КОЛОЇДНО-ГІДРОДИНАМІЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ФЛОТАЦІЇ ХРОМУ (VI) З НОСІЄМ

This paper presents theoretical and experimental studies of the regularities of colloid-hydrodynamic interactions of small particles and a collectively rising air bubble in a model and real system using finely dispersed paraffin as a carrier of BaCrO4 particles. Theoretical studies of the regularities of hydrodynamic interactions of a collectively popping bubble (with a radius of 295 μm) with small particles (with a radius of 3.2 to 12.8 μm) have been carried out. The values of dimensionless criteria were determined with the help of which the efficiency of collision of particles (taking into account their inertia) and the bubble of air rising in water in the transient hydrodynamic regime (Re = 57) was estimated. As a result of theoretical studies of the model of the flotation system, regularities of long-range and near-field hydrodynamic interaction of particles and a bubble are established, which show that the mechanism of such interactions depends on the radius of the particle and its density. It was found that particles with a small radius (from 3.2 μm) and a relatively high density (from 4.5 g/cm3) collide with the bubble surface (as a result of the predominance of inertial forces in the hydrodynamic interaction mechanism) above its equator. In this region, which is unfavorable for fixing particles on the bubble surface, relatively large particles whose density is smaller than the density of the medium also collide, and the radius exceeds 10.9 μm, which is due to the prevalence of viscous drag forces of the medium.It is shown that the extreme nature of the hydrodynamic interactions of particles with a bubble allows us to theoretically justify the optimum amount of carrier for the flotation of small particles. Thus, for example, calculations showed that for flotation of chromium (VI) using finely dispersed paraffin as a carrier, the optimal amount of paraffin corresponds to 7.2 g/g BaCrO4. The experimental values of the capture efficiency of particles by air bubbles, characterizing the joint effect of both hydrodynamic and inertial forces, as well as molecular, electrostatic and other interaction forces arising as a result of surface phenomena in similar colloidal systems are determined. At optimal paraffin consumption (6.3 g/g BaCrO4), the capture efficiency was 1.3×10-3, and the relative capture efficiency (calculated as the ratio of this value to the capture efficiency in the collision without taking into account the hydrodynamic interaction of the particle with the bubble) is 1.8×10-2. The obtained experimental values of capture efficiency agree with the data of the researchers who studied the flotation of small particles without the use of flotation reagents. It has been experimentally established that when about 4.0 g/g of BaCrO4 carrier is added to the system, then chromium(VI) is not flotated at all. A carrier that exceeds the optimum amount somewhat reduces the efficiency of chromium(VI) flotation. Theoretical and experimental data obtained in this paper are in good agreement.У роботі представлені теоретичні та експериментальні дослідження закономірностей колоїдно-гідродинамічних взаємодій малої частинки та колективно спливаючої повітряної бульбашки в модельній та реальній системі з використанням тонкодиспергованого парафіну, як носія частинок BaCrO4. Проведено теоретичні дослідження закономірностей гідродинамічної взаємодії малої частинки (радіусом від 3,2 до 12,8 мкм) з бульбашкою (радіусом 295 мкм), яка спливає в колективі аналогічних бульбашок. Визначено значення безрозмірних критеріїв, які запропоновані авторами кінетичної теорії флотації для оцінки ефективності зіткнення частинки (з урахуванням її інерції) і пухирця повітря, спливаючого в перехідному гідродинамічному режимі (Re = 57). В результаті теоретичних досліджень моделі флотаційної системи встановлені закономірності дальнього і ближнього гідродинамічних взаємодій частинки і бульбашки, які показують, що механізм таких взаємодій залежить від радіусу частинки і її густини. Показано, що екстремальний характер гідродинамічних взаємодій малої частинки з бульбашкою дозволяє теоретично обґрунтувати оптимальну кількість носія для флотації дрібних частинок. Так, наприклад, розрахунки показали, що для флотації хрому(VI) з використанням тонкодисперсного парафіну як носія оптимальна кількість парафіну відповідає 7,2 г/г BaCrO4. Визначено експериментальні значення ефективності захоплення частинок бульбашками повітря, що характеризують спільний вплив як гідродинамічних, так і інерційних сил, а також молекулярні, електростатичні та інші сили взаємодії, що виникають внаслідок поверхневих явищ у подібних колоїдних системах. Отримані експериментальні значення ефективності захоплення співпадають з даними дослідників, які вивчали флотацію малих часток без застосування флотаційних реагентів. Теоретичні та експериментальні дані, отримані в даній роботі, добре узгоджуються між собою