Общие положения о гидратации поверхности минеральных частиц и пузырьков

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Общие положения о гидратации поверхности минеральных частиц и пузырьков

30.09.2020

Особой способностью воды, связанной с дипольным строением и другими свойствами ее молекул, является образование вокруг ионов, молекул и поверхностей минералов гидратных слоев. Процесс поверхностной гидратации во многом предопределяет различное взаимодействие веществ, находящихся в воде.

В связи с этим в основу рассмотрения явлений, происходящих при процессе флотации, правильно положить свойства гидратных слоев и изменение этих свойств под действием различных факторов.

Гидратные слои — их строение и устойчивость — зависят от природы минералов, реагентов, состава воды и тому подобных факторов, определяющих обстановку, в которой осуществляется флотация. Процесс гидратации влияет на растворение минералов и реагентов, на взаимодействие реагентов с минералами, на прилипание частиц к пузырькам, на слияние воздушных пузырьков, на слипание минеральных частиц и пр.

Анализ всех флотационных явлений на основе свойств гидратных слоев и изменений, ими претерпеваемых, является логическим продолжением многих оригинальных работ советских ученых в области физико-химии поверхностных явлений и теории флотации.

Первые работы в этом направлении были проведены Гурвичем, указавшим на возможность регулировать смачиваемость минералов водой благодаря адсорбции на них гетерполярных веществ (впоследствии этот взгляд был поддержан Лэнгмюром).

Дальнейшие исследования в этой области были проведены советскими учеными — Фрумкиным, Ребиндером с их сотрудниками. Талмудом и другими. В частности, Ребиндер с сотрудниками установили зависимость флотируемости минералов от количественно измеряемой величины гистерезисного (максимального) краевого угла смачивания.

Установление и исследование связи между смачиваемостью минеральных частиц и их флотируемостью является важным этапом развития работ по теории флотации. Исследованиями Ребиндер и его сотрудников показано, что «...смачиваемость минеральной поверхности и влияние на нее адсорбционных слоев флотореагентов определяют количественно основную физико-химическую стадию всех процессов флотации — прилипаемость частицы данного минерала... к поверхности пузырька в процессах пенной флотации».

Под общим термином «смачивание» Ребиндер объединяет комплекс явлений, происходящих на границе раздела флотационных фаз вдоль периметра их соприкосновения («периметра смачивания»). Последний является «... местом локализации особых линейных явлений, обусловленных некомпенсированностью молекулярных сил в поверхностных слоях». Силы, действующие на трехфазный периметр смачивания, условно названы Ребиндером «флотационными силами» и показаны на рис. 15 (случай прилипания воздушного пузырька к твердой поверхности). Одной из определяемых физико-химических величин, количественно характеризующих смачивание, по Реббиндеру, является величина вектора ожг в плоскости нормального сечения периметра смачивания, т. е. величина
Общие положения о гидратации поверхности минеральных частиц и пузырьков

Физический смысл величины В заключается в определении размера и знака «флотационной силы» по отношению к ожг. Эта величина характеризует молекулярную природу твердой поверхности, связанную с разностью свободных поверхностных энергий на границах раздела твердое тело — газ и твердое тело — жидкость. Таким образом, Ребиндер исследовал молекулярную природу поверхностей раздела флотационных фаз при помощи характерного, доступного измерению физического эффекта.

Вопрос о важном значении для флотации устойчивости гидратных слоев в kocrphhoh форме был развит Ребиндером в его исследовании гистерезиса смачивания, причем свойства гидратных слоев выражались степенью закрепления трехфазного контакта на минералах.

Исследования Уорка и Волковой значительно развили представления о роли при флотации гидратированности поверхности, оцениваемой по величине краевого угла смачивания. Фрумкин и Уорк независимо один от другого установили количественную связь между прочностью прилипания пузырька к твердой поверхности и величиной краевого угла смачивания. В наших работах аналитически и экспериментально установлена зависимость места возникновения пузырьков из раствора от смачиваемости минеральной поверхности водой.

В этих работах связывались отдельные стороны флотации с гидратированностью минеральных поверхностей через такие показатели, как величина краевого угла смачивания, время прилипания и т. п. Впервые вопрос о зависимости прилипания минеральных частиц к пузырькам от специфических свойств гидратных слоев был поставлен Фрумкиным. В работах Дерягина, Фрумкина, Кабанова и других были изучены отдельные вопросы теории гидратных слоев, что позволило в первом приближении представить их основные свойства. Кановский отметил первостепенное значение гидратации во флотационном процессе. Позже это направление стало развиваться за рубежом, начиная с исследований Эванса, продолжившего некоторые исследования Дерягина.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: