CC BY
61
торе // Шахта и карьер, 1988.- №3.-С.50-54.
2. Байченко А.А., Евменова Г.Л. Перспективная технология обогащения угольных шламов/ Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности:Тр. междунар. науч.-практ. конф. 10-13 сентября 2002, Кемерово: ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь»,2002.-С. 151-153.
□ Авторы статьи:
Байченко Арнольд Алексеевич
- докт. техн. наук, проф. каф. обогащения полезных ископаемых
УДК 622.648.24
А.А. Байченко, А.Н. Батушкин
ВЛИЯНИЕ АПОЛЯРНОГО РЕАГЕНТА НА ПРОЧНОСТЬ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЧАСТИЦ НА ПУЗЫРЬКЕ ВОЗДУХА ПРИ ФЛОТАЦИИ
Евменова Галина Львовна - канд. техн. наук, доц. каф. обогащения полезных ископаемых
Методы исследования флотационного процесса исторически создавались для выяснения правильности возникавших представлений о механизмах процесса и связанных с ним явлений происходящих под влиянием реагентов на поверхности минеральная частица -пузырёк воздуха, а также у периметра контакта между ними для решения основной задачи -создания научных основ по подбору оптимальных реагентов.
В работах [1-4] показано, что гистерезис смачивания трехфазного периметра на омасленной поверхности обусловлен действием сил внутреннего трения масляной пленки, а величина гистерезисных сил пропорциональна вязкости углеводородов и скорости движения периметра. Гистерезис-ный механизм действия аполяр-ных собирателей хорошо объясняет улучшение флотации крупных частиц реагентами повышенной вязкости [5], и отсутствие упрочнения контакта пузырька и частицы в статических условиях [6, 7], когда скорость сокращения периметра не велика и, следовательно, мала величина гистерезисной силы. Поэтому целесообразно выяснить, как влияют аполярные реагенты на прочность закрепления частиц на пузырьке.
Исследование такого влия-
ния аполярных реагентов было проведено на установке по измерению силы прилипания частицы к пузырьку воздуха на (рис.1).
Пузырёк воздуха 5 выдувается под держатель 4, закреплённый в манипуляторе, обеспечивающим контактирование пузырька воздуха с минеральной частицей. Конец коромысла 3 связан стеклянной нитью с торсионными весами 1.
С помощью держателя 7 возможно вертикальное изменение точки контактирования с пузырьком. После осуществления контакта фиксируется нагрузка на шкале весов в Ньютонах. Затем с помощью автоматического устройства торсионных весов медленно поднимает-
ся один конец коромысла и одновременно опускается другой
- минеральной частицей до момента отрыва частицы от пузырька.
Осуществляется визуальный контроль процесса отрыва, и в момент отрыва фиксируется показания весов, при котором произошёл отрыв частицы от пузырька. Разница этих значений и даёт величину силы отрыва в ньютонах.
Для того чтобы результаты измерений сил отрыва соответствовали условиям закрепления частицы на свободном пузырьке, измерение следует проводить, отрывая частицу от пузырька, а не наоборот.
Скорость отрыва от пузырька во всех опытах оставалась
Обогащение полезных ископаемых
61
Таблица 1
Показатели температурных фракций
название Температура вакуумная. Температура атмосферная
Фракции газойля Фракция № 5 40 -90 160 - 240
Фракция № 6 90 -125 240 - 280
Фракция № 7 125-145 280 - 300
Фракция № 8 145-180 300 - 360
Фракция № 9 180 > 360 >
Остаточное давление 2-3
постоянной. Эмульсия аполяр-ного реагента готовилась заранее [9, 10, 11, 12], со средним размером капелек 3-5 мкм, [13]. Концентрация реагента изменялась от 0.35 до 1.35 мг/л. Затем осуществлялось контактирование частицы с эмульсией. Частица крепилась в держатель, и проводилось измерение силы отрыва без смены пузырька при
одинаковом значении скорости увеличения отрывающей силы.
Измерение прочности закрепления частиц с различными фракциями реагента на пузырьке воздуха при одинаковой скорости отрыва в воде показаны на рис. 2. Показатели температурных фракций представлены в табл.1
Известно, что величина гис-
терезиса зависит от степени метаморфизма угля [16]. Из анализа приведенных зависимостей следует, что величина прилипания пузырька зависит от свойств минеральной поверхности [14, 15]. Результаты измерения сил отрыва частиц, обработанных эмульсией разных фракций аполярного реагента, от пузырька воздуха показали,
прочное закрепление аполярных реагентов через гидратный слой и свободного перемещения каймы реагента по поверхности. При обработке угольных частиц аполярным реагентом, величина прилипания зависит от степени метаморфизма угольной частицы и состава реагента. Так, прилипание ДБ (от 29,0-10-5 Н до 51,5-10-5 Н) со всеми фракциями
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
реагента наблюдалась на угле марки К.
Установлено влияние
свойств поверхности и концентрации реагента на величину силы отрыва частицы от пузырька воздуха.
