دسته بندي علمی – پژوهشی : فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی …

دسته بندي علمی – پژوهشی : 
فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی  …

۵-۲-۱-۲- تأثیر اندازه ذرات

. شکل ۵-۲ (a) و (b) تأثیر اندازه ذرات را در غلظت واکنشگر ۲/۱ لیتر بر تن نفت سفید، به ترتیب برای مواد باطله و کنسانتره نشان می دهند. شکل ۵-۲ نمایشگر تمامی غلظت های واکنشگر می باشد.
برای مواد باطله (شکل ۵-۲ a) ریزترین ابعاد یعنی زیر ۳۲۵ مش با سرعت کمتر شناور می شوند، پس از آن ابعاد درشت (۴۸×۲۴ مش) و سپس دو ابعاد میانی (۱۰۰×۴۸ و ۳۲۵×۱۰۰ مش) قرار می گیرند که ابعاد ۱۰۰×۴۸ مش کمی با سرعت بیشتری نسبت به ابعاد ۳۲۵×۱۰۰ مش شناور می شوند و بدین ترتیب بعد از ۱۲۰ ثانیه و در نفت سفید ۲/۱ لیتر بر تن بازیابی ها به ترتیب برای زیر ۳۲۵ مش، ۳۲۵×۱۰۰، ۱۰۰×۴۸ و ۴۸×۲۴ مش برابر با ۳/۲۱، ۲/۹۶، ۹۸ و ۱/۸۹ درصد می باشند.
تأثیر اندازه ذرات برای مواد کنسانتره مانند مواد باطله چندان مهم نیست (شکل ۵-۲ b) و روند همه آنها مشابه هم است. ریزترین ابعاد یعنی زیر ۳۲۵ مش با سرعت کمتری شناور می شوند. بعد از ۱۲۰ ثانیه و در نفت سفید ۲/۱ لیتر بر تن بازیابی ها به ترتیب برای زیر ۳۲۵ مش، ۳۲۵×۱۰۰، ۱۰۰×۴۸ و ۴۸×۲۴ مش برابر با ۳/۸۵، ۲/۹۹، ۶/۹۹ و ۲/۹۸ درصد می باشند.
 
شکل( ۵-۲): تأثیر اندازه ذرات روی بازیابی

۵-۲-۱-۳- تأثیر مواد

هر یک از شکلهای زیر بازیابی در مقابل زمان را برای دو ماده مختلف نشان می دهند. هر یک از آنها، ترکیب تراز مختلف واکنشگر و ابعاد را نمایش می دهند. شکلهای ۵-۳ (a) تا (d) نمایانگر تمامی غلظت های واکنشگر هستند که این منحنی ها را در نفت سفید ۲/۱ لیتر بر تن نشان می دهد. شکل ۵-۳ (a) این منحنی ها را برای ابعاد زیر ۳۲۵ مش نشان می دهد و شکلهای ۵-۳ b، c و d به ترتیب برای ۳۲۵×۱۰۰، ۱۰۰×۴۸ و ۴۸×۲۴ مش می باشند.
تحت هر شرایطی مواد باطله با سرعت کمتری نسبت به مواد کنسانتره شناور می شوند. ریزترین ابعاد یعنی زیر ۳۲۵ مش، بیشترین تغییرات را نشان می دهد که پس از ۱۲۰ ثانیه و در نفت سفید ۲/۱ لیتر بر تن مقدار بازیابی برای مواد باطله ۳/۲۱ بود و برای مواد کنسانتره این مقدار ۸/۸۵ درصد می باشد. همچنین کمترین تغییرات مربوط به دو ابعاد میانی می باشد.
شکل ۵-۳- تأثیر مواد روی بازیابی
شکل ۵-۳- تأثیر مواد روی بازیابی (ادامه)

