پژوهش دانشگاهی – فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک فلوتاسیون زغال- قسمت …

پژوهش دانشگاهی – 
فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک فلوتاسیون زغال- قسمت  …

انرژی آزاد جذبی، اندازه گیری مقاومت باند میان واکنشگر (مثلا کلکتور) و سطوح کانی ها، می تواند از طریق جذب یا اندازه گیری های ترمودینامیکی ارزیابی شود. اگر دیتاهای ترمودینامیکی در دماهای مختلف در دسترس باشد، گرما و آنتروپی جذبی می تواند محاسبه گردد. اندازه گیری های مستقیم گرماهای جذبی می تواند برای تثبیت طبیعت برهم کنش جامد – واکنشگر و توزیع محل های واکنشی در سطح بکار رود.

۳-۳-۳- هیدرو دینامیک و سنتیک

ترمودینامیک مشخص می کند که آیا تغییرات در سیستم امکان پذیر است یا نه. گرچه آن هیچ اطلاعاتی در خصوص سرعت این تغییرات یعنی سنتیک پروسه به ما نمی دهد. در فلوتاسیون کف این سوال مطرح است که آیا هیچ سطح مشترکی مخصوصا سطح مشترک میان آب – بخار و جامد – بخار به تعادل می رسد. مرحله سرعت مشخصه[۱۴] بطور کلی در یک مکان خاصی در قالب زاویه تماس استاتیکی به ثبات نمی رسد لذا برای فلوتاسیون موفق به چندین مرحله دیگر نیاز داریم که آنها به فاکتورهای هیدرودینامیکی وابسته هستند.
اکنون فلوتاسیون به ترکیبی از پروسه های انتقال جرم شناخته شده است که در ذیل تشریح شده اند:
انتقال انتخابی[۱۵] مواد از اسلاری[۱۶] (گل فلوتاسیون) به کف بوسیله پیوستگی میان اجزاء و حباب ها؛ انتقال غیر انتخابی مواد از اسلاری به کف بوسیله حرکت آهسته هیدرولیکی و مکانیکی؛ بازگشت مواد از کف به اسلاری؛ پیوستگی حباب ها باهم؛ زهکشی مایع و انتقال مواد القاء شده هیدرولیکی یا مکانیکی از کف به محصول تغلیظ شده [۱۱].

۳-۳-۳-۱- رخدادهای مورد نیاز برای فلوتاسیون

فلوتاسیون (یعنی انتقال مواد از اسلاری به کف) می تواند در قالب چهار مرحله زیر تفکیک شود:
۱) نزدیک شدن حباب و جامد به یکدیگر که بوسیله هیدرودینامیک ها کنترل می شود [۱۲].
۲) رقیق تر شدن غشای آب به منظور شکستگی
۳) عقب نشینی آب[۱۷]
۴) تشکیل و تثبیت زاویه تماس[۱۸].
تشکیل و تثبیت زاویه تماس ( اگر از نظر ترمودینامیکی قابل قبول باشد) نتیجه موفق سه مرحله نخست می باشد؛ محتمل است که یکی از مراحل قبلی سرعت مشخصه باشد. نزدیکی و بهم رسیدگی حباب ها و اجزاء بوسیله نیروهای هیدرودینامیکی پایدار می شوند.
غشای میان حباب و جامد بوسیله فشار گسیختگی[۱۹] توصیف می شود که با رقیق شدگی غشاء مقابله می کند. بزرگی این فشار به درجه آب گریزی[۲۰] جامد، ضخامت غشاء، برهم کنش لایه های مضاعف الکتریکی جامد و حباب و اثرات پیوند هیدروژنی و واندروال بستگی دارد. جامدهای آبدوست[۲۱] بوسیله بزرگی فشار گسیختگی شناسایی می شوند. فشار گسیختگی با افزایش قابلیت آبدوستی کاهش می یابد. فشار گسیختگی تا حدودی تابعی از ضخامت غشاء می باشد، که ممکن است در ضخامت های بزرگ مثبت و در ضخامت های کوچکتر منفی باشد [۱۳].
همچنین اندازه اجزاء و حباب ها در سنتیک گسیختگی غشاء و آب گریزی نقش مهمی ایفا می کنند. پرداخت و اندودکاری جامد قابل شناور بوسیله افزودن مواد جلا دهنده می تواند سبب افزایش سرعت رقیق شدگی غشاء یا افزایش ضخامت گسیختگی و یا هر دو شود. جامد سطح زبر بطور گسترده گسیختگی غشای آب میان اجراء و حباب را ترویج می دهد.
در سیستم های فلوتاسیون واقعی زاویه های تماسی نامتعادل اغلب زمانیکه زمان فاکتور می باشد به ثبات و پایداری می رسند. عبور از سه فاز متصل به هم در عرض سطوح جامد ممکن است منجر به زاویه تماسی وابسته به سرعت شود [۱۴].
هیدرودینامیک تماسی حباب – اجزاء به شدت به اندازه ذرات و چگالی آنها وابسته می باشد.

