在浮選溶液化學(xué)中需經(jīng)常測定范德華力、雙電層靜電斥力、表面張力、溶劑力、水化力及疏水力等。對于浮選界面化學(xué)而言，由于 AFM 的觸頭可越過液體介質(zhì)對樣品表面進行直接測量，因此，AFM 在測量表面作用力方面意義重大。目前，利用 AFM 研究礦物在空氣中或液體中的表面性質(zhì)以及樣品表面間的范德華力、雙電層靜電斥力、水化力及疏水力等已取得了有意義的成果。

疏水表面之間的引力即所謂的疏水力，對于浮選中顆粒向氣泡固著非常重要。Anh.V. Nguyen 等[18]利用 AFM 研究了在水中、乙醇水溶液中的疏水顆粒與疏水表面之間的引力 (見圖 8)?？梢钥闯觯瑢⒁掖继砑拥剿袝r，測出了強的長范圍的引力，在引力曲線上，位于很大的間距處有臺階和不連續(xù)點存在，隨著乙醇含量的增大，臺階變小。在純乙醇中，強的長范圍引力消失。結(jié)果表明，疏水引力是由于先前已存在的亞微觀氣泡的橋聯(lián)引起的。疏水引力的特性與表面的粗糙度和不均勻性有關(guān)，表面上穩(wěn)定的亞微觀氣泡在疏水吸引中起著重要作用。在氣泡向顆粒固著時，表面粗糙可以促進表面周圍液體膜的破裂，有利于浮選進行。疏水表面的不均勻性可作捕獲氣泡的質(zhì)點，由于氣泡的兼并和橋聯(lián)，促使疏水表面之間相互吸附表面活性劑可用來控制溶液中顆粒的分散和凝聚，對浮選分離影響很大。為了研究表面活性劑對氣泡與顆粒之間表面力的影響，石田尚之[19]等用 AFM 測定了十二胺氯化物 (DAH) 水溶液中球形硅石顆粒與氣泡之間的作用力。結(jié)果表明，在 DAH 水溶液中，親水硅石顆粒與氣泡之間相互作用在遠距離時，先是靜電排斥力，接著變?yōu)槲?。即使在?DAH 濃度時，吸引力在遠距離處也會起到作用，隨著濃度的增大，引力作用范圍越大。對于疏水硅石顆粒，隨著 DAH 濃度的增大，硅石顆粒和氣泡之間相互作用的排斥力變強，引力作用范圍變小。Keqing Fa 等[20]用 AFM 測量了捕收劑與方解石和螢石表面之間的相互作用力。K. Chennakesavulu[21]等利用輕敲模式的 AFM 研究了油酸在螢石表面的吸附。將螢石晶體置于濃度為 10-7 ~ 10-3 mol/ L 的油酸中，分別得到不同濃度下的 AFM 圖像。研究表明，甚至在油酸濃度很低時 (1×10-7 mol/ L)，也能觀察到單分子層和雙分子層結(jié)構(gòu)。雙分子層能夠在礦物表面完全被單分子層覆蓋之前形成。當油酸濃度超過 1×10-4 mol/ L 后，能觀察到油酸的多層吸附。

