ВЛИЯНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ В НАНОПУЗЫРЬКАХ НА ИХ ПРИЛИПАНИЕ К ЧАСТИЦАМ ПРИ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИИ Часть 6. Информативность кривых растекания пузырьков
https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-5-4-15
Аннотация
Рассчитаны кривые растекания (КР) для пузырьков диаметрами (de) 1 мм и 1 мкм на подложках с различной смачиваемостью: от предельно гидрофобной (Г) до предельно гидрофильной (Ф), а также с неполной смачиваемостью (Нх), где х = 0,8; 0,6; 0,4 и 0,2 – доля монослоя ионогенного собирателя под пузырьком. Расчеты проводились на основе результатов численного решения уравнения Лапласа в виде 12-значных таблиц типа таблиц Башфорта и Адамса. Они показали, что, во-первых, полученные КР тождественны рассчитанным ранее для пузырьков с de = 20 и 10 нм и, таким образом, форма КР неизменна в диапазоне 105 , т.е. практически для всех флотационных пузырьков, а во-вторых, что формы КР и их взаимное расположение зависят от смачиваемости подложки. Кривые растекания четко иллюстрируют преимущества прилипания к пузырьку подложки Г по сравнению с подложкой Ф, а в случае Нх – преимущество подложки с большей долей х. Количественно показано, что даже при малом растекании прилипших к частице нанопузырьков сила их прилипания возрастает в миллиарды раз и на их возросших периметрах могут закрепиться крупные пузырьки и привести частицу к флотации. Если же прилипание крупных пузырьков к нанопузырькам произойдет до растекания последних, то они вместе оторвутся и частица не сфлотирует. По такому механизму флотировались частицы в процессах братьев Бессель, Поттера–Дельпра и двух процессах Ф. Эльмора в конце XIX и начале XX столетий. Рассмотрена перспектива повышения эффективности и экономичности современной пенной флотации путем активации флотации частиц не только нанопузырьками, но и более крупными пузырьками.
Публикуется в порядке обсуждения. Части 1–5 опубликованы соответственно в [1–5].
Об авторах
В. И. Мелик-ГайказянРоссия
докт. хим. наук, проф., рук-ль лаборатории поверхностных явлений и флотации,
305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94
Н. П. Емельянова
Россия
канд. хим. наук, доцент, сотр. лаборатории поверхностных явлений и флотации,
305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94
Д. В. Долженков
Россия
аспирант кафедры вычислительной техники,
305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94
Список литературы
1. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Юшина Т.И. Влияние капиллярного давления в пузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотации. Ч. 1 // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2013. No. 1. С. 3—12. URL: http://dx.doi.org/10.17073/0021-3438-2013-1-3-12.
2. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Юшина Т.И. Влияние капиллярного давления в пузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотации. Ч. 2 // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2013. No. 3. С. 7—12. URL: http://dx.doi.org/10.17073/0021-3438-2013-3-7-12.
3. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Долженков Д.В. Влияние капиллярного давления в нанопузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотациию. Ч. 3 // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2014. No. 3. С. 3—10. URL: http://dx.doi.org/10.17073/0021-3438-2014-3-3-10.
4. Мелик-Гайказян В.И., Титов В.С., Емельянова Н.П., Долженков Д.В. Влияние капиллярного давления в нанопузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотацию. Ч. 4. Растекающиеся нанопузырьки — природные фракталы // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2016. No. 4. С. 4—12. URL: http://dx.doi. org/10.17073/0021-3438-2016-4-4-12.
5. Мелик-Гайказян В.И., Титов В.С., Емельянова Н.П., Долженков Д.В. Влияние капиллярного давления в нанопузырьках на их прилипание к частицам при пенной флотацию. Ч. 5. Кривые растекания нанопузырьков на поверхности с различной смачиваемостью // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2017. No. 3. С. 11—22 . URL: http://dx.doi.org/10.17073/0021-3438-2017-3-11-22.
