ВЛИЯНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ В НАНОПУЗЫРЬКАХ НА ИХ ПРИЛИПАНИЕ К ЧАСТИЦАМ ПРИ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИИ. Часть четвертая. Растекающиеся нанопузырьки – природные фракталы

Рассматривается специфическое свойство нанопузырьков – самопроизвольное растекание по прилипшей к ним твердой гидрофобной подложке-частице, которое обусловлено высоким капиллярным давлением газа в нанопузырьках (Pк > > 106 Н/м2 ). Рассмотрен принцип расчета кривых растекания пузырьков и введен параметр X, характеризующий его интенсивность. Зависимость X(а) (а – диаметр основания пузырька) представлена бимодальной кривой, подтверждающей, что процесс растекания нанопузырьков энергетически обеспечивается двумя последовательно действующими независимыми источниками. Первый обусловлен сокращением (примерно на 11 %) площади криволинейной поверхности нанопузырька на начальном этапе растекания, а второй – работой расширения газа, вызванного падением Pк при растекании пузырька. Величина параметра X характеризуется значительно бóльшим наклоном зависимости X(а) на первом этапе растекания по сравнению со вторым. Обнаруженное свойство, как оказалось теперь, определяющее эффективность промышленных флотационных процессов в прошлом, после его распознания вновь обретает перспективу применения. Поскольку оно проявляется в ограниченном диапазоне размеров пузырьков, его предложено отнести к естественному, или природному, фракталу по аналогии с броуновским движением, проявляющимся в определенном интервале размеров частиц. Показано влияние поверхностной активности флотореагентов на форму кривых растекания пузырьков.

Часть первая опубликована в [1], часть вторая – в [2], часть третья – в [3].

1. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П. Юшина Т.И. Влияние капиллярного давления в пузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотации. Часть первая // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2013. No. 1. С. 3—12.

2. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П. Юшина Т.И. Влияние капиллярного давления в пузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотации. Часть вторая // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2013. No. 3. С. 7—12.

3. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Долженков Д.В. Влияние капиллярного давления в пузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотации. Часть третья // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2014. No. 3. С. 3—10.

4. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Козлов П.С., Юшина Т.И., Липная Е.Н. К исследованию процесса пенной флотации и подбору реагентов на основе механизма их действия. Сообщение 1. Обоснование выбранных методов исследования процесса // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2009. No. 2. С. 7—18.

5. Hoover T.J. Concentrating ores by flotation. 3-rd ed. London: The Mining Magazine, 1916.

6. Сазерленд К.Л., Уорк И.В. Принципы флотации. М.: Металлургиздат, 1958.

7. Edser E. The сoncentration of minerals by flotation // Fourth report on colloid chemistry and its general and industrial applications. London: Majesty’s Stationery Office, 1922. P. 263—326.

8. Bashforth F., Adams J.C. An attempt to test the theories of capillary action by comparing the theoretical and measured forms of drops of fluids. Cambridge: Univercity Press, 1883.

9. Богданов О.С., Гольман А.М., Каковский И.А., Классен В.И., Мелик-Гайказян В.И., Рябой В.И., Соложенкин П.М., Чантурия В.А. Физико-химические основы теории флотации. М.: Наука, 1983.

10. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Юшина Т.И. Методы решения задач теории и практики флотации: Учеб. пос. М.: Горная книга, 2013.

11. Раковский А.В. Курс физической химии. М.: Гостехиздат, 1939.

12. Папалекси Н.Д., Андреев Н.Н., Ржевский С.Н., Горелик Г.С. Курс физики. Т. 1. М.-Л.: ОГИЗ, 1948.

13. Nanobubbles exist, and are more stable than previously thought. URL: http://www.physorg.com/news94728858.html (дата обращения: 27.05.2015).

14. Ленинджер А.Л. Основы биохимии. В 3 т. / Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

15. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. Москва—Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2002.

16. Pockels A.T. Surface tension // Nature. 1891. Vol. 43. No. 1115. P. 437—439.

17. Devaux H.E. Oil films on water and on mercury //Annual Rep. Smithson. Inst. 1913. P. 261—273.

18. Langmuir I. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. II. Liquids // J. Amer. Chem. Soc. 1917. Vol. XXXIX. No. 9. P. 1848—1906.

19. George L., Gaines JR. The history of Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films (Int. J. Sci. Technol. Thin Thick Films). 1983. Vol. 99. No. 1/2/3. P. 9—13.

20. Адам Н.К. Физикохимия поверхностей. М.-Л.: Гостехиздат, 1947.

21. Мелик-Гайказян В.И., Абрамов А.А., Рубинштейн Ю.Б., Авдохин В.М., Соложенкин П.М. Методы исследования флотационного процесса. М.: Недра. 1990.