Микрофлотацияны ортокинетикалық гетерокоагуляция ретінде қарастыру

Пайдалы кендерді байытудың тә сілі ретінде флотация механизмі жұ ғ у ү дерісінің заң дылық тарына немесе шеттік бұ рыштың мә ніне негізделген.

Су тазалаудағ ы флотация механизмі сапалық тү рде ө згеше болады, ол ү шін ДЛФО теориясынддағ ы заң дылық тардың маң ызы зор. Оны флотацияғ а қ олдану кө птеген технологиялық ү дерістерді, мысалы су тазарту ү дерістерін сипаттау ү шін маң ызды тұ рақ тылық теориясының жаң а бө лімін – ортокинетикалық гетерокоагуляция теориясының пайда болуына ә келді.

Байыту кезінде ә детте шеттік бұ рышы қ алыптасқ аннан кейін кө піршікте бекінуі мү мкін болатын ірі, ауыр бө лшектерді флотацияғ а ұ шыратады.Бұ л механизм бө лшектердің ө лшемі кіші болғ анда ғ ана жү зеге асатын басқ а флотациялық су тазалау кезіндегі механизммен қ атар да жү зеге асады.Осы себептен флотациялық су тазалау байытудан радикалды ерекшеленеді.Себебі ірі бө лшектер ө з бетінше седиментацияланып, ал суды тек кіші бө лшектерден тазалау керек.Ө лшемі 10мкм-ден аз бө лшектер алыс ә рекеттесу(молекулалық вандервальс тартылыс кү штері)арқ ылы кө піршік бетіне жә не екінші минимумда локализациялана алады.Неғ ұ рлым концентрациясы жоғ ары болса, соғ ұ рлым диффузиялық қ абат жұ қ а болады, ә рі кө піршік бетіне екінші минимум жақ ын жә не терең болады, ал кө піршік-бө лшек агрегаты берік болады.

Егер ластанғ ан судағ ы тұ здардың концентрациясы тө мен жә не кө піршікпен бө лшектер таң басы бірдей болса, олардың электростатикалық тартылуын кө піршік пен бө лшектердің бетінде ә р тү рлі дең гейде адсорбцияланатын БАЗ-ды енгізу арқ ылы қ амтамасыз етуге болады.Флотацияның тиімділігінің катиондық БАЗ-дардың pH немесе концентрациясына тә уелділігіне жү ргізген тә жірибелік зерттеулер кө піршіктер мен бө лшектердің зарядтары қ арама-қ арсы болғ анда концентрация интервалында флотацияғ а ұ шыраудың кү рт максимумы бар екенін кө рсетті.

Бұ ндай ө зара коагуляциялану егер бө лшектер жақ ындағ ан кезде бө лшектердің адсорбциялы-сольваттың тосқ ауылы екінші минимум мен кө піршік бетінің арасында болса да жү руі мү мкін.Қ алың адсорбциялы-гидраттық қ абаттар ү шін бұ л шарт орындалмайды.Себебі, екінші минимум жойылады немесе оның терең дігі аз болады, ө йткені бө лшек пен кө піршікті бө летін фазааралық қ абыршық тардың жеткілікті ү лкен қ алың дығ ында бейэлектростатикалық тербеліс кү штері тартылыс кү штерін тең гереді.

Егер судың тұ здылығ ы едә уір жә не кө піршік пен бө лшектің зарядтары қ арама-қ арсы болса, адсорбциялы-сольваттық қ абаттар аздау немесе тіпті болмаса, кіші бө лшектердің реагентсіз флотация жү руі мү мкін; электролиттің тө мен концентрацияында ол тек оптималды концентрацияғ а катионактивті БАЗ-ды қ олданғ анда ғ ана жү руі мү мкін.

Егер бө лшектердің адсорбциялы-сольваттық қ абаттардың қ алың дығ ы кө п болып, екінші минимумнің терең дігі аз болғ ан жағ дайда ү лкен бө лшектердің флотация негізінде флореагенттерді таң дау кіші бө лшектердің флотациясы негізінде болады.

Кіші бө лшектердің флотациясын басқ ару жә не флотациялық су тазалауда оң тайландыру ү шін бұ л ү дерістің кө п сатылы екенін ескеру маң ызды.Бө лшектің кө піршікте бекіну ү дерісімен қ атар, флотацияның элементарлық актысында бө лшек пен кө піршіктің жақ ындау сатысы маң ызды роль атқ арады.Ол кө піршіктің қ алқ ып шығ у жылдамдығ ы мен бө лшек седиментациясы жылдамдығ ының есебінен жү зеге асады.

Кө піршіктің экваториалдық қ имасымен сә йкес келетін негізгі вертикальды цилиндрдегі барлық бө лшектеордің оның бетіне тұ нады деп ойлау дұ рыс емес.Сұ йық тық ағ ыны қ алқ ып шық қ ан кө піршікті айналып ағ ып ө теді, сұ йық тық қ исық тары майысады, кіші бө лшектер инерциясыз сұ йық тық тың қ исығ ына қ арай жылжиды да кейін жоғ алып кетеді.Экваториалды жазық тық тағ ы кө піршік бетіне дейінгі қ ашық тығ ы бө лшектің радиусына тең болатын тоқ тың қ исығ ын бө ліп алайық.Бұ л тоқ тың қ исығ ы жә не онымен сә йкес келетін инерциясыз бө лшектің траекториясы шекті деп аталады; шекті траектория бойынша араласатын бө лшек ү шін экваториалды жазық тық та кө піршік бетімен жанасуы мү мкін болады, тоқ тың алыстағ ы сызық тары ү шін жанасу мү мкін емес.

