Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние технологий обогащения алмазосодержащих кимберлитов. особенности извлечения алмазов методом липкостной сепарации .
1.1. Схема обогащения алмазосодержащих кимберлитов трубки 11
«Мир», причины потерь алмазов и пути их снижения.
1.1.1. Особенности процесса липкостной сепарации алмазного сырья 17
1.2. Механизм адгезионных явлений, методы регулирования и оценки адгезионных свойств поверхности .
Выводы к главе 1 33
2. Объекты и методы исследования. 35
2.1. Характеристика алмазосодержащих кимберлитов и исследуемых водных систем.
2.2. Метод электрохимической водоподготовки и перспектива его использования в цикле липкостной сепарации алмазосодержащих кимберлитов .
2.3. Методы исследования.
2.3.1. Оценка физико-химических характеристик водных систем и продуктов их электролиза.
2.3.2. Современные методы изучения энергетического состояния поверхности алмазов.
2.3.3. Оценка физико-химических свойств жирового покрытия, применяемого в процессе липкостной сепарации алмазосодержащих кимберлитов.
2.3.4. Оценка технологической эффективности применения электрохимически обработанных водных систем в цикле липкостной сепарации алмазосодержащих кимберлитов
Выводы к главе 2 56
3. Теоретическое и экспериментальное изучение процесса липкостной сепарации алмазов при использовании различных водных систем и продуктов их электролиза .
3.1. Термодинамический анализ образования возможных ионных соединений в жидкой фазе при ее электрохимической обработке
3.2. Исследование состава пленок на алмазах и энергетического состояния их поверхности в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза .
3.2.1. Изучение электрокинетического потенциала. 66
3.2.2. Исследование элементного и фазового состава поверхностных пленок.
3.3. Исследование физико-химических свойств жирового покрытия в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза.
3.3.1. Влияние минерализации водных систем на свойства жирового покрытия.
3.3.2. Изучение сорбционной способности, гидрофобности и твердости жирового покрытия.
3.3.3. Влияние продуктов электролиза водных систем на технологические свойства жирового покрытия.
Выводы к главе
3 Промышленная апробация и внедрение электрохимической водоподготовки в цикле липкостной сепарации .
Стендовые испытания процесса липкостной сепарации алмазосодержащего сырья в условиях использования продуктов электролиза технических вод
Промышленные аппараты для электрохимической обработки вод .
Выводы к главе 4 102
Общие выводы 108
Литература
- Механизм адгезионных явлений, методы регулирования и оценки адгезионных свойств поверхности
- Метод электрохимической водоподготовки и перспектива его использования в цикле липкостной сепарации алмазосодержащих кимберлитов
- Исследование состава пленок на алмазах и энергетического состояния их поверхности в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза
- Промышленные аппараты для электрохимической обработки вод
Введение к работе
Актуальность работы. При обогащении алмазосодержащих кимберлитов Якутии основная часть алмазов по массе (40-г50%) и стоимости (55-гб0%) сосредоточена в классе крупности -5 +2 мм, перерабатываемом по комбинированным схемам, включающим; тяжелосредную, рентгенолюминесценгную и липкостную сепарации. Процесс липкостнои. сепарации является конечной стадией для извлечения алмазов этой крупности, технологические потери которых достигают 4%.
Липкостная сепарация базируется на поверхностных свойствах алмазов, поэтому этот процесс наиболее чувствителен к изменениям физико-химических характеристик, водных систем, что является одной из причин нестабильности и снижения, технологических показателей обогащения в целом.
Из всех известных безреагенгных методов регулирования свойств жидкой фазы и минералов (электрохимические, ультразвуковые, радиационные, термические и др.) для использования в промышленных условиях наиболее приемлемы электрохимические методы вследствие более полной проработки научных основ процесса, низких капитальных и энергетических затрат при их реализации
В данной работе был использован электрохимический метод водоподготовки, обеспечивающий возможность управления поверхностными свойствами алмазов за счет направленного регулирования физико-химических характеристик жидкой фазы.
Таким образом, актуальность данной работы состоит в разработке и внедрении высокоэффективной электрохимической технологии водоподготовки в процессе липкостнои сепарации алмазосодержащего сырья, обеспечивающей снижение потерь алмазов.
