КРАЕВОЙ УГОЛ СМАЧИВАНИЯ И ЗАВИСИМОСТЬ ЕГО ОТ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИИ НА ГРАНИЦЕ СОПРИКАСАЮЩИХСЯ ФАЗ - Флотационный метод обогащения

Способность минералов закрепляться на поверхности раздела воздух - вода (или в общем случае газ - жидкость) зависит от степени полярности минеральной поверхности, энергии взаимодействия ее с молекулами воды (жидкости) и смачиваемости водой (жидкостью).

Гидратация поверхности минерала происходит, если энергия взаимодействия ее с молекулами воды - энергия адгезии WA- больше энергии взаимодействия молекул воды друг с другом, т. е. энергии когезии WK. Чем больше отношение WA/ WK,тем лучше минерал смачивается водой и соответственно тем хуже флотируется.

Смачиваемость поверхности твердого при соприкосновении трех фаз (т, ж, г) характеризуется величиной равновесного Краевого угла, который представляет собой угол, образованный поверхностью раздела двух фаз с поверхностью третьей фазы. Его принято измерять через жидкую фазу и обозначать символом иР.

Краевые углы смачивания тел различной степени гидрофобности водой при различных положениях соприкасающихся фаз приведены на рис. 8. Образующаяся линия трехфазного контакта называется периметром смачивания. Особенностью его является наличие трех сил (обусловленных свободной поверхностной энергией на границе раздела фаз), векторы которых направлены перпендикулярно линии контакта трех фаз по касательной к поверхности раздела каждых двух фаз.

Равновесный краевой угол иР является физико-химической константой для соприкасающихся фаз и не зависит от их размера и взаимного расположения, действия сил гравитации и прочих факторов, не оказывающих влияния на значения свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз. Равновесный краевой угол определяется условием равновесия сил, действующих на границе раздела трех фаз:

ИР = f(уГ-Т, уЖ-Т, уГ-Ж).

равновесные краевые углы смачивания и тел (т) различной степени гидрофобности водой (ж) и воздухом (г)

Рис. 8. Равновесные краевые углы смачивания иР тел (т) различной степени гидрофобности водой (ж) и воздухом (г).

Например, для острого краевого угла (рис. 8, а) в условиях равновесия

УГ-Т = уЖ-Т + уГ-Ж cos иP, откуда:

Cos иP = (уГ-Т - уЖ-Т)/ уГ-Ж.

В свою очередь, для тупого краевого угла (рис. 8, б) в условиях равновесия

УЖ-Т = уГ-Ж + уГ-Ж cos (180 - иP), откуда:

Cos иP = (уГ-Т - уЖ-Т)/ уГ-Ж.

Для обоих рассмотренных случаев зависимость иР = f(уГ-Т, уЖ-Т, уГ-Ж), характеризующая смачиваемость твердой поверхности жидкостью или газом, описывается одним и тем же выражением, которое в литературе называется Законом Юнга, правилом Неймана или вторым законом капиллярности.

Чем меньше смачиваемость минеральной поверхности водой, тем больше степень ее гидрофобности и значение краевого угла иР. Абсолютно гидрофобные тела неизвестны. Наибольшей гидрофобностью из всех известных тел обладает парафин, краевой угол которого равен 112°. В подавляющем большинстве случаев практика флотации имеет дело с минералами со значениями краевых углов меньше 90°. Такие же значения наблюдаются и у так называемых краевых углов избирательного смачивания, если вместо пузырьков воздуха или газа используются капельки аполярных масел.

Похожие статьи




КРАЕВОЙ УГОЛ СМАЧИВАНИЯ И ЗАВИСИМОСТЬ ЕГО ОТ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИИ НА ГРАНИЦЕ СОПРИКАСАЮЩИХСЯ ФАЗ - Флотационный метод обогащения

Предыдущая | Следующая