Бірінші жуық тауда кө піршіктің бетіне шекті траекториялық шектелген тоқ тың тү тікшесінен яғ ни радиусы в цилиндрден (XVII.2-сурет) бө лшектер тұ нады деп есептейді.Бұ л цилиндр қ имасы ауданының кө піршіктің экваториалды ауданына қ атынасы қ ашық гидродинамикалық ә рекеттесу (Қ ГӘ) арқ ылы флотация жылдамдығ ы неше есе кемитінін кө рсетеді.Бұ л шаманы соқ тығ ысу тиімділігі немесе басып алу қ имасы деп атайды:

E= (XVIII.1)

Бө лшектің кө піршікпен жақ ындасуда фазааралық қ абыршық тың қ алың дығ ы бө лшек радиусынан аз болатын кішкентай қ ашық тарда қ иындайды.Бұ л кезең де жақ ындау фазааралық қ абыршық тың жұ қ аруын білдіреді.Соң ғ ысы қ абыршық тың жұ қ аруымен шексіз ө сетінін тұ тқ ырлық ты кедергіні жең умен байланысты.Б ұ л гидродинамикалық эффект-жақ ын гидродинамикалық ә рекеттесу (ЖГӘ) деп аталады.Бұ л флотациялық су тазалау жылдамдығ ын бірнеше есе тө мендетеді.

XVIII.2-сурет.Сұ йық тық тың тө менделу ағ ынының кө піршікті айналып ө ту сұ лбасы.

Гидродинамикалық ө рісі болатын ірі кө піршіктер ү шін жә не ағ удың тұ тқ ырлық ты режимінде болатын кіші кө піршіктер ү шін соқ тығ ысу тиімділігін есептеу бір-бірімен ө згеше формулаларғ а алып келеді:

= (XVIII.2a)

= (XVIII.2б)

Бұ л формулалардың дұ рыстығ ы тә жірибе жү зінде расталғ ан.Оларғ а сә йкес егер ірі кө піршіктерді пайдалансақ кіші бө лшектер (a 1 мкм)флотациясының кинетикасы мың есе баяуланады.Кө піршік неғ ұ рлым ірі болса, кө піршік бө лшек агрегатының бұ зылу ық тималдылығ ы соғ ұ рлым кө бірек болады.Кө піршікпен қ апталғ ан бө лшек сұ йық ағ ысымен оның «жеміне» қ арай жетіледі.Ондағ ы сұ йық тық тың радиалды жылдамдығ ы сыртқ ы нормалі бойынша кө піршіктің бетіне қ арай бағ ытталғ ан.Бұ л радиалды ағ ыс кө піршіктің қ алқ ып шығ у жылдамдығ ына пропорционалды гидродинамикалық табиғ аттағ ы бө ліп алу кү шін тудырады. Кө піршік жылдамдығ ы оның радиусының квадратына пропорционал.Мысалы, радиус он есе кемісе, ол жү з есе азаяды.Осы себептен алыстағ ы минимумдағ ы гетрокоагуляциясы (реагентсіз флотация да) кө піршіктер ө лшемі бірнеше жү з есе микрон (бұ ндай ө лшемді кө піршіктерді кең дерді флотациялық байыту кезінде қ олданылады) болғ ан кезде мү мкін емес болады, ал кө піршік ө лшемі ондағ ан микрон болғ ан кезде бө ліп алу кү ші аз жә не байқ алмайды.

Сонымен, бө лшектердің кө піршіктерден бө ліп алуды болдырмау жә не оларды бетіне тұ ндыру ү шін кіші кө піршіктерге кө шу маң ызды.Кіші бө лшектерді кіші кө піршіктермен флотациялау микрофлотация деген атқ а ие болды.

Микрофлотация ү дерістерінде дә стү рлі механикалық жә не пневматикалық флотациялық машиналар пайдаланылмайды.Мұ нда кө піршіктердің кіші ө лшемдерін қ ажет ететін қ ысымды флотация мен электрофлотация қ олданылады.Катионды БАЗ-дарды пайдалану кең қ олданылуда.Микрофлотациядағ ы кө піршіктердің ролі одан да маң ызды.Себебі, кө піршіктердің кіші ө лшемін сақ тап қ алу ү шін олардың коалесценциясын болдыртпау қ ажет.

(XVIII.2a)- формуладан кө рініп тұ рғ андай субмикронды бө лшектер ү шін соқ тығ ысудың тиімділігі кө піршіктердің ө лшемі ондағ ан микрон болса да ө те аз болады. Олардың микрофлотациясы жү згінді алдын-ала агрегаттағ ан соң айтарлық тай жылдамдық пен жү реді.