Объектом исследования являлись природные алмазы трубки «Мир», синтетические алмазы марки АС-120 (50/40 мкм), кимберлиты текущей добычи фабрики. №3 Мирнинского ГОКа, жировое покрытие, применяемое в процессе липкостнои сепарации, оборотная вода фабрики №3, водная вытяжка из кимберлита трубки «Мир» и модельные водные системы различной минерализации.
Цель диссертационной работы.
Установление взаимосвязи физико-химических свойств жирового - покрытия и поверхностных свойств алмазов с их извлечением в процессе липкостнои сепарации, обоснование механизма их модификации, при использовании электрохимически обработанных водных систем, и интенсификация процесса липкостнои сепарации алмазосодержащего сырья.
Методы исследований. При выполнении работы использованы: современные физико-химические, химические, математические и технологические методы исследования:
- рН-, потенцио-, титриметрия, термодинамический анализ и ионная хромотография на приборе 1С METROM с программой «Мультихром» для анализа жидкой фазы; кондуктометрическое измерение количества
растворенного кисяорота н жипкой фазе
л 1 РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ
и ее проводимости;
определение гидрофильно-гидрофобного состояния поверхности кристаллов алмазов на контактном приборе В. А. Глембоцкого;
ренттено-фотоэлектронная (РФС) и электронная ОЖЕ-спектроскопия для изучения элементного и фазового составов поверхности природных алмазов;
определение величины электрокинетического потенциала поверхности алмазов методом электроосмоса;
определение адгезионной способности жирового покрытия на установке, разработанной при участии автора;
оценка гидрофобности жирового покрытия по краевым углам смачивания на приборе П. А Ребиндера с обработкой результатов по компьютерной программе «Капля»;
определение сорбции жировым покрытием различных ионов и растворенного кислорода по их остаточной концентрации в исследуемых водах;
определение пенетрации (плотность-твердость) липкого состава на пенетрометре ЛП;
технологические исследования на стендовых и промышленных установках в цикле липкостнои сепарации- непосредственно на фабрике №3 МГОКа.
Научная новизна. Установлен механизм воздействия продуктов электролиза воды на процесс липкостнои сепарации, который заключается в активации поверхности алмазов слабощелочными продуктами электролиза срН 8,5 -е-10,6 и Eh = -300 - -500 мВ за счет растворения ? поверхностных полиминеральных пленок, снижения, толщины двойного электрического слоя и сохранения физико-химических свойств жирового покрытия.
Практическая. значимость. Предложен метод бездиафрагменной
электрохимической водоподготовки в процессе липкостнои сепарации, обеспечивающий получение оптимальных физико-химических характеристик оборотной воды, очистку и активацию поверхности алмазов, максимальную адгезионную способность жирового покрытия и, как следствие, повышение эффективности процесса липкостнои сепарации. Внедрение данного метода позволило получить прирост извлечения алмазов по переделу липкостнои сепарации на фабрике №3 МГОКа по классу -5 +2 мм в среднем на 2-гЗ %; удельный расход электроэнергии составил ~ 0,15-5-0,25 кВт-н/м3 обрабатываемой воды.
Полученные результаты исследований могут быть использованы при разработке схем липкостнои сепарации аналогичных обогатительных фабрик.
Реализация работы. Электрохимическая технология водоподготовки (режимы и аппараты) в переделе, липкостнои сепарации прошла полупромышленные, промышленные испытания и внедрена на фабрике №3 МГОКа АК «АЛРОСА» с экономический эффектом 1,5 млнруб. за счет прироста извлечения алмазов.
Положения, выносимые на защиту:
1. Механизм активации поверхности алмазов электрохимически обработанными водными системами, состоящий в десорбции с поверхности кристаллов гидрофильных соединений, уменьшении толщины и площади полиминеральной пленки изменении электроповерхностных свойств алмазов.
-
Механизм воздействия продуктов электролиза воды на физико-химические и механические свойства жирового покрытия.