6. Bashforth F., Adams J.C. An attempt to test the theories of capillary action: by comparing the theoretical and measured forms of drops of fluid. Cambridge: University Press, 1883.
7. Фрумкин А.Н. Физико-химические основы теории флотации // Успехи химии. 1933. Т. 2. No. 1. С. 1—15.
8. Гегель Г.В.Ф. Наука логики. Ч. 1. Объективная логика. Кн. 1. Учение о бытии. М.: Профком слушателей Института Красной профессуры, 1929. URL: https://royallib.com/read/gegel_georg_vilgelm_ fridrih/uchenie_o_bitii.html#0. (дата обращения: 30.09.2017).
9. Гуггенгейм Э.А. Современная термодинамика, изложенная по методу У. Гиббса. М.-Л.: Госхимиздат, 1941.
10. Guggenheim E.A. Modern thermodynamics by the methods of Willard Gibbs. London: Methuen & Co. Ltd., 1933.
11. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. М.: Мир, 2002. URL: http://mexalib.com/view/ 48445.
12. Kondepudi D., Prigogine I. Modern thermodynamics: from heat engines to dissipative structures. N.Y.: John Wiley & Sons, 2014.
13. Кабанов Б., Фрумкин А. Величина пузырьков газа, выделяющихся при электролизе // Журн. физ. химии. 1933. Т. 4. No. 5. С. 538—548.
14. Kabanow В., Frumkin A. Nachtrag zu der Arbeit: «Über die Grösse elektrolytisch entwickelter Gasblasen» // Z. Phys. Chem. A. 1933. Bd. 166. No. 3/4. S. 316—317; 1933. Bd. 164. No. 1/2. S. 121—133.
15. Hoover T.J. Concentrating ores by flotation. 3-rd ed. London: The Mining Magazine, 1916.
16. Сазерленд К.Л., Уорк И.В. Принципы флотации. М.: Металлургиздат, 1958.
17. Edser E. The concentration of minerals by flotation // Forth report of colloid chemistry and its general and industrial applications. London: Majesty’s Stationery Office, 1922. P. 263—326.
18. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П. Конкурирующие представления в работах по пенной флотации и перспективы их применения для подбора реагентов // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2007. No. 4. С. 4—21. URL: http://cvmet.misis.ru/jour/issue/view/41.
19. Фрумкин А.Н., Городецкая А.В., Кабанов Б.Н., Некрасов Н.И. Электрокапиллярные явления и смачиваемость металлов электролитами // Журн. физ. химии. 1932. Т. 3. No. 5—6. С. 351—367.
20. Langmuir I. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. II. Liquids // J. Am. Chem. Soc. 1917. Vol. 39. No. 9. P. 1848—1906. 21. Langmuir I. The mechanism of the surface phenomena of flotation // Trans. Faraday Soc. 1920. Vol. 25. No. 6. P. 62—74.
21. Blodgett K.B. Films built by depositing successive monomolecular layers on a solid surface // J. Am. Chem. Soc. 1935. Vol. 57. No. 6. P. 1007—1022.
22. Адам Н.К. Физика и химия поверхностей. М.-Л: ОГИЗ, 1947.
Рецензия
Для цитирования:
Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Долженков Д.В. ВЛИЯНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ В НАНОПУЗЫРЬКАХ НА ИХ ПРИЛИПАНИЕ К ЧАСТИЦАМ ПРИ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИИ Часть 6. Информативность кривых растекания пузырьков. Известия вузов. Цветная металлургия. 2018;(5):4-15. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-5-4-15
For citation:
Melik-Gaikazyan V.I., Emel’yanova N.P., Dolzhenkov D.V. EFFECT OF CAPILLARY PRESSURE IN NANOBUBBLES ON THEIR ADHERENCE TO PARTICLES DURING FROTH FLOATATION. PART 6. INFORMATIVITY OF BUBBLE SPREADING CURVES. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2018;(5):4-15. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-5-4-15