SU842492A1 - Способ контрол относительного из-МЕНЕНи СМАчиВАЕМОСТи пОВЕРХНОСТиТВЕРдОгО ТЕлА - Google Patents

Description

Изобретение относится к технической физике, в частности к исследованиям поверхностных свойств твердых веществ, и может быть использовано в горнорудной промышленности при обогащении и окомковании руд и мате- Л риалов.

Известен способ контроля смачиваемости поверхности твердой фазы, основанный на измерении краевого угла смачивания [ Г1.

Недостатки способа состоят в статическом состоянии исследуемьГх систем при измерениях, вследствие чего не модулируется в достаточной степени ре- ₁₅ альный технологический процесс, не учитываются кинетические свойства гидратных слоев, а также изменения поверхностных характеристик минеральных частиц за счет непосредственного кон-jq такта между собой; дискретности контроля смачиваемости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спо соб контроля относительного изменения смачиваемости поверхности твердого тела, основанный на определении дйэлектрических свойств системы твердое тело - жидкость путем бесконтактного измерения потерь мощности электромагнитного поля СВЧ [21.

Однако этот способ невозможно применять для непрерывного контроля относительного изменения смачиваемости поверхности твердых частиц суспензии в динамическом режиме, соответствующем условиям реального технологического. процесса.

Цель изобретения - непрерывный контроль относительного изменения смачиваемости поверхности твердой фазы суспензии в динамическом режиме.

Йоставленная цель достигается тем, что в способе контроля относительного изменения смачиваемости поверхности твердого тела, основанном на определении диэлектрических свойств системы твердое тело - жидкость путем бесконтактного измерения потерь мощности электромагнитного поля СВЧ, из потока суспензии выделяют жидкую фазу, измеряют потери мощности электромагнитного поля СВЧ в суспензии и в выделенной из нее жидкой фазе и по величинам измеренных потерь мощности<судят об относительном изменении смачиваемости поверхности твердой фазы.

На чертеже представлено устройство j для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит СВЧ-генератор l_f измерительные СВЧ-ячейки 2, детектор 3, усилитель 4, регистрирующий прибор 5, систему электродов 6 для из- 15 |мерения электродного потенциала, потенциометр 7, шланговый насос 8, устройство 9 для выделения жидкой фазы из суспензии и резервуар 10.

Предлагаемый способ основан на использовании существенных различий диэлектрических характеристик жидкости в объеме и в граничном слое. Величина граничного слоя зависит от структуры и химического состава как поверхности твердого тела, так и жидкой фазы. Изменение различных внешних фак; торов (концентрации ПАВ, pH и др.) оказывает влияние на величину и дальнодействие нескомпенсированных поверхностных сил твердой фазы ιί ионномолекулярный состав жидкой фазы, вызывая перераспределение жидкости между объемом и граничным слоем. Таким образом, суспензию можно рассматривать как систему, состоящую из трех компонентов: твердой и жидкой фаз с объемными; свойствами и граничного слоя. Каждый из этих компонентов, обладающих различными диэлектрическими свойствами, вносит свой вклад в общий уровень потерь мощности электромагнитного поля суспензии. Под воздействием внешних факторов* изменяющих смачиваемость поверхности твердой фазы, изменяются диэлектрические' свойства только двух компонентов: жидкой фазы и граничного слоя. В связи с этим изменение потерь мощности поля в суспензии вызывается только изменением ионно-молекулярного состава жидкой фазы и величины граничного слоя. Измерение потерь мощности поля в суспензии и выделенной из нее жидкой фазе позволяет оценить влияние внешних факторов на величину граничного слоя, являющегося мерой смачиваемости поверхности твердой фазы.

>

jSO

Оценку относительного изменения смачиваемости поверхности твердой фазы производят путем расчета постоянной затухания граничного слоя с использо₅’ ванием измеренной величины потерь мощности поля в суспензии и в выделенной из нее жидкости до и после воздействия внешних^ факторов (2), поля в сусгде Р_с

Р_ж

ПОЛЯ В ЖИДРо

Ре. = Ро · 1.....

Лс = Р· ·

- потери мощности пенсии;

- потери мощности кости;

- начальное значение мощности поля;

- длина измерительной ячейки:,

- постоянная затухания суспензии ;

постоянная затухания жидкости.

