Дипломный проект флотация. ДП. Дипломный проект 126 с., 5 рис., 28 табл.,17 источников
 Скачать 2.18 Mb.
|
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ4.1. Термодинамический анализ возможности элементарного акта флотацииВ соответствии со вторым законом термодинамики элементарный акт флотации возможен, если свободная энергия  (системы после закрепления кристалла на пузырьке) меньше свободной энергии Е1 (системы до закрепления кристалла). В этом случае система из I состояния самопроизвольно переходит во II состояние при условии, что на пути перехода нет энергетического барьера или если системе временно сообщена энергия (энергия активации), достаточная для его преодоления. Чем больше разница в значениях свободной энергии в сравниваемых системах, тем более вероятен переход в состояние с меньшей энергией.  где  - поверхностное натяжение; - площадь контакта.Тогда изменение поверхностной энергии системы при элементарном акте флотации  . ,тогда как разность  нельзя принять равной  вследствие деформации пузырьков, особенно маленьких, при закреплении на них минеральных частиц.Поэтому  .Учитывая, что в равновесных условиях, по правилу Неймана  ,где  - равновесный краевой угол, получим .Разделив это выражение на и обозначив ,найдем  .Величина F - характеризующая изменение поверхностной энергии системы при элементарном акте флотации, отнесенная к единице площади контакта газ – твердое, называется показателем флотируемости. Система перейдет из I состояния во II состояние только при условии, что F>0 (то есть  ). Чем больше значение F, тем вероятнее закрепление кристалла на поверхности раздела жидкость – газ и ее флотация.При закреплении на пузырьках минеральных кристаллах, размеры которых малы по сравнению с размерами пузырьков (что наблюдается при обычной пенной флотации), то есть деформация пузырьков мала, и можно принять, что  ,то выражение для F примет вид  ,откуда следует, что, чем больше краевой угол, тем больше показатель флотируемости. При  показатель флотируемости также равен 0. [14]. 4.2. Силовая трактовка флотацииПенная флотация проходит только при турбулентном движение суспензии, т.к. при ламинарном движении кристаллы осядут на дно аппарата (флотомашины). Под действием центробежных сил пузырьки воздуха будут двигаться от периферии вихря к его центру и одновременно всплывать, так как плотность воздушной фазы меньше плотности жидкой фазы, а кристаллы будут двигаться от центра вихря к его периферии и одновременно тонуть под воздействием силы тяжести, так как плотность минералов больше плотности жидкой фазы. Скорости пузырька и частицы до ее закрепления на пузырьке складываются из скорости переносного движения суспензии и скорости их относительного движения в суспензии. Так как центробежные силы, возникающие при вихревом движении суспензии, намного больше сил тяжести, то вертикальные составляющие относительных скоростей движения пузырьков и частиц малы по сравнению с радиальными составляющими этих скоростей. Поэтому скоростями всплывания пузырьков и падения частиц можно пренебречь и учитывать только скорости радиального движения пузырьков к центру вихря, а частиц к периферии. Отрывают частицу от пузырька центробежная сила Fi и сила, обусловленная давлением воздуха Fв на контактирующей с пузырьком грани частицы. FI - центробежная сила Fi = m·I = V·ρтв ·I, где I – ускорение относительно движения частицы по пузырьку в зоне перемешивания I ≈ 30÷50g Fв = f · Рв , где Fв - сила давления воздуха на верхнюю грань кристалла f – площадь контакта газ – твердое, принимаемая равной сечению час Рв – удельное давление воздуха внутри пузырька Препятствуют отрыву частицы от пузырька флотационная сила Fф и сила Fн , обусловленная давлением суспензии на нижнюю, обращенную в сторону суспензии, грань частицы. Fф - флотационная сила – вертикальная составляющая сил поверхностного натяжения на границе раздела газ – жидкое, приложенная к кристаллу по всему периметру смачивания Fф = П· σж-г · sin γ , где П – периметр смачивания; sin γ – гистерезисный краевой угол в момент отрыва частицы Fн - сила давления суспензии на нижнюю грань кристалла Fн = f · Рн , где Рн – удельное давление суспензии на нижнюю грань частицы В условиях равновесия суммы сил, отрывающих частицу от пузырька и препятствующих ее отрыву, будут равны, то есть  Чем больше сдвинуто равновесие в сторону преобладания сил прикрепления, тем прочнее контакт минеральных частиц с пузырьком. |