ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Трехфазные границы раздела из "Физико-химические основы теории флотации" Первый случай реализуется при пленочной и пенной флотациях и при исследовании связанных с ними процессов. Второй случай встречается при масляной флотации, при классификации минералов по величине их избирательного смачивания на гидрофобные и гидрофильные и в некоторых случаях при исследовании механизма действия реагентов. Третий и четвертый случаи в основном встречаются в экспериментах, связанных с исследованием отдельных сторон процесса флотации, оценкой влияния различных факторов на смачиваемость, проверкой имеющихся количественных соотношений, например закона Юнга, и тд. [c.29] Выше уже отмечалось, что особенностью трехфазной границы раздела является наличие трех сил, направленных перпендикулярно к линии контакта трех фаз и касательных к двухфазным границам у периметра их соприкосновения. Эти силы обеспечивают закрепление частиц на границе жидкость-газ и в явной или неявной форме входят в соотношения, описывающие условия флотационного равновесия. [c.29] Смачивание является первой стадией взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела или другой жидкостью, не смешивающейся с первой. Интенсивность этого взаимодействия может быть оценена, по величине равновесного краевого угла смачивания, который наблюдаетсл в плоскости, нормальной к линейной границе соприкосновения трех фаз. Это обстоятельство используется для количественной оценки поверхностных свойств отдельных минералов и прочих веществ по результатам измерений краевых углов [ 1 ]. [c.29] Под влиянием внешних воздействий, например поляризации границ раздела или адсорбции на них ионов электролитов или молекул органических веществ, смачиваемость исследуемой поверхности может быть сильно изменена. Изменится и величина краевого зо ла, а также флотируемость часгац, на поверхности которых произошли аналогичные изменения. [c.30] Это обстоятельство широко использовалось в работах по флотации для регистрации явления взаимодействия различных реагентов с исследуемой поверхностью минерала, оценки активности реагента, избирательности его действия по отношению к различным минералам и т.д. Вскоре, однако, оказалось, что наблюдаемые углы у различных исследователей в аналогичных измерениях различны и зависят от условий измерений, размеров пузырьков, взаимного расположения соприкасающихся фаз и т.д. Эти расхождения часто были обусловлены не ошибками измерений, а тем, что исследователи измеряли углы, различные по своей природе. [c.30] В настоящее время в работах по флотации используются по крайней мере пять видов краевых углов. Рассмотрим эти углы и соотношения, которые их взаимно связывают. Для различия углов снабдим их соответствующими индексами [39]. [c.30] Если рассматривать о как удельные свободные энергии, то также можно получить уравнение (5) с дополнительной информацией, что угол вр отвечает минимуму свободной поверхностной энергии системы [22]. Весьма часто вместо пузырька воздуха или газа используется капелька неполярного масла. В этом случае измеряется краевой угол избирательного смачивания [1, 22]. [c.30] Углы 6f и 6q были введены Салманом (см. [39]), изучавшим причины несоответствия между значениями 0 полученными в работах различных исследователей для одних и тех же минералов и реагентов. Он установил, что краевые углы в зависимости от условий измерений могут иметь максимальные и минимальные значения (рис. 2, в, г). Разность между ними А в бьша названа в 1920 г. гистерезисом краевого угла, который обеспечивает устойчивое равновесие флотационных частиц на плоской границе жидкость-газ. [c.32] Поскольку определение величины вр сложно и трудоемко [39, 40], замена ее на в уравнении (9) для решения практических задач оценки действия реагентов вполне оправдана [41]. Следует подчеркнуть, что гистерезис смачивания является до настоящего времени наиболее чувствительным индикатором изменений, которые происходят на поверхности твердого тела под влиянием флотационных реагентов. [c.32] При окаймлении периметра контакта пузырька и подложки маслом или аполярным реагентом [42,43] вместо одной появляются три линейные границы раздела, причем в уравнение (11) следует подставлять угол в (рис. 2, з) наклона поверхности пузырька к горизонту на уровне верхнего края каймы хотя бы потому, что до подложки поверхность пузырька уже не доходит. Окаймление периметра контакта обычно сопровождается растеканием и уплощением пузырька. Растекание обусловлено, как правило, не повышением гидрофобности подложки, как это ошибочно часто считают, а снижением [14, 15, 31, 32] и удалением формы пузырька (при его уплощении) от сферы в соответствии с уравнением (4), так как снижение о должно привести к увеличению уплощению пузырька и росту 0, если этому нет каких-либо препятствий, например, в виде гистерезиса смачивания или ограниченности подложки [31]. [c.33] При отсутствии гистерезиса смачивания, использовании большой горизонтальной подложки и отсутствии следов масляной фазы в растворе все пять значений рассмотренных краевых углов будут равны между собой, т.е. [c.33] Очевидно, что равенство (14) отвечает исключительному случаю, далекому от реализуемого при пенной флотации Тем не менее большинство авторов, решая задачи флотации, рассматривают по совершенно непонятным причинам именно этот случай. Возможно, это происходит потому, что позволяет в расчетах и выкладках пользоваться любым углом и легко заменять в процессе вывода один угол другим. Вероятно, из-за этого многие соотношения, полученные при таком подходе, малополезны для познания процесса флотации и решения практических задач. [c.33] Каждый из рассмотренных краевых углов имеет свою область применения. Их не следует путать, так как это может привести к большим ошибкам [39,40]. [c.33] Многие авторы считают, что в своих работах они определяют именно величины Ор, хотя даже на ртути это не всегда удастся надежно сделать [17, 39]. В связи с этим рассмотрим критерии, которые могут позво шть хотя бы в первом приближении различать наблюдаемые углы. [c.34] В заключение следует отметить, что существующие методики измерения краевых углов (схемы рис. 2) не моделируют условий закрепления частиц на свободных пузырьках (рис. 2, е), т.е. условий пенной флотации. В этом их большой недостаток. К этому вопросу мы еще вернемся ниже, после рассмотрения условий равновесия пузырька на подложке. [c.34] По контуру пузырька можно рассчитать все углы, показанные на схеме рис. 2, без какой-либо информации о том, каким является вычисленный угол — гистерезисным или равновесным [39]. [c.35] Вернуться к основной статье