Постоянная затухания ci-е зависит от диэлектрических характеристик и соотношения объемов компонентов, составляющих суспензию где dC_T4“ постоянная затухания твердой фазы с граничным слоем;

К — отношение объемов твердой и жидкой фаз.

При изменении смачиваемости твердой фазы изменяются уровни потерь мощности поля как в суспензии, так и в жидкой фазе, определяемые новыми значениями постоянной затухания поля p’.-pV⁰⁰⁰'*

С о <-о4_ьт(1-к)<

(4) (5) (6) (7) где оС т приращение постоянной затухания, которое отражает изменение потерь мощности поля за счет изменения величины граничного слоя под воздействием ПАВ и др. веществ;

- величина постоянная, поскольку изучаемый фактор на диэлектрические характеристики твердой фазы влияния не оказывает.

Таким образом, изменение величины' «Охарактеризует относительное измене⁵ 842492 ние смачиваемости поверхности твердой фазы суспензии.

Величина вычисляется по формуле

Z8) ⁵

Потери мощности поля в жидкости ( Рж. Р_х'и т.д.) и в суспензии ( Р_с , Р_€’ и т.д.) определяются по показаниям регистрирующего прибора.

Способ осуществляется следующим обсмачиваемость, вытесняет воду из граничного слоя в объемную фазу, что сопровождается увеличением потерь мощности электромагнитного поля в суспензии, поскольку вода с объемными свойствами имеет релаксационный максимум в диапазоне СВЧ.

Полученные результаты проверяются известными методами измерения электродного потенциала и флотации пирита в идентичных условиях. Результаты Измерения электродного потенциала подразом.

Минеральную суспензию, циркулирующую в замкнутой системе, разделяют на два параллельных потока так, что в одном находится жидкая фаза, а во втором - суспензия с постоянным содержанием твердого. Оба потока пропускают через измерительные ячейки и регистрируют потери мощности, по которым рассчитывают изменение постоянной затухания <К,-по формуле (8). Это изменение служит мерой относительного изменения смачиваемости поверхности 25 твердой фазы в суспензии.

Готовят суспензию из пирита Березовского месторождения крупностью от -71 до +56 мкм с содержанием твердого в ней 25-30%. Затем суспензию загру- зо жают в резервуар 10, в котором установлен пиритный электрод для измерения электродного потенциала. Суспензию разделяют с помощью устройства 9 на два потока: жидкую фазу и пульпу с ₃$ постоянным содержанием твердого 3540%. После прохождения через измерительные ячейки 2 оба потока объединяют и насосом 8 закачивают в резервуар 10 для усреднения. Изменение сма-₄₀ чиваемости поверхности твердой фазы осуществляют для пирита в водной суспензии путём изменения концентрации бутилового ксантогената калия. Дозирование собирателя производят в ₄₅ резервуар 10.

По измеренным потерям мощности электромагнитного поля в суспензии и в жидкой фазе рассчитывают изменение величины постоянной затухания <£, вы- jo званное дозировкой собирателя.

Анализ результатов показывает,, что увеличение концентрации ксанто?· гената в водно-пиритной суспензии, со- $i провождается увеличением постоянной затухания граничного слоя. Это вызвано тем, что ксантогенат, закрепляясь на поверхности пирита и уменьшая ее тверждают закрепление ксантогената на поверхности пирита, а флотируемости, 15 уменьшение смачиваемостй с увеличением концентрации собирателя в суспензии . Постепенному увеличению флотируемости пирита (уменьшению смачиваемости) соответствует симбатное 2о увеличение постоянной затухания электромагнитного поля. При концентрации ксантогената 65 г/м³ наблюдается минимальная смачиваемость поверхности пирита, которой соответствует макси- . мальное значение постоянной затухания .

Следовательно, увеличению (уменьшению) постоянной затухания электромагнитного поля соответствует уменьшение (увеличение) смачиваемости по-^L верхности твердой фазы суспензии.

Предлагаемый способ позволяет вести непрерывный бесконтактный контроль относительного изменения смачиваемости твердых частиц в высокодисперсных суспензиях в динамическом режиме под воздействием различных факторов, при этом учитываются кинетические свойства компонентов суспензии.