-
Технология интенсификации процесса липкостной сепарации алмазосодержащих кимберлитов при использовании электрохимической обработки минерализованных технических вод, обеспечивающая снижение потерь алмазов.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались: на П-ом Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, МИСиС, 1999); симпозиуме "Неделя горняка - 2000" (Москва, МГГУ, 2000); "Неделя горняка - 200 Г' (Москва, МГГУ, 2001); на 1-ой Международной конференции молодых ученых (Москва, ИПКОН РАН, 2002); на VHI-ой Региональной научно-практической конференции молодых ученых и студентов (Мирный, ПТИЯГУ, 2003).
Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 7 статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, общих выводов и приложений. Объем работы составляет 119 страниц машинописного текста, 19 иллюстраций, 25 таблиц, 3 приложения. Список используемой литературы состоит из 76 источников.
Механизм адгезионных явлений, методы регулирования и оценки адгезионных свойств поверхности
Принципиальное значение в технологии переработки алмазосодержащего сырья имеет достижение высокого извлечения алмазов в каждой технологической операции. Недоизвлеченные алмазы, в случае низкой эффективности того или иного процесса, возвращаются, в составе циркулирующих промпродуктов в цикл доизмельчения, что сопровождается частичным разрушением кристаллов, ведущим к безвозвратным потерям по массе и снижению стоимости извлекаемой продукции вследствие появления на кристаллах дефектов от ударных нагрузок.
Измельченная алмазосодержащая масса поступает на классификацию, и после разделения на 3 потока (+5мм, -5+2мм, -2мм), подвергается обогащению. Для каждой размерности сырья используются принципиально разные методы обогащения и, соответственно, технологическое оборудование.
Зернистый материал крупностью более 5 мм после разделения на 2 класса -30+16мм и -16+5мм - обогащается методом рентгенолюминесцентной сепарации (РЛС). Алмазы этой крупности четко фиксируются по уровню свечения под рентгеновским облучением. Используемая в качестве разделительного признака в рентгенолюминесцентных сепараторах последних моделей кинетика рентгенолюминесценции позволяет вести процесс на высоком уровне извлечения (97-т-98%) и при высокой селективности. Покусковая подача крупнозернистой части обогащаемого материала (+5 мм), являясь обязательным условием этого вида сепарации, обеспечивает необходимую удельную производительность обогащения до 10 т/час на сепараторах для крупности -16+5 мм и на сепараторах для крупности более 16мм - до 30 -50 т/час.
Алмазные концентраты этой крупности, как ив первичном обогащении, доводятся до кондиционного состояния также методами рентгенолюминесцентной сепарации на специально разработанных сепараторах сухого и мокрого обогащения. Для обогащения зернистой массы размерностью -5+2 мм применяется разделение минералов по плотности в водной среде. В качестве подготовительной операции используется винтовая сепарация с сокращением в 1,5-г2 раза, основная операция - отсадка в надрешетном режиме на пневматических машинах типа МО-105 удельной производительностью 3 т/час м . Недостатком процесса является относительно невысокий уровень селективности: за счет присутствия большого количества зерен промежуточной плотности (между 2,5 и 3,5 г/см3) расслоение по плотности происходит недостаточно эффективно, поэтому при достижении по схеме сокращения более чем в 15-ь20 раз, возрастают потери алмазов в хвостовые продукты. Реальное извлечение алмазов крупностью -5+2 мм в гравитационный концентрат за один цикл - до 90%. Работа гравитационной схемы в замкнутом цикле с головным самоизмельчением обеспечивает общее извлечение алмазов в этом переделе 96ч-98%.
Для доводки алмазных концентратов данного класса служат комбинированные схемы, в основе которых лежит последовательное применение рентгенолюминесцентной и липкостной сепарации. Процесс рентгенолюминесцентной сепарации ведется на сепараторах типа ЛС-4, особенностью которого является подача мокрого рудного материала в зону рентгеновского излучения специальным центробежным питателем. Процесс липкостной сепарации осуществляется на барабанных сепараторах типа СЛБ-5, на металлический барабан которых наносится жировая мазь определенного состава. Необходимость применения комбинированных схем обусловлена недостаточной эффективностью обоих методов для алмазов крупностью -5 +2 мм. Извлечение на стадии рентгенолюминесцентной сепарации составляет 80ч-95%, на стадии липкостной сепарации - 60-ь75% (хвосты процесса липкостной сепарации возвращаются в цикл самоизмельчения). По комбинированной схеме, включающей обогащение кимберлитов в отсадочных машинах, рентгенолюминесцентных и липкостных сепараторах алмазы крупностью -5+2 мм извлекаются за цикл на97-ь98%.