۳-۳-۳-۲- زمان القاء

زمان القاء[۲۲] (یعنی زمان مورد نیاز برای پایداری زاویه تماس) می تواند به عنوان زمان مورد نیاز برای غشای آب شکسته شده میان سطوح آب گریز و حباب گاز به منظور زهکشی ضخامت هایی از غشاهای آب که شکسته شده اند، توصیف شود. Evans رابطه زیر را برای ذرات کروی ارائه کرده است [۱۵].
رابطه ۳-۱
که در آن T زمان القایی، d قطر ذرات، ρ چگالی ذرات و   کشش سطحی در سطح مشترک آب و بخار می باشد.
زاویه مماس اندازه حدی آب گریزی است، در حالیکه زمان القائی اساسا یک اندازه سنتیکی آب گریزی می باشد.
زمان تماس[۲۳] بصورت زمان مقدور برای پیوستگی ذرات – حباب تعریف می شود و آن زمانی است که ذرات و حباب ها به قدر کافی به یکدیگر نزدیک می شوند تا امکان پیوستگی میان آنها فراهم شود. زمان تماس ممکن است بتواند مدت زمانی باشد که ذرات در ناحیه هیدرودینامیک نزدیک سطوح حباب می مانند. فلوتاسیون زمانی امکان پذیر است که زمان تماس بیش از زمان القائی باشد [۱۶].

۳-۳-۳-۳- احتمال فلوتاسیون و سنتیک های فلوتاسیون

برای وقوع فلوتاسیون می بایست چند زیر مرحله صورت گیرند: ۱) برخورد ذرات و حباب ها؛ ۲) پیوستگی ذرات و حباب ها؛ و ۳) ذرات و حباب ها تا زمانیکه از کف جدا نشده اند می بایست از یکدیگر جدا نشوند. احتمال وقوع فلوتاسیون می تواند بصورت رابطه از احتمالات هر یک از محصورلات بصورت رابطه زیر تعریف شود. بنابراین،
رابطه ۳-۲
که در آنPf، Pc، Pa و Pd به ترتیب احتمالات فلوتاسیون، برخورد، پیوستگی و تفکیک می باشند. سرعت فلوتاسیون تحت هر گونه شرایط به احتمالات فلوتاسیون بستگی دارد [۱۷].
Pc به متغیرهای فیزیکی چون قطر ذرات و حباب ها، چگالی مایع و ذرات، ویسکوزیته مایع و سرعت های نسبی ذرات – حباب بستگی دارد. Pc بجز بطور غیر مستقیم از طریق تعداد حباب های تولید شده برای واحد حجم هوا و بارهای الکتریکی وابسته به ذرات و حباب ها، توسط طبیعت شیمیایی محیط تدثیر برنمی دارد. برعکس Pبه زمان القایی مربوط می شود و اساسا به شرایط ترمودینامیکی چون کلکتور و دما بستگی دارد. Pd به نیروی کشش سطحی میان ذرات و حباب بستگی دارد، که آن هم به زاویه تماسی و سایز ذرات مربوط می شود.
متغیرهای زیادی در سنتیک فلوتاسیون اثر می گذارند که می توان آنها را در سه گروه زیر بسته بندی کرد [۱۸]:
کانه و خصوصیات ماده معدنی
شرایط پروسه و فرایند
مشخصات ماشین فلوتاسیون

۳-۳-۴- نقش اندازه ذرات در فلوتاسیون

۳-۳-۴-۱- تأثیر اندازه ذرات روی ترمودینامیک ها و هیدرودینامیک ها

احتمال کلی فلوتاسیون یک رابطه پیچیده با اندازه ذرات دارد. بازیابی اندازه های مختلف ذرات به احتمال برخورد (Pc در رابطه ۳-۲) از یک طرف و احتمالات پیوستگی و تفکیک (Pa(1-pd) در رابطه ۳-۲ از طرف دیگر بستگی دارد. بازیابی در محدوده ابعاد متوسط به ماکزیمم مقدار خود می رسد و این ناحیه با قابلیت شناوری ماکزیمم متغیر خواهد بود [۱۷].

۳-۳-۴-۲- تأثیر اندازه ذرات روی بازیابی

منحنی های بازیابی – ابعاد نشان می دهند که، بازیابی از ابعاد مخصوص شکستگی ها در مقابل اندازه متوسط ابعاد در این شکستگی به تصویر در می آید. شکل ۳ -۱ یک منحنی بازیابی – ابعاد نمونه را برای هدایت یک فلوتاسیون کروی ناهموار نشان می دهد. اگرچه بزرگی و شدت آنها ممکن است با مواد مختلف تغییرکند، این منحنی ها یکسری شکلهای مشخصه را نمایان می کنند [۱۷].

۳-۳-۴-۳- رفتار فلوتاسیون برای ابعاد مختلف

ذرات می توانند در سه دسته قراردادی برای رنج ابعادی تقسیم بندی شوند: ریز، متوسط و درشت که به خوراک مواد و شرایط فلوتاسیون بستگی دارد. بطور کلی سرعت فلوتاسیون ذرات ریز نسبت به دیگر اندازه ها پایین است، که آن به علت کاهش احتمال برخورد میان ذرات و حباب ها در اثر کاهش اندازه ذرات می باشد. Trahar نشان داد که حتی با افزودن کلکتور برای تشکیل محصول واکنش آبگریز[۲۴] بالا، تغییر سرعت نسبت به تغییرات بزرگتری که با افزودن کلکتور در مجاورت ذرات متوسط و درشت حاصل می شود ناچیز است.

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

مدیر سایت