This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Mining and Metals Industry.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
From ore extraction and processing to refining and fabrication, the mining and metals industry spans a wide array of operations crucial to global infrastructure and manufacturing. This industry is a cornerstone of global economic development. It provides basic resources for construction, manufacturing, infrastructure development, and technology sector.
Understanding and manipulating surface properties such as wettability, adhesion, and corrosion resistance are essential for optimizing processes, enhancing product quality, and ensuring operational efficiency.
We use the following surface properties to understand the behavior of Mining and Metals products and improve their quality.
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer.
Young – Laplace-Methode
Polynomiale Methode
Ideally, when we place a drop on a solid surface, a unique angle exists between the liquid and the solid surface. We can calculate the value of this ideal contact angle (the so-called Young’s contact angle) using Young’s equation. In practice, due to surface geometry, roughness, heterogeneity, contamination, and deformation, the contact angle value on a surface is not necessarily a single consistent value but rather falls within a range. The upper and lower limits of this range are known as the advancing and receding contact angles, respectively. The values of advancing and receding contact angles for a solid surface are highly sensitive to many parameters, such as temperature, humidity, homogeneity, and minor contamination of the surface and liquid. For example, the advancing and receding contact angles of a surface can differ at different locations.
Praktische Oberflächen und Beschichtungen weisen von Natur aus eine Kontaktwinkelhysterese auf, die auf eine Reihe von Gleichgewichtswerten hinweist. Wenn wir statische Kontaktwinkel messen, erhalten wir einen einzigen Wert innerhalb dieses Bereichs. Sich ausschließlich auf statische Messungen zu verlassen, wirft Probleme auf, wie z. B. schlechte Wiederholgenauigkeit und unvollständige Oberflächenbewertung in Bezug auf Haftung, Sauberkeit, Rauheit und Homogenität.
In practical applications, we need to understand how easily a liquid spreads (advancing angle) and how easily it is removed (receding angle), such as in painting and cleaning. Measuring advancing and receding angles offers a holistic view of liquid-solid interaction, unlike static measurements, which yield an arbitrary value within the range.
Diese Erkenntnisse sind entscheidend für reale Oberflächen mit Variationen, Rauheit und Dynamik und helfen Branchen wie Kosmetik, Materialwissenschaft und Biotechnologie bei der Gestaltung effektiver Oberflächen und der Optimierung von Prozessen.
Erfahren Sie, wie die Kontaktwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Kontaktwinkelmessung lesen Sie unsere Kontaktwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
These reference measurements show how deionized water wets four standard substrates measured with the Droplet Lab Dropometer. Use them as visual and numerical benchmarks when you're checking your own sample preparation, treatments, and chemistry.
Full contact angle and surface energy datasets (including additional liquids and statistics) are available on our dataset hub.
The droplet images above are taken from the same benchmark series as our open dataset. For each substrate and probe liquid we report:
● Advancing and receding contact angles (and hysteresis)
● Derived surface energy (SFE) values based on multi-liquid measurements
● Measurement conditions, uncertainties, and sample preparation details
Comparing your own droplet shapes and angles against these references is a fast way to spot contamination, treatment drift, or unexpected changes in wettability.
Diese Eigenschaft misst die Kraft, die auf die Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt, mit dem Ziel, ihre Oberfläche zu minimieren.
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer
Dynamische Oberflächenspannung
Die dynamische Oberflächenspannung unterscheidet sich von der statischen Oberflächenspannung, die sich auf die Oberflächenenergie pro Flächeneinheit (oder die Kraft, die pro Längeneinheit entlang des Randes einer flüssigen Oberfläche wirkt) bezieht.
Die statische Oberflächenspannung charakterisiert den Gleichgewichtszustand der Grenzfläche von Flüssigkeiten, während die dynamische Oberflächenspannung die Kinetik von Änderungen an der Grenzfläche berücksichtigt. Diese Veränderungen können das Vorhandensein von Tensiden, Additiven oder Schwankungen in Temperatur, Druck und Zusammensetzung an der Grenzfläche beinhalten.
Wann sollte die dynamische Oberflächenspannungsmessung verwendet werden?
Dynamic surface tension is essential for processes that involve rapid changes at the liquid-gas or liquid-liquid interface, such as droplet and bubble formation, coalescence (change in surface area), the behavior of foams, and the drying of paints (change in composition, e.g., evaporation of solvent). It is measured by analyzing the shape of a hanging droplet over time.
Die dynamische Oberflächenspannung gilt für verschiedene Branchen, darunter Kosmetika, Beschichtungen, Pharmazeutika, Farben, Lebensmittel und Getränke sowie industrielle Prozesse, in denen das Verständnis und die Kontrolle des Verhaltens von Flüssigkeitsgrenzflächen für die Produktqualität und Prozesseffizienz unerlässlich ist.
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenspannung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenspannungsmessung: Der endgültige Leitfaden
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenenergie mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenenergiemessung: Der ultimative Leitfaden
For benchmark contact angle and surface energy values on glass, nylon, PMMA, and Teflon, see the Open Benchmark Data panel above or visit our Dataset Hub for full CSV downloads.