Исследования прочности закрепления частицы на пузырьке воздуха позволили установить следующее:
- различные фракции обусловливают различные силы отрыва частицы в Ньютонах. Так фракция № 5 - легкая фракция 160-240 0С обеспечивает силу отрыва 29,0-10-5 Н, фракция 240-2800С - 37,5-10-5 Н, фракция 280-300 0С - 47-10-5 Н. фракция более 300 0С -51-10-5 Н.
Отмеченное свойство апо-лярных реагентов - влияние состава реагента на изменение величины прочности контакта частица-пузырек обеспечивает возможность регулирования селективности действия собирателей при флотации частиц разной степени метаморфизма и крупности.
Выводы
- Лёгкие фракции реагента обеспечивают гидрофобизацию поверхности, мелкие и крупные частицы легко прилипают, но при этом прочность закрепления минеральных частиц снижается, поэтому мелкие частицы, имеющие меньшую массу удерживаются на пузырьке воздуха, а крупные частицы будут отрываться от пузырька.
- С увеличением вязкости аполярного реагента прочность закрепления на пузырьке угольных частиц возрастает и поэтому при вязких фракциях крупные угольные частицы будут оставаться на поверхности пузырька.
- Изменяя вязкость реагента, можно управлять селективностью процесса флотации.
1. Байченко А.А., Баран А.А, Митина Н.С., Кочерга И.И. Электроповерхностные характеристики и устойчивость суспензии угля марки К // Химия твердого топлива .- 1987. - № 4. - С. 107 - 110.
2. А.с. 940009 СССР, М. Кл.3 G 01 N 13/00. Устройство для измерения сил отрыва частиц минералов от пузырька газа / А.А. Байченко, М.С. Клейн (СССР). - 2 с.: ил.
3. Байченко А.А., Клейн М.С. К оценке прочности закрепления минеральных частиц на пузырьке // Флотационное обогащение руд и очистка сточных вод. - Новосибирск , 1980. С. 3-8.
4. Мелик-Гайказян В.И., Байченко А. А., Ворончихина В.В. К эмульсированию маслянных флотореа-гентов в промышленных условиях и оценке дисперсности получаемой эмульсии // Кокс и химия. - 1964. -3, -С. 9-13.
5. Глембоцкий В.А., Сорокин М. М., Дмитриева Г. М. Аполярные реагенты и их действие при флотации. -М.: Наука. 1968, с. 12-21.
6. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Ворончихина В.В. О роли гистерезиса смачивания при пенной флотации // Обогащение руд: Межвуз. сб./ Иркутский политехн. ин-т. 1978. С. 92-98.
7. Классен В.И. Крохин С.И. Тихонов С.А. Влияние окаймления аполярным реагентом площади контакта пузырька с частицей минерала на прочность их слипания при флотации // Цветные металлы. -1962. -№ 4. -С. 9-11.
8. Дерягин Б.В., Духин С.С., Рулев Н.Н. Влияние размера частиц на гетерокоагуляцию в элементарном акте флотации // Коллоидный журн. -1977. -39.- № 4 -C. 680-691.
9. Байченко А.А., Байченко Ал. А. А. с. № 912252 (СССР). Эмульгатор.- Опубл. в БИ, 1982, №10
10.Байченко А.А., Байченко Ал. А. Интенсификация ультразвукового эмульгирования флотационных реагентов.- КузПИ. с. 92-94.
11.Байченко А.А., Иванов Г.В. Интенсификация процессов обогащения минерального сырья.- Новосибирск 1990. с. 60-64 «Механизм действия аполярных реагентов при флотации».
12. БайченкоА.А, Батушкин А.Н. Усовершенствование технологии диспергирования аполярных реагентов перед подачей их во флотационный процесс.// Вестник Куз ГТУ - 2004. - № 5. - с. 56 - 58.
13. Байченко А.А., Иванов Г.В. Каплин М.Г. и др. Влияние добавок спиртов на дисперсность эмульсии
керосина, полученной в струйном эмульсификаторе // Вопросы горного дела: Сб. научн. тр. / Кузбасский политехн. ин-т. - Кемерово, 1970. С. 285-288.
14. Байченко А.А., Иванов Г.В., Бочарова Е.М. Влияние электролитов на флотацию углей // Вестник КузГТУ № 4 1999, с. 66-71.
15. Иванов Г.В., Байченко А.А., Бочарова Е.М., Бауэр Л.Н., Мин Р.С. Влияние электролитов на силу отрыва частицы от пузырька воздуха при флотации // Материалы науч.-техн. конф. 19-20 ноября 1999. -Кемерово: Кузбассвузиздат, 1999. С. 93 - 100.
16. Ерёмин И.В., Арцер А.С., Броновец Т.М. Петрология и химико-технологические параметры углей Кузбасса // 2002.
□ Авторы статьи:
Байченко Батушкин
Арнольд Алексеевич Артем Николаевич
- докт. техн. наук, проф. каф. - аспирант каф. обогащения
обогащения полезных полезных ископаемых
ископаемых
