Назначение и классификация флотационных реагентов. Свойства минералов, влияющие на их взаимодействие с реагентами, страница 23

Требования, предъявляемые к устойчивости пены, определяются назначением операций флотации. В операциях основной и контрольной флотации необходимо по возможности высокое извлечение, поэтому желательны более устойчивые пены. Назначение операции перечистки -повышение качества концентрата, поэтому в этих случаях необходима более хрупкая пена.

При хрупких пенах качество концентрата улучшается, а извлечение флотируемого минерала падает, так как при разрушении минерализованных пузырьков частицы полезного минерала и пустой породы вновь погружаются в пульпу и вновь сталкиваются с поднимающимися пузырьками. При столкновении на пузырьках преимущественно закрепляются более гидрофобные частицы флотируемого минерала. Поэтому при хрупкой пене происходит как бы внутрикамерная перефлотация концентрата.

При коллективной флотации должны быть более вязкие пены, а при селективной - более хрупкие.

Препятствие коалесценции и уменьшение  средней крупности пу -

зырьков. Аэрированная пульпа термодинамически неустойчива, так как обладает значительным запасом свободной поверхностной энергии. При столкновении пузырьки сливаются в более крупные (явление коалесценции), при этом площадь поверхности раздела газ-жидкость -уменьшается, и общий запас свободной поверхностной энергии падает. В присутствии вспенивателя процесс коалесценции замедляется, так как вспениватель, адсорбируясь на поверхности раздела жидкость-газ, образует ориентированный слой молекул полярные концы которых гидратируются диполями вода. Этот гидратированный слой препятствует слиянию и позволяет сохранить в пульпе более мелкие пузырьки. Например, добавки соснового масла влияют на средний размер пузырьков воздуха следующим образом:

концентрация соснового       0,0      1,7       3,4       6,8      13,8

масла, г/м3

средний размер пузырь-         3,2     2,1     1.5        0,8      0,68

ков, мм

Уменьшение  скорости подъема пузырьков. Установлено, что пузырьки диаметром 0,6-2 мм в чистой, воде всплывают быстрее, чем в воде, содержащей вспениватель.Так экспериментально определено:

диаметр пузырька,мм.                      0,96                 1,54

скорость подъема, см/с в чистой воде                                      19,8                 30,2

в воде с 20 г/м3 соснового масла       11,3                 14,4   

Очевидно, при наличии соснового масла пузырек становится более жестким и лучше сохраняет сферическую форму, поэтому скорость подъема пузырьков в растворе соснового масла близка к теоретической. Сферическая форма не является хорошо обтекаемой. В отсутствие соснового масла пузырьки, вследствие меньшей жесткости, деформируются при подъеме, приобретая более обтекаемую форму, поэтому скорость подъема увеличивается. Однако улучшение обтекаемости пузырьков в отсутствие вспенивателя имеет место, если их диаметр не превышает 1,5-2,0 мм. При больших диаметрах поднимающие пузырьки принимают форму сфероидов с короткой осью в направлении движения, а очень крупные - форму приплюснутых сфероидов с плоской нижней частью. Эти формы менее обтекаемы, чем сферическая, поэтому пузырьки с d > 2 мм поднимаются медленнее, чем жесткие шарики такой же плотности. Деформируемость как мелких, так и крупных пузырьков проявляется в большей степени при отсутствии вспенивателя.

           Повышение  прочности пены. Вспениватели увеличивают прочность пены. При всплывании на поверхность жидкости  в верхней части пузырька образуются две поверхности раздела газ-жидкость - внутренняя и внешняя. При отсутствии вспенивателя пузырек быстро лопается, так как вода, находящаяся в слое между пузырьком и внешней поверхностью, начинает вытекать под влиянием силы земного притяжения и избыточного (лапласова) давления, обусловленного кривизной пузырька и величиной поверхностного натяжения. Под действием этих сил вода вытекает, и этот слой  становится тоньше. При очень малой толщине слоя значительную роль в разрушении пузырька начинает играть испарение воды. Так как при разрушении пузырька свободная поверхностная энергия уменьшается вследствие уменьшения площади раздела газ-жидкость, то при очень малой толщине слоя  пузырек лопается. В чистых жидкостях продолжительность жизни пузырька, всплывшего на поверхность, измеряется сотыми долями секунды.