Предлагаемый способ используется при изучении физико-химичееких свойств минеральной суспензии с целью совершенствования технологии флотации.сгущения и фильтрации минерального сырья, а также для оптимизации реагентных режимов указанных процессов.

Claims (2)

1. бесконтактного измерени  потерь мощности электромагнитного пол  СВЧ, из потоку суспензии выдел ют жидкую фазу изМ|рр ют потери мощности электромагнитного пол  СВЧ в суспензии и в выделенно$5 из нее жидкой фазе и по величинам измеренных потерь мощности ру д т об относительном изменении смачиваемости поверхности твердой фазы. На чертеже представлено устройство дл  реализации предлагаемого способа. Устройство содержит СВЧ-генератор измерительные СВЧ- чейки 2, детектор 3, усилитель 4, регистрирующий прибор 5, систему электродов 6 дл  из мерени  электродного потенциала, потенциометр 7, щланговый насос 8, устройство 9 дл  выделени  жидкой фазы из суспензии и резервуар 10. Предлагаемый способ основан на использовании существенных различий диэлектрических характеристик жидкости в объеме и в граничном слое. Величина граничного сло  зависит от струк туры и химического состава как поверхности твердого тела, так и жидкой фазы. Изменение различных внешних фак торов (концентрации ПАВ, рН и др.) оказывает вли ние на величину и дальнодействие нескомпенсированных поверхностных сил твердой фазы rf ионномолекул рный состав жидкой фазы, вызыва  перераспределение жидкости между объемом и граничным слоем. Таким образом, суспензию можно рассматривать как систему, состо щую из трех компонентов: твердой и жидкой фаз с объемными I свойствами и граничного сло . Каждый из этих компонентов, ладающих различньвли диэлектрическими свойствами, вносит свой вклад в общий уровень потерь мощности электромагнитного пол  суспензии. Под воздействием внешних факторов измен ющих смач11ваемость поверхности твердой фазы, измен ютс  диэлектрические свойства только двух кo шoнeнтoв; жидкой фазы и граничного сло . В св з С ЭТИМ изменение потерь мощности пол  В суспензии вызываетс  только изменением ионно-молекул рного состава жидкой фазы и величины граничного сло . Измерение потерь мощности пол  в суспензии и вьвделенной из нее жидкой фазе позвол ет оценить вли ние внешних факторов на величину граничного сло ,  вл ющегос  мерой смачиваемости поверхности твердой фазы. ценку относительного изменени  иваемости поверхности твердой фа- роизвод т путем расчета посто нной хани  граничного сло  с использоем измеренной величины потерь ости пол  в суспензии и в выдеой из нее жидкости до и после ействи  внешних факторов Р,. Ро-П- - (1) Р Р. . 1 (2), fg - потери мощности пол  в суспензии; РЖ - потери мощности пол  в кости; Ро - начальное значение мощности X - длина измерительной  чейки:, eCj - посто нна  затухани  суспензии; , щ посто нна  затухани  жидкости . осто нна  затухани  сСе зависит от eктpичecкиx характеристик и соот- ни  объемов компонентов, составих суспензию С6 . Ст посто нна  затухани  твердой фазы с граничным слоем; К - отношение объемов твердой и жидкой фаз. ри изменении смачиваемости твердой измен ютс  уровни потерь мощносол  как в суспензии, так и в жидфазе , определ емые новыми значеи посто нной затухани  пол  Р-Р, , л« ;--сх; - (1-к) оС 7 приращение посто нной затухани , которое отражает измене ,ние потерь мощности пол  за счет изменени  величины граничного сло  под воздействием ПАВ и др. веществ; величина посто нна , поскольку изучаемый фактор на диэлектрические характеристики твердой фазы вли ни  не оказывает . аким образом, изменение величины актеризует относительное изменение смачиваемости поверхности твердо фазы су.спеизии. Величина - вычисл етс  по формуле « Йотери мощности пол  в жидкости (РЖ РЖи т.д.) и в суспензии (Р , и Т.