Алмазосодержащая зернистая масса крупностью менее 2мм поступает на винтовую сепарацию на сепараторы типа СВ-3000, где при разделении по плотности сокращается объем материала и происходит отмывка и вывод тонких шламов с хвостами винтовой сепарации в отвальный продукт. Концентрат винтовой, сепарации поступает на крупнозернистую пневмофлотацию. Пневмофлотация или пенная сепарация впервые была внедрена на фабрике №3 в 1968 году. Машины пенной сепарации - ПС-1,4, в которых осуществлялся этот процесс, эксплуатировались более 20 лет. Производительность одного аппарата составляла 25 т/час. В настоящее время эксплуатируется монокамерная машина типа ФПГ с производительностью до 100 т/час.
Извлечение алмазов пенной сепарацией составляет порядка 65-7-70%, но за счет возврата части хвостовых продуктов пенной сепарации в замкнутый цикл обогащения достигаются более высокие показатели извлечения (75ч-85%). С пенным продуктом дополнительно извлекается класс -0,5+0,2 мм. Он составляет по массе до 15 % от общей массы всех алмазов класса -2мм.
Существующая на данный момент технология обогащения алмазосодержащего сырья позволяет извлечь до 97-г-98% крупных классов алмазов, содержащихся в руде, но возрастающие требования к повышению сохранности природной формы и качества минералов в процессе горных работ и обогащения заставляют совершенствовать основные процессы обогащения.
На рис. 2 представлено распределение потерь алмазов по классам крупности. Как видно из рис.2 на современных отечественных фабриках процессу обогащения, использующему в качестве разделительного признака физико-химические свойства поверхности зерен алмазов и сопутствующих минералов, липкостной сепарации.- подвергается до 40 % алмазного сырья (рис. 2, а).
Метод электрохимической водоподготовки и перспектива его использования в цикле липкостной сепарации алмазосодержащих кимберлитов
Нейтрализация зарядов двойного электрического слоя облегчается при наличии ионизирующих агентов в окружающей среде, что уменьшает работу отрыва. Проведены эксперименты в потоке озонированного воздуха, достаточно слабом для того, чтобы он мог способствовать отрыванию пленки /29/. При этом наблюдается снижение адгезии, особенно заметное при больших скоростях отрыва.
В результате анализа литературных данных по теории адгезии установлено следующее: - высокие значения работы отрыва и ее скоростная зависимость не могут быть объяснены действием межмолекулярных сил между разнородными поверхностями, т.е. на процесс отрыва влияют электростатические силы; - установлена возможность регулирования величины работы отрыва твердых тел в различных жидких средах, в т.ч. и в водных растворах электролитов. Сильнокислая среда обладает интенсивными разрушающими свойствами на стойкость адгезионной связи, слабощелочная среда близка к действию дистиллированной воды, а сильнощелочная среда оказывает разрушающее действие; - ионизация окружающей среды облегчает нейтрализацию зарядов двойного слоя, что уменьшает работу отрыва; - ионизация слоев обоих тел, прилегающих к поверхности контакта, повышает плотность зарядов образующегося двойного слоя, увеличивая работу отрыва; В полимерных материалах, а также в стекле носителями адгезионной активности являются функциональные группы, обладающие в ряде случаев большими групповыми дипольными моментами /3 О/.
Комбинируя эти группы определенным образом, можно получить прочное адгезионное соединение благодаря несимметричному распределению электронной плотности в зоне контакта, что приведет, в конечном счете, к образованию двойного электрического слоя.
Образование двойного электрического слоя на границе раздела фаз обусловливается не только диполь-дипольными взаимодействиями функциональных групп (как это, например, предполагал Гаркинс). В реакциях органических молекул адгезива с молекулами или молекулярными группировками подкладки основную роль играют электронные процессы, протекающие как в самой молекуле, так и в зоне контакта. Это приводит к перераспределению электронной плотности у границы раздела фаз. Если между реагирующими парами донорных и акцепторных групп у поверхности распределение электронной плотности несимметрично, то результатом подобного взаимодействия является образование двойного слоя, плотность зарядов которого с определяется уравнением с = е пу где п - число донорно-акцепторных пар.
