ОБРАЗОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ПЕН И ВЕРОЯТНОСТЬ УДЕРЖИВАНИЯ В НИХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ

В результате всплывания минеральных пузырьков на поверхности пульпы образуется трехфазная пена, состоящая из воздушных пузырьков, водных прослоек и твердых частиц. Такая пена образуется из скопления большого числа мелких сферических минерализированных пузырьков в пенном слое и газовых многогранников, ограниченных жидкими прослойками в верхнем слое. Многогранники имеют около 14 пятиугольных граней с очень небольшим радиусом кривизны. При всплывании в пенный слой пузырьки воздуха минерализированы неполностью. Поэтому в пенном слое они коалесцируют свободными поверхностями с другими пузырьками. По мере перехода пузырьков из сферической в полигональную форму прилипшие частицы теснее соприкасаются друг с другом с образованием между ними перегородки с одну частицу.

Минерализованные пузырьки образуются двумя способами:

1. При слабой минерализации в результате коалесценции пузырьков;

2. В случае высокой минерализации воздушные пузырьки соединяются между собой с помощью минеральных зерен.

Рассматривая первый способ образования пен, считают, что если пузырьки, прибывшие в слой пены, имеют диаметр d и степень минерализации f, то они могут увеличиваться до тех пор, пока не достигнут диаметра, равного отношению d к f, т.е. когда их минеральное покрытие будет полным.

Принимая предположения относительно размера всплывшего пузырька и степени его минерализации для второго способа, получим, что максимальный размер пузырьков в многогранной пене равен d/2f. Множитель 2 отражает, что обе стороны каждой частицы соприкасаются с пузырьком воздуха. При этом максимальный размер диаметров пузырьков в верхней части столба пены будет изменяться от d/f до d/2f. При небольшом радиусе пузырьков и высокой их минерализации при f≈1 пузырьки сохраняют шарообразную форму, придавая пене значительную текучесть. В такой пене каждый пузырек свободно движется между соседними пузырьками. В пене этого типа содержание воды повышенное. При небольших значения r и f полностью минерализованные пузырьки имеют большой размер и форму многогранников. Пена в этом состоянии может переливаться из ФМ и иметь пластичность, которая отсутствует в более высокоминерализованных пенах.

В случае, когда r значителен, а f – невелико, получается насыщенная воздушная пена. Пузырьки в пене имеют большой размер и легко деформируются.

Внешний вид пены от начала к концу флотации изменяется из-за степени минерализации пузырьков в нижнем слое и изменения пузырьков в пене. Устойчивость пен зависит не только от минерализации пен, но и от формы флотируемых частиц. Их крупности, прочности прикрепления, типа вспенивателя и его концентрации.

Минерализация пузырьков в пульпе, извлечение минералов за единицу времени, размер пузырьков и минерализация их в верхнем слое пены – все изменяется с течением времени флотации и в зависимости от места съема пены. Для флотации наиболее благоприятна промежуточная между тяжелой многогранной о обводненной слабоминерализованной кружевная пена. В случае флотации крупнозернистых частиц создаются пены, состоящие из аэрофлокул, называемые агрегатными.

Турбулентные потоки пульпы и всплывающие пузырьки выносят в пену не только частицы флотируемого минерала, но и частицы пустой породы. Таким образом, в пене имеются благоприятные условия для удержания частиц, подготовленных к флотации. Частицы пустой породы, вынесенные воздушными пузырьками или турбулентными потоками пульпы, постепенно смываются стекающей между пузырьками водой. При этом вымывание стекающими потоками более крупных частиц из верхней зоны осуществляется труднее, чем мелких.

Вероятность удерживания частиц в слое пены была определена экспериментально на различных ОФ в первых камерах основных операций в механических, пневмомеханических и аэролифтных машинах.

В результате преимущественного отрыва частиц пустой породы содержание флотируемого минерала в концентрате, по сравнению с содержанием на пузырьках, повышается, но этот процесс малоэффективен.