Д.) определ ютс  по показани м регистрирующего прибора. Способ осуществл етс  следукнцим о разом. Минеральную суспензию, циркулирую щую в замкнутой системе, раздел ют на два параллельных потока так, что в одном находитс  жидка  фаза, а во втором - суспензи  с посто нным содержанием твердого. Оба потока пропускают через измерительные  чейки и регистрируют потери мощности, по которым рассчитывают изменение прсто нной затухани  с, -по формуле (8). Эт изменение служит мерой относительног изменени  смачиваемости поверхности твердой фазы в суспензии. Готов т суспензию из пирита Берез ского месторождени  крупностью от -71 до +56 MicM с содержанием твердог в ней 25-30%. Затем суспензию загружают в резервуар 10, в котором установлен пиритньм электрод дл  измерени  электродного потенциала. Суспенз раздел ют с помощью устройства 9 на два потока: жидкую фазу и пульпу с посто нном содержанием твердого 3540% . После прохождени  через измерительные  чейки 2 оба потока объедин ют и насосом 8 закачивают в резервуар 10 дл  усреднени . Изменение см чиваемости поверхности твердой фазы осуществл ют дл  пирита в водной суспензии путём изменени  концентрации бутилового ксантогената кали . Дозирование собирател  производ т в резервуар 10. По измеренным потер м мощности электромагнитного пол  в суспензии и в жидкой фазе рассчитывают изменен величины посто нной затухани  С, вызванное дозировкой собирател . Анализ результатов показывает,, что увеличение концентрации ксанто гената в водно-пиритной суспензии, со провозвдаетс  увеличением посто нной затухани  граничного сло . Это вызва но тем, что ксантогеиат, закрепл  сь на поверхности пирита и уменьша  ее смачиваемость, вытесн ет воду из граничного сло  в объемную фазу, что сопровождаетс  увелич,е1шем потерь мощности электромагнитного пол  в суспензии, поскольку вода с объемными свойствами имеет релаксационный максимум в диапазоне СВЧ. Полученные результаты провер ютс  известными методами измерени  электродного потенциалаИ флотации пирита в идентичных услови х. Результаты измерени  электродного потенциала подтверждают закрепление ксантогената на поверхности пирита, а флотируемости,уменьшение смачиваемости с увеличением концентрации собирател  в суспензгии . Постепенному увеличению флотируемости пирита (уменьшению смачиваемости ) соответствует симбатное увеличение посто нной затухани  электромагнитного пол . При концентрации ксантогената 65 г/м наблюдаетс  минимальна  смачиваемость поверхности пирита , которой соответствует макси- . мальное значение посто нной затухани  . Следовательно, увеличению (уменьшению ) посто нной затухани  электромагнитного пол  соответствует уменьшение (увеличение) смачиваемости поверхности твердой фазы суспензии. Предлагаемый способ позвол ет вести непрерывный бесдсонтактньй контроль относительного изменени  смачиваемости твердых частиц в высокодисперсных суспензи х в динамическом режиме под воздействием различных факторов, при этом учитываютс  кинетические свойства компонентов суспензии. Предлагаемый способ используетс  при изучении физико-химических свойств минеральной суспензии с целью совершенствовани  технологии флотации,сгущени  и фильтрации минерального сырь , а также дл  оптимизации реагентных режимов указанных процессов. Формула изобретени  Способ контрол  относительного изменени . смачиваемости поверхности тве.рдОго тела, основанный на опредеении диэлектрических свойств систеы твердое тело - жидкость путем бесконтактного измерени  потерь мощности электромагнитного пол  СВЧ, о тич ающийс  тем, что, с цеью непрерывного контрол  относитель7 . ного изменени  смачиваемости поверхности твердой фазы суспензии в динамическом режиме, из потока суспензии выдел ют жидкую фазу, измер ют потери мощности электромагнитного пол  СВЧ в суспензии и в выделенной из не жидкой фазе и по величинам измерешВДх потерь Мощности суд т об относительном изменении смачиваемости поверхности твердой фазы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 2 1. Зимен А.Д. Адгези  жидкости и смачивание. М., Хими , 1974, с. 165.
2. 2. Гудков О.И. и Мецик М.С. Диэлектрическа  пол ризаци  и диэлектрические потери на СВЧ в тонких пленках воды на кристаллах слюды. Поверхностные силы в тонких пленках и устойМ ., Наука, 1974, чивость коллоидов с. 61 (прототип).