۵-۲-۱-۴- مباحثه

این بخش مهمترین یافته های بخش های قبل را بصورت خلاصه بیان کرده و برخی از نتایج آنها را سازماندهی می کند.
برای ریز ترین (زیر ۳۲۵ مش) و درشت ترین (۴۸×۲۴ مش) ابعاد مواد باطله، غلظت واکنشگر تأثیر قابل توجهی روی سرعت و میزان بازیابی نهایی فلوتاسیون داشته است. بازیابی بطور یکنواخت با زمان افزایش پیدا می کند، و این افزایش در غلظت های بالای واکنشگر با سرعت بیشتری نمود پیدا می کند. تراز واکنشگر تأثیر قابل توجهی روی سنتیک ها برای دو ابعاد میانی (۳۲۵×۱۰۰ و ۱۰۰×۴۸ مش) نداشته است.
روند مشابهی برای مواد کنسانتره حکمفرما می باشد. بازیابی از مواد با ابعاد زیر ۳۲۵ مش بطور یکنواخت با زمان افزایش می یابد و این افزایش در غلظت های بالای واکنشگر با سرعت بیشتری ادامه پیدا می کند. ابعاد درشت کنسانتره (۴۸×۲۴ مش) به شدت ابعاد مشابه در مواد باطله از تراز واکنشگر تأثیر برنمی دارند. بنابراین واکنشگر ها تأثیر اندکی دارند. بالاترین سرعت بازیابی برای ابعاد میانی مواد کنسانتره اتفاق می افتد که اثر مصرف واکنشگر در این بازیابی خیلی کم می باشد.
مرحله تعیین کننده سرعت[۴۷] معمولا برای زاویه تماسی استاتیکی پایدار نیست، اما تا اندازه ای آن به علت هیدرودینامیک ها می باشد. فوردر[۴۸] کشش سطحی میان سطح مشترک آب / هوا را کاهش می دهد و بنابراین ذرات دلخواه زغال می توانند با حباب ها تماس پیدا کنند (یعنی یرخورد بسیار محتمل است). کشش سطحی پایین اندازه حباب ها را کاهش می دهد و تعداد حباب ها در سلول را افزایش می دهد، که آن احتمالا به دلیل افزایش مساحت سطح سطوح مشترک می باشد. این مطلب مخصوصا برای فلوتاسیون ذرات ریز مفید می باشد، که ممکن است برخی مشکلات در گسیختگی غشای آب میان ذرات و حبابها بوجود آید، و ذرات ممکن است در اطراف حباب حلقه مقاوم تشکیل دهند. افزایش غلظت فوردر به نازک تر شدن و گسیختگی غشاء منتهی شود.
ذرات درشت نیز با افزودن واکنشگر تحت تأثیر قرار می گیرند، اما در مقایسه با فوردر، افزودن کلکتور بیشتر آن را تحت تأثیر قرار می دهد. کلکتور بصورت خیلی برتری در سطح مشترک آب / جامد جذب می شود و خاصیت آبگریزی سطح جامد را افزایش می دهد. ذرات درشت بیشتر از دیگر ذرات به تغییرات آبگریزی سطوح حساس تر هستند. برای ذرات درشت، ضخامت غشاء مسئله مهمی نیست، اما پیوستگی و گسیختگی اجزاء مسئله بحرانی و تعیین کننده می باشند. افزایش غلظت کلکتور خاصیت آبگریزی سطوح را بهبود می بخشد.
ابعاد تأثیر قابل توجهی روی سرعت بازیابی زغال از باطله را دارد. بازیابی از ذرات ریز در همه غلظت های واکنشگر کمترین بوده است، پس از آن ذرات درشت و سپس دو ابعاد میانی قرار می گیرند. اما اندازه ابعاد تأثیر قابل توجهی روی بازیابی مواد کنسانتره نداشته است اما روند افزایش بازیابی با ابعاد مختلف مانند باطله ها
می باشد. ذرات ریز به سختی با حباب ها برخورد می کنند و لذا سرعت فلوتاسیون بصورت تابعی از برخورد پایین می باشد.
ذرات درشت با انرژی جنبشی بالا مشکلی در گسیختن غشای آب میان حباب و ذرات را ندارند، اما برای باقی ماندن در حالت برخورد با حباب ها با مشکل مواجه هستند. بنابراین، سرعت فلوتاسیون بصورت تابعی از احتمال برخورد و گسیختگی برای این ذرات نسبت به ذرات با ابعاد متوسط پایین تر می باشد.
ذرات با ابعاد متوسط هیچ مشکلی در خصوص نفوذ به غشای آب و برخورد با حباب ها و یا باقیماندن در حال تصادم و برخورد تا شکل گیری چسبندگی ندارند و لذا میزان بازیابی بالا می باشد.
نتیجه آخر اینکه بازیابی از مواد باطله خیلی با سرعت پایین تری از مواد کنسانتره در همه رنج ابعادی می باشد.

