При наличии вспенивателя пузырьки становятся более прочными по следующим причинам: а) около полярных групп молекул вспенивателя образуется гидратный слой (рис. 2.7), причем полярные группы удерживают воду и препятствуют ее отеканию из прослоя; б) молекулы вспенивателя затрудняют испарение воды; в) адсорбционный слой вспенивателя увеличивает эластичность пузырька, вследствие чего сопротивляемость разрушению при случайных механических воздействиях увеличивается.
|
Рис.2.7 Стабилизация пузырька воздуха молекулами вспенивателя:
1–гидратный слой; 2–молекулы вспенивателя
Все это способствует образованию пены. Пеной называется концентрированная эмульсия газа в жидкости. Пена, не содержащая твердых частичек, называется двухфазной, а содержащая - трехфазной. Содержащиеся в пене флотирующиеся частицы влияют на прочность пены.
Слой пены разрушается вследствие двух процессов: а) коалесцен-ции пузырьков, находящихся ниже поверхности пены; б) разрушения пузырьков, находящихся на поверхности пены (пузырьки лопаются). Вследствие коалесценции размер пузырьков увеличивается от низшей границы слоя пены к верхней.
Флотирующиеся частицы, поверхность которых характеризуется краевыми углами смачивания, меньшими 90°, затрудняют как первый, так и второй процессы и поэтому увеличивают прочность пены. Если краевой угол смачивания меньше 90°, то имеет место мокрая флотация, при которой флотационные силы выталкивают частицу из газообразной фазы. Если, допустим, мы имеем частицу, грани которой частично вошли внутрь двух смежных пузырьков, то, так как при Θ< 90° силы поверхностного натяжения выталкивают частицу из обоих пузырьков, то частица будет затруднять их сближение, т.е. коалесценцию. Практика флотации имеет дело с углами меньшими 90°, поэтому флотирующиеся частицы всегда препятствуют слиянию пузырьков. Особенно стабильны пены, содержащие большое количество сравнительно гидрофильных, но еще флотирующихся шламов (явление так называемой плывучки).
Своеобразным образом на пену действуют капельки углеводородных масел, они могут подавлять пенообразование. Это явление имеет двойственный характер. С одной стороны, углеводороды можно использовать в борьбе с обильным пенообразованием и для разрушения вязких пен, с другой - свойство углеводородных масел подавлять пену в сильной мере затрудняет процесс флотации с применением их в качестве коллекторов - подавление пены резко снижает извлечение флотируемого минерала в пенный продукт. Поэтому применение аполярных коллекторов вызывает необходимость подбора специальных реагентов-пенообразователей, устойчивых к пеногасящему действию углеводородов.
Пеногасящее действие углеводородов является следствием не только разрушения воздушных пузырьков, но и следствием адсорбции значительного количества реагентов-вспенивателей на границе масло-вода и, соответственно, понижением эффективной концентрации этих реагентов в пульпе.
Классифицируются вспениватели, как и коллекторы, на неионогенные и ионогенные. Последние, в свою очередь, делятся на анионоактивные, катионоактивные и амфолитные. Амфолитные вспениватели на практике не применяются и в дальнейшем рассматриваться не будут.
Для практики флотации предпочтительнее вспениватели, не обладающие коллектирующими свойствами или обладающие ими в малой степени. Вспениватели должны обладать достаточной поверхностной активностью и растворимостью в воде.
Поверхностная активность характеризуется отношением между изменением свободной поверхностной энергии границы раздела вода-воздух и изменением равновесной концентрации вещества в объеме раствора. Поверхностная активность уменьшается при увеличении концентрации. Поверхностная активность зависит от рода полярной группы, числа, длины и строения углеводородных цепей в молекуле. Для веществ одного гомологического ряда поверхностная активность по правилу Траубе увеличивается примерно в 3 раза при увеличении длины углеводородной цепи на одну группу =CH2.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