В настоящее время широкое развитие в органической химии получили электронные представления, которые, в частности, могут объяснить заряжение поверхности при адсорбции и возникновении двойного электрического слоя. Электроны в цепочке органического соединения могут в зависимости от влияния различных внешних факторов перемещаться вдоль цепи и переходить от одной молекулы к другой, обусловливая протекание разнообразных химических реакций (окислительно-восстановительных процессов, взаимодействие кислот с основанием и ряда других реакций).
Полингом /31/ введено понятие электроотрицательности, которая представляет величину, равную сумме энергии ионизации и сродства к электрону. Чем труднее атом отдает электрон, т.е. чем выше его энергия ионизации, тем легче такой атом становится отрицательным ионом, тем больше его электроотрицательность. Если электроотрицательности элементов сильно отличаются друг от друга, то они образуют ионную пару, в которой электрон переходит от менее электроотрицательного элемента к более электроотрицательному.
Полярность связи определяется ее длиной и электроотрицательностью соединяемых атомов. Электроотрицательность элементов в периодической системе растет слева направо и снизу вверх: 0 N C1 B C, S H Mg Si Na. Аналогичные ряды составляют не только для атомов, но и для функциональных групп по признаку убывания их электронно-донорных свойств: донор NH2 ОН OR OCOR СН3 СбН5 галоиды COOR СО CN акцептор. Каждый предыдущий член ряда является донором по отношению к последующему. Если принять, что заряжение поверхности после отрыва происходит в результате разделения зарядов, противолежащих в плоскости раздела донорно-акцепторных пар, то, очевидно, можно было бы составить ряд функциональных групп в порядке их способности сообщать положительный заряд (при отрыве пленки от подкладки) той поверхности, на которой они находятся. Подобный ряд был составлен на основании экспериментальных данных /32/. Поверхность стекла модифицировали таким образом, что гидроксильные группы заменяли другими функциональными группами. На модифицированную поверхность наносили пленку полимера так, чтобы его функциональные группы составляли с группами подкладки донорно-акцепторные пары. Затем адгезионную связь нарушали? и определяли знак заряда поверхности полимера и подкладки. На основании анализа полученных результатов был составлен ряд функциональных групп; Этот ряд имеет большое сходство с приведенным выше донорно-акцепторным рядом функциональных групп. NH2 ОН OCOR СбН5 С1 СООН CN - С = С - - С = С -каучук -гуттаперча Комбинируя определенные группы ряда, можно предсказывать знак заряда поверхностей после нарушения адгезии.
Фиксация доноров или акцепторов на поверхности может осуществляться путем прививки. Подобные приемы не изменяют свойств вещества в объеме, но существенным образом влияют на его адгезионную способность. Комбинируя различные функциональные группы гидроксил— гидроксил, гидроксил- — карбоксил, гидроксил — карбонил, можно получать высокую адгезию. Для получения адгезива с универсальными свойствами выгодно иметь в его молекуле набор функциональных групп, занимающих крайние положения в ряду.
С появлением теории электрической компоненты адгезии была установлена тесная связь между адгезионной прочностью твердых тел и электрическими явлениями, наблюдающимися при» механическом разрушении /29/. В частности, специально поставленные эксперименты подтвердили связь между энергиями электронов, эмитируемых при нарушении адгезии стекла и полимера, и механической прочностью адгезионного соединения.
Исследование состава пленок на алмазах и энергетического состояния их поверхности в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза
Для исследований использовались мономинералы алмаза, пирита, пиропа, ильменита, крупностью - 4 мм.
Таким образом, анализ методов адгезиометрии, показал, что наиболее приемлемым методом оценки адгезионного взаимодействия между жировым покрытием и алмазом, отражающим сущность липкостнои. сепарации, является метод и установка, разработанные в институте «Якутнипроалмаз».
Метод заключался в том, что на пластинку с липким составом с определенной скоростью подавались кристаллы алмаза, а сила отрыва их измерялась как центробежная сила при вращении пластины с изменяющейся скоростью и радиусом вращения.