۵-۲-۱-۵- وابستگی به ثابت سرعت

همانطور که در فصل سوم بحث شد، مرحله تعیین کننده سرعت در فلوتاسیون کف معمولا بیشتر به فاکتورهای هیدرو دینامیکی بستگی دارد و به معیارهای ترمودینامیکی چون تثبیت زاویه تماس استاتیکی کمتر بستگی دارد. مقادیر ثابت سرعت در جدول ۵-۲ نشان داده شده است که بصورت تابعی از تراز واکنشگر در شکل ۵-۴ (a) و (b) و بصورت تابعی از اندازه متوسط اجزاء در شکلهای ۵-۵ (a) و (b) نشان داده شده است.

۵-۲-۱-۶- تأثیر تراز واکنشگر

بطور کلی ثابت سرعت با افزایش غلظت واکنشگر افزایش می یابد. در یک محک اولیه در شکل ۵-۴ تأثیر واکنشگرها روی ثابت سرعت برای هر دو ماده آشکار می کند که این تأثیر برای ابعاد زیر ۳۲۵ مش و ابعاد درشت (۴۸×۲۴مش) کمتر مشخص بوده و برای دو ابعاد میانی بیشتر اثر دارد. ثابت سرعت در مقدار نفت سفید ۶/۳ لیتر بر تن برای مواد باطله به ترتیب برای ابعاد زیر ۳۲۵ مش، ۳۲۵×۱۰۰، ۱۰۰×۴۸ و ۴۸×۲۴ مش برابر با ۰۰۴/۰، ۰۸۵/۰، ۱۷۷/۰ و ۰۵۲/۰ عکس ثانیه بوده و برای مواد کنسانتره برابر با ۰۴۷/۰، ۱۷۵/۰، ۲۶۱/۰ و ۱۵۹/۰ عکس ثانیه می باشد. گرچه افزایش درصد ثابت سرعت با مصرف واکنشگر روند مشابهی را ندارند. درصد افزایش ثابت سرعت با افزایش مصرف واکنشگر برای ابعاد ریز بیشتر مشهود بوده و پس از آن برای ابعاد درشت و در نهایت برای ابعاد میانی مشهود می باشد.
افزایش در مقدار ثابت سرعت، زمانیکه تراز واکنشگر از ۶/۰ به ۶/۳ لیتر بر تن افزایش می یابد، به ترتیب برای ابعاد زیر ۳۲۵ مش، ۳۲۵×۱۰۰، ۱۰۰×۴۸ و ۴۸×۲۴ مش مواد باطله برابر با ۲۷۵، ۱۶۳، ۲۶۸ و ۲۹۷ درصد و برای مواد کنسانتره برابر با ۲۵۳، ۱۱۸،۱۲۴ و ۱۷۱ درصد می باشد.
جذب surfactants می تواند به چندین دلیل تحلیل شود. در این مورد کف تأثیر بهبود کننده روی سیستم هیدرودینامیک ها داشته است، در حالیکه کلکتور آبگریزی سطوح را افزایش می دهد. کف کشش سطحی در سطح مشترک هوا / آب را پایین می آورد و در نتیجه سرعت گسیختگی غشاء میان حباب و اجزاء را افزایش می دهد.
جدول( ۵-۲): مقادیر ثابت سرعت

ثابت سرعت

برای دانلود متن کامل این فایل به سایت torsa.ir مراجعه نمایید.

مدیر سایت