Изучение флотации угольных руд

Методика проведения работы
Заполненный системой прибор включается в схему (рис.1). Концы ага­ровых ключей опускают в стаканчики с насыщенным раствором медного купороса, где находятся медные электроды для подведения постоянного тока. Напряжение источника постоянного тока (ток подаётся на щиток от аккумуляторной батареи) 220 В. Сила тока, поддерживается постоянной во время опыта с помощью магазинов сопротивлений. Отсчет скорости движения жидкости производится по двум прокалиброванным капиллярам с ценой деления в 0,001 мм. При помощи переключателя меняют направление дви­жения жидкости, и в расчет принимаются средние арифметическую величи­ны из четырех измерений движения жидкости в двух капиллярах в прямом и обратном направлениях при продолжительности измерении 2 мин.



Рис.1. Схема включения в цепь электроосмотического прибора

Измерение скорости движения жидкости для большинства систем проводятся при силе тока в пределах 1,5—2 ма.

Величину электрокинетического потенциала рассчитывали по формуле Гельмгольца — Смолуховского:

где,  - вязкость раствора; Q — количество жидкости, протекшее за время t; x — электропровод­ность раствора; D — диэлек­трическая постоянная; I — сила тока;
Метод измерения теплоты смачивания пористых ве­ществ широко применяют в физической химии для ис­следования различных поверхностных явлений. Одна­ко в работах по теории флотации этот метод ранее не применяли. Как будет показано ниже, при помощи измерения теплоты смачивания удается вскрыть ряд принципиально важных положений относительно механизма взаи­модействия реагентов с углями.



Рис. 2 Зависимость изменения скорости движения жидкости от времени пребывания системы в приборе
1 — диафрагма из угля; 2 — диафрагма из породы.
Лиофильность поверхности пористых порошков характеризуется коли­чеством адсорбционно связанной жидкости. В воде, находящейся в адсорб­ционном слое, значительно изменяются свойства не только самих молекул, но и свойства гидрофильной поверхности, на которой сорбируется вода. Эти эффекты в значительной степени зависят от сорбции поверхностно-активных веществ на твердых поверхностях, обладающих благодаря сво­ей пористости значительной активной площадью.

Рис. 3. Схема адиабатического калориметра

Изучение теплоты смачивания позволяет непосредственно определить изменение энергии системы и происходящие при этом процессы. Согласно уравнению Гиббса — Гельмгольца общая теплота смачивания равна работе адгезии без скрытой теплоты процесса:

На основе этого уравнения имеется возможность анализировать по­верхностные явления, связанные с изучением теплоты смачивания. Наличие у ископаемых углей сильно развитой поверхности позволяет приме­нить к ним термодинамический анализ состояния их поверхности в усло­виях, приближающихся к реальным условиям флотации.
Производство опыта заключалось в следующем. Подготовленную ам­пулу 1 (рис. 3) помещали в корзинку и закрывали снизу крышкой с мешалкой. Наполнив малый калориметрический стакан 2 определенным количеством раствора, вставляли в него корпус калориметра и завинчи­вали винтами. Корпус с малым стаканом помещали в большой стакан 3 и плотно скрепляли их винтом. После сборки прибор погружали в водя­ную баню ультратермостата 4.
В соответствующие отверстия устанавливали скомпонованные тер­мометры Бекмана 5 и путем регулировки внешнего термометра устанав­ливали столбы ртути внутреннего термометра на постоянное значение. От­счет в течение 10 мин указывал на достижение нужных результатов. На одиннадцатой минуте давилкой разбивали ампулу и отсчитывали число делений термометра, на которое поднялся столбик ртути. После сорбционного процесса еще в течение 10 мин производили наблюдения для уста­новления конечного значения внутреннего термометра Бекмана. После окончания опыта калориметр разбирали, мыли и сушили. Расчет выделен­ного тепла производили по формуле:

где, Кт—константа прибора; Д/ — разница в показаниях термометра Бек­мана до и после опыта; Р — навеска порошка угля, г.
В большинстве работ, выполненных до настоящего времени, образцы для измерения теплоты смачивания высушивали на воздухе при темпера­туре 105—110°. Однако для углей, имеющих большую пористость, воздух, находящийся в порах, является нежелательным компонентом, так как при раздавливании ампул уголь всплывает. Нам придется прибегнуть к вакуумной сушке, для чего была смонтирована вакуумная установка, даю­щая разряжение 10^-2 мм рт. ст.
Ампулы закрепляем в отверстии тонкой резиновой вакуумной трубки, а после удаления сле­дов воды и воздуха запаивали под вакуумом у горлышка шарика. Для полного освобождения от воды ампулы помещали в вазелиновую баню, температура которой поддерживалась в пределах 105—115°. Вес пробы высчитывали как разницу веса шарика с препаратом и веса самого шари­ка (вес шарика складывался из веса ампулы плюс вес отпайки). После запаивания ампул под вакуумом их выдерживали в течение 2—3 час для охлаждения и установления равновесия.