Однако, данный метод был неприемлем для оценки изменений адгезионных свойств мази в условиях контакта жирового покрытия с водными системами различного ионного состава, при исключении влияния на силу прилипания свойств поверхности алмаза, которые при этом тоже могут изменяться. В связи с этим, при участии автора были разработаны новый метод и устройство оценки адгезионных свойств непосредственно мази, основные принципы которых рассмотрены ниже.
В основе метода измерения силы отрыва пластины1 (тв. поверхности) от жирового покрытия использован закон Архимеда: погруженное в жидкостъ тело уменьшает свой вес настолько, сколько весит вытесненная им жидкость.
Конструктивно установка представляет собой цилиндр из органического стекла, в котором находится поплавок с закрепленной на нем иглой и объектом прилипания. На дно цилиндра наносится; жировое покрытие толщиной 2 мм, которое заменяется после каждого эксперимента на новое.
Объектом прилипания к жировой поверхности служила пластинка из органического стекла с полированной поверхностью, площадь которой составляла S = 10 мм . Как известно, органическое стекло является материалом стойким к действию водных систем, спиртов, разбавленных щелочей и кислот. Постоянные поверхностные свойства такого объекта для прилипания позволили оценить изменение по отношению к нему адгезионных свойств непосредственно мази, используемой в липкостной сепарации, после воздействия на нее продуктов электрохимической обработки водных систем.
На рис. 5 схематично представлена установка для оценки адгезионной способности жировой поверхности по силе отрыва от нее пластинки, а также силы, действующие на поплавок устройства.
Схема установки измерения адгезионной способности жирового покрытия 1-цилиндр; 2-поплавок; 3-игла; 4-пластинка (объект прилипания); 5-жировое покрытие. Рис.5 Условие отрыва пластинки от жирового покрытия при заполнении цилиндра водой: F = Р + Fnp, где: F- выталкивающая сила; Р- вес поплавка с иглой и пластинкой; F ,- сила прилипания пластинки к жировой поверхности. Выталкивающая сила определяется по объему жидкости вытесняемой поплавком от момента его погружения в жидкость до момента всплытия (объемом иглы и пластинки пренебрегаем). F=pVn p- плотность жидкости, г/см3 Vn- объем жидкости, подаваемой для всплытия поплавка,см.. Таким образом, сила отрыва (прилипания) вычисляется по формуле: F pVn-P или с учетом конструктивных особенностей Fnp= (Vn- 15,72) 2рї0"3 Н/мм2. Методика проведения экспериментов заключается в следующем: - на дно цилиндра наносится жировое покрытие; - на время 5 мин. в цилиндр заливается исследуемая водная система, влияние которой на адгезионную способность жирового покрытия необходимо оценить; для «нулевого» опыта использовалась дистиллированная вода; - исследуемая жидкость сливается и пластинка под весом (Р) поплавка прижимается к жировой поверхности в течение 1 минуты; - для оценки силы прилипания, через мерное устройство подается дистиллированная вода, при этом фиксируется момент всплытия; и объем необходимой для этого воды. После каждого измерения наносится «новый» слой жирового покрытия, пластинка обезжиривается спиртом и отмывается дистиллированной водой.
Для оценки ошибки эксперимента проведен «нулевой» опыт: число измерений- 11; температура поддерживалась постоянной 20С; вес нагрузки при прилипании 2,7 г; при расчете среднее значение силы прилипания составило Fnp= 13,2 10" Н/мм доверительный интервал ± 0,2 10" Н/мм , что составляет ± 1,5% от среднего значения.
Для оценки адсорбционных свойств жирового покрытия, применяемого в процессе липкостнои сепарации, в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза, изучен ионный состав исследуемых водных систем с определением рН, Eh, содержания в них растворенного кислорода и суммы окисленных форм хлорсодержащих ионов (СЮ" + C1CV) до контакта с жировым покрытием и после него.
