
研究現狀展望
礦物分選體系中，分選區內礦粒所受的作用力很多，如重力、磁力、浮力、離心力、壓力梯度力、流體繞流阻力、虛假作用力、礦粒間的范德華力、礦粒間的結構力、礦粒間的疏水作用力、表面張力等。按本質，這些力可以分為兩類：質量力和表面力。前者與質量有關，後者存在於分子、原子或分子（原子）集合體之間，與顆粒表面有關，包括礦粒間的范德華力、結構力、疏水力、表面張力等，作用範圍一般不超過100nm。因此，當礦粒細至亞微米級時，表面力的作用占主導地位；當礦粒粒度大於10μm 時，質量力占主導地位；而對微米級礦粒，表面力與質量力並存。總之，表面力對微細粒礦物（通常指小於10μm或20μm）分選具有重要意義。這不僅表現在以表面力為基礎的浮選、聚團分選及微粒和超細粒的過濾，對其它方法，如重選和磁選也是如此。
就一般浮選而言，礦粒與氣泡的碰撞和附著過程中，表面力起著重要作用。隨著礦粒與氣泡間距逐漸減小，當其間距達到100nm以內時，各種表面力開始發生作用，這些力是范德華力、雙電層作用力、疏水作用力及結構力。
當親水礦粒與氣泡作用時，范德華力、雙電層作用力及結構力起作用，在大多數情況下，三者均表現為斥力。當疏水礦粒與氣泡作用時，范德華力、雙電層作用力及疏水作用力起作用，前二者表現為斥力，而疏水作用力是疏水礦粒在水中產生的一種很強的吸引力，作用距離為10nm，其數值通常比范德華力或雙層靜電力大一到二個數量級，故疏水作用力是疏水礦粒與氣泡作用的關鍵力。
微細粒礦物的主要特徵是比表面積大，質量小。物理特性不顯著，不可能用物理方法分選，甚至浮選方法也難以奏效。微細粒礦粒由分散狀態團聚以減少表面自由能是熱力學自發過程，互凝是極普遍的現象。但是，微粒礦物的互凝必然影響礦物分選過程，降低甚至破壞分選的選擇性。因此，就微細粒礦物的有效分選而言，對抗互凝使礦粒處於最佳分散狀態是微細粒分選成功的必要前提，解決好二者的矛盾便是實現微細粒礦物分選的有效途徑。這些途徑包括：（1）選擇性團聚浮選法。其中高分子絮凝和疏水性團聚浮選是微細粒礦物回收的有效途徑之一，其實質是利用礦粒間的（固相-固相）表面力的差異分選的過程；（2）傳統工藝（重選、磁選）與界面分選相結合的磁種團聚-選擇性絮凝-重迭法；磁選與界面分選相結合的選擇性磁罩蓋-磁選分離新工藝都是利用礦物表面性質（力）實現微細粒物料有效分選的例證。此外，選擇合適的力場（含複合力場）和工藝條件（如添加藥劑的化學作用強化分選，適宜的礦漿pH值）也可以實現微細粒礦物的有效分離。