P. R.P. Paiva 等利用 AFM 研究了離子濃度對油酸鉀在磷灰石表面吸附的影響。結(jié)果表明，溶液中Ca2+(1×10-4 mol/ L) 會導(dǎo)致碳酸鈣/ 氫氧化鈣沉淀形成。當 Ca2+ 濃度較高時，油酸通過生成油酸鈣的形式吸附在礦物表面。這些沉淀使磷灰石表面變得更均勻和平滑，是影響磷灰石可浮性的關(guān)鍵因素。某研究者在 2×10-3mol/ L 的 KCl 溶液中利用 AFM 測量了黏附在觸頭上的 SiO2 球與氧化鋁基片之間的作用力。結(jié)果表明，當 pH = 11.4 時，測量到很強的斥力，隨著 pH 值的降低，斥力減弱；當 pH < 8 時，測量到引力，pH 值越低，引力越強。這種現(xiàn)象可用靜電力和范德華引力來解釋。范德華引力與 pH 值無關(guān)，但靜電力與 pH 值有關(guān)。氧化鋁的零電點 pH = 8，當 pH > 8 時，測量到斥力的原因是由于 2 種物質(zhì)表面均帶負電，受到相互排斥的靜電力。當 pH < 8 時，測量到引力的原因是由于兩種物質(zhì)表面所帶電荷相反。而 pH = 8 時，是范德華引力的作用。劉曉文等通過對礦物表面的 AFM 力 - 位移曲線的測定，比較了幾種礦物在不同捕收劑溶液中的表面黏附力和潤濕性。結(jié)果表明，一水硬鋁石礦物經(jīng)十二胺溶液和油酸溶液浸泡后，其平均黏附力比在蒸餾水中的平均黏附力小，其順序為：蒸餾水 > 十二胺 (2×10-4 mol/ L) > 油酸鈉 (2×10-4 mol/ L)，亦即一水硬鋁石礦物在 3 種溶液浸泡之后表面的接觸角大小順序為 θ 蒸餾水 < θ 十二胺 (2×10-4 mol/ L) < θ 油酸鈉 (2×10-4 mol/ L)，與接觸角測試的結(jié)果一致。該研究為鋁土礦浮選和黏土礦物改性提供了理論指導(dǎo)。

AFM 還被應(yīng)用到油沙分選中。為了進一步研究油沙分離的影響因素，劉建軍等[25]以水基試劑分離工藝為基礎(chǔ)，利用 AFM 對瀝青與沙，瀝青與瀝青，瀝青與黏土之間的相互作用力進行了測量?？疾炝?Ca2+ 和溶液 pH 值對各成分間相互作用力的影響，得出 pH 值的升高能減弱瀝青與沙，瀝青與瀝青和瀝青與黏土之間的相互作用力，而 Ca2+ 的增加則能提高各成分之間的相互作用力。因此，可通過控制如溶液 pH 值、二價離子濃度等因素來調(diào)整膠粒之間的相互作用力，從而達到提高瀝青回收率的目的。該研究為油砂分選的工業(yè)化操作提供了借鑒。此外，他們還利用 AFM 研究了油砂分選中伊利石與伊利石表面的作用力等。(1) 在礦物加工領(lǐng)域中，AFM 主要用于觀察礦物表面結(jié)構(gòu)和微形貌以及測定礦物表面間作用力等。與現(xiàn)有其他顯微工具 (SEM、TEM、STM 等) 相比，AFM 擁有足夠的空間分辨率來提供諸如原子臺階、晶格缺陷位置、空位、位錯以及微裂隙的精細結(jié)構(gòu)圖像，制樣簡單，操作易行，不受環(huán)境的限制，能在真空、空氣、水及液體的環(huán)境下觀察。

根據(jù) AFM 的特點和應(yīng)用情況，認為原子力顯微鏡將在礦物加工領(lǐng)域有可能發(fā)揮更進一步的作用。如利用具有原子級分辨率的特點，對礦物超微形貌進行研究，有可能在從未有過的微觀水平上解釋礦物表面鮮為人知的現(xiàn)象；對礦物表面動態(tài)反應(yīng)過程，礦物與藥劑之間以及礦物之間的作用變化規(guī)律的研究，將有可能揭示礦物間相互罩蓋等選礦機理。(3) 與國外相比，目前 AFM 在國內(nèi)礦物加工領(lǐng)域中的應(yīng)用還不太廣泛。隨著 AFM 技術(shù)的改進和完善，AFM 在礦物加工領(lǐng)域中將具有廣闊的應(yīng)用前景，它將成為未來礦物加工研究的有力工具，在浮選界面化學(xué)、浮選電化學(xué)、凝聚與分散等研究中得到廣泛應(yīng)用，為研究礦物結(jié)構(gòu)，理解礦物與溶液之間以及礦物之間的作用過程，探討礦物作用機理提供新的途徑。