Гидрофильно-гидрофобное состояние и прочность жирового покрытия в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза оценивали по изменению краевого угла смачивания на приборе П.А. Ребиндера и пенетрации (плотность -твердость). Определение пенетрации проводили по стандартной методике /57/ на пенетрометре марки ЛП:
Промышленные аппараты для электрохимической обработки вод
В целом, зависимость сил прилипания пластины к липкой мази от изменения рН дистиллированной воды в диапазоне от 2,6 до 10,6, созданного химическим методом, имеет параболический характер с максимумом при рН 7,5 -г- 8,8.
В сравнении с этими данными зависимость силы прилипания пластины к липкой мази после ее контакта с продуктами электролиза модельной водной системы от значения их рН характеризуется максимумом (17,4.10" Н/мм ) после контакта мази с католитом при рН 10,4. Контакт анолитов с рН от 6,5 до 3,4 с жировым покрытием приводит к практически равнозначному в обоих случаях уменьшению силы прилипания в 1,3 раза в сравнении с ее значением в модельной водной системе.
Таким образом, установлено, что: - минерализация водной системы в сравнении с дистиллированной водой, снижает адгезионную способность жирового покрытия, вступившего с ней в контакт, в 1,5 раза; при этом сила прилипания твердой поверхности к нему уменьшается с 19,7 10 Н/мм до 13,3 10 Н/мм ; - адгезионная способность мази в результате контакта с кислыми продуктами электролиза минерализованной водной системы ухудшается и только при рН более 7,5 возможно достижение исходных значений силы прилипания;
Для оценки адсорбционных свойств жирового покрытия, применяемого в процессе липкостной сепарации, в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза, изучен ионный состав исследуемых водных систем с определением рН, Eh, содержания в них растворенного кислорода и суммы окисленных форм хлорсодержащих ионов (СЮ" + CICY) до контакта с жировым покрытием и после него. Характеристики исследуемых водных систем (питьевая вода, осветленная вода фабрики №3 МГОКа, модельная водная система) и кислых продуктов их электролиза - анолитов, полученных в стационарном режиме в аппарате диафрагменного типа с анодами ОРТА (титановая основа с напылением оксида рутения), представлены в табл. - концентрация ионов ОН" - 13,6 мг/л. Гидрофильно-гидрофобное состояние и прочность жирового покрытия в условиях взаимодействия с минерализованными водными системами и продуктами их электролиза оценивали по изменению краевого угла смачивания и пенетрации.
Методика определения краевого угла смачивания жирового покрытия осветленной водой и продуктами ее электролиза состояла в первом случае в нанесении липкого состава равномерным тонким слоем 2 мм на стеклянную пластинку, которую помещали в термостат с исследуемой водной системой на 2 часа (табл. 17, 18), во втором - случае (табл. 22, оп.4, 6) липкий состав перемешивали с исследуемой водной системой в соотношении 1:3 (данное соотношение используется в процессе обезжиривания алмазного концентрата; где алмазный концентрат с жиром подают в чан с горячей водой, в котором жир всплывает, а твердая фаза, содержащая кристаллы алмазов, осаждается на дно чана (рис.3)) в течение 15 мин. и наносили его на стеклянную пластину. Далее, в обоих случаях, на жировое покрытие наносили шприцем каплю дистиллированной воды и на приборе ПА. Ребиндера измеряли краевой угол смачивания; результаты подвергали математической обработке с помощью компьютерной программы «Капля»; доверительный интервал составил А8 = ± 3,3 град.
Сорбцию жировым покрытием ионов СЮ" + СЮг" и растворенного кислорода определяли по их остаточной концентрации в исследуемых водных системах титриметрическим методом. Адсорбция других компонентов жидкой фазы (К+, Na+, Са2+, Mg2+, Fe2+, СГ, НСОз", S042 ) не выявлена /72/.
Результаты изменения физико-химических характеристик анолитов после контакта с жировым покрытием представлены в табл. 19ч-21 и на рис.1 ІЧ-13.
Из данных табл.19 и рис.11 видно, что при контакте анолита, (1а) (табл.19), полученного из питьевой воды, с жировым покрытием происходит сорбция последним растворенного кислорода, что приводит к снижению окислительно-восстановительного потенциала (Eh) водной системы на 20 мВ: Максимальная; адсорбция кислорода достигает 66,9 мг/м2 через 2 часа и составляет 8,9% от его исходного содержания.