Der Gleitwinkel misst den Winkel, in dem ein flüssiger Film über eine feste Oberfläche gleitet. Es wird häufig verwendet, um die Rutschhemmung einer Oberfläche zu beurteilen.
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer
Erfahren Sie, wie die Gleitwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Gleitwinkelmessung lesen Sie unsere Gleitwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Within the Mining and Metals industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
Herausforderung: Das Erreichen einer effizienten Flotation sowohl im Kupfer- als auch im Goldbergbau ist von entscheidender Bedeutung, aber auch komplex, da wertvolle Mineralien selektiv an Luftblasen gebunden werden müssen und gleichzeitig das Benetzungsverhalten und die Oberflächenspannung kontrolliert werden müssen.
Lösung: Die Flotation im Bergbau hängt stark von der Wechselwirkung zwischen mineralischen Partikeln und Luftblasen ab. Für den Kupferbergbau ist die Optimierung des Kontaktwinkels von entscheidender Bedeutung, um Kupfermineralien selektiv zu schwimmen und Gangmineralien wie Siliziumdioxid abzuwehren. Erreichen eines idealen Kontaktwinkels von 0 0 Sorgt für Hydrophobie, was zu einem hochwertigen Kupferkonzentrat führt.
Im Goldbergbau ist die Kontrolle der Oberflächenspannung unerlässlich, um einen stabilen Schaum zu erzeugen. Dieser Schaum ermöglicht es, dass sich Goldpartikel an Luftblasen anlagern und effektiv von Gangartmaterialien getrennt werden. Die richtigen Oberflächenspannungswerte stellen sicher, dass die Luftblasen ausreichend Auftrieb und Stabilität haben, um Goldpartikel an die Oberfläche zu transportieren und so eine effiziente Rückgewinnung zu ermöglichen.
Herausforderung : Rare earth element extraction involves complex separation processes dependent on surface interactions.
Lösung : The interactions between the mineral surfaces and chemical reagents used in the separation process are influenced by the surface energy. For example, rare earth elements (REE) often exist in complex mineral matrices with other elements. For the selective extraction of REE, chemical reagents are used. Miners can optimize the surface energy values so that these reagents can effectively adhere to the mineral surfaces containing REEs.
Similarly, surface energy optimization can be very useful in the selective extraction of minerals. By modifying surface energy, it's possible to make the mineral surfaces more or less attractive to specific reagents, thus promoting the selective attachment of reagents to REE-bearing minerals while repelling unwanted minerals.
Herausforderung : The formation of rust and the durability of mining equipment is of great concern in the Mining Industry.
Lösung : One of the established methods to prevent corrosion and wear on mining equipment is using hydrophobic coatings. Applying hydrophobic coatings with a high contact angle helps repel water and corrosive substances, preventing the formation of rust and enhancing the durability of mining equipment. And therefore, mining companies apply a hydrophobic coating to the surface of their conveyor belts and ore processing machinery. The increased contact angle ensures that water and corrosive minerals are repelled, reducing maintenance costs and extending the lifespan of the equipment.
Herausforderung : Comminution is carried out to release valuable components, and the effectiveness of the subsequent separation heavily relies on the extent of this liberation. Nonetheless, the efficiency of concentration processes is compromised by the presence of fine particles generated during the grinding phase in mineral processing operations.
Lösung : An approach to extract fine valuable minerals from slimes involves augmenting their size through selective oil agglomeration. To achieve successful mineral agglomeration with oil, it is imperative that the solution's surface tension surpasses the critical surface tension required for oil agglomeration. This selective oil agglomeration method is applied to segregate valuable minerals from mixtures of fine particles, facilitating the aggregation of the targeted mineral. Consequently, industries can refine the oil agglomeration process to attain effective comminution.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
In an industry where precision reigns supreme, how can Mining and Metals manufacturers ensure their products withstand scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides them through the complex maze of quality and performance.
A destructive tape test that rates adhesion of a cured coating to a substrate by cutting the film (X-cut or crosshatch), applying pressure-sensitive tape, and evaluating coating removal on a 0–5 scale (higher = better). In this guide, ASTM D3359 is treated as the adhesion outcome test and is paired with upstream wettability metrics (timestamped water contact angle and optional surface free energy) to turn “pass/fail” results into a corrective-action workflow.
Confirm that adhesion meets release criteria after coating + cure, and trend ratings by line/shift to catch drift.
Add pre-paint contact angle/variability (and optional SFE/Δθ) to determine whether the likely cause is surface readiness vs coating/cure changes before making process adjustments.
ASTM D3359 reports an adhesion outcome after coating and cure; it is not a root-cause tool by itself and does not resolve very high adhesion levels well. Use timestamped contact-angle/SFE trends as upstream risk signals and diagnostics, and only set numeric gates after correlating them to D3359 on representative panels from your own process.
We hope this guide showed you how to apply surface science in the Mining and Metals industry.
Nun möchten wir das Wort an Sie übergeben:
Feel free to leave a comment below—we’d love to hear from you.
