ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКА НА ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ РЕАГЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ФЛОТАЦИИ РУД
Аннотация
В статье рассмотрено влияние ультразвуковой обработки различной акустической мощности пенообразующих композиций флотореагентов (раствор солянокислого амина, раствор солянокислого амина с добавлением полиэтиленгликоля 200М и раствор солянокислого амина с добавлением триэтиленгликоля) на свойства двухфазных пен: пенообразование, кратность пен, влажность, устойчивость и средняя скорость разрушения пен; а также на изменения поверхностного натяжения и размера флокул собирателя в пенообразующих композициях реагентов. Установлено, что ультразвуковая активация пенообразующих композиций реагентов при акустической мощности 420 Вт увеличивает кратность пен и пенообразование на 10,3 и 12,1% соответственно, при этом пены становятся более «сухими» на 15,2% (в случае раствора солянокислого амина), 15,6% (в случае раствора солянокислого амина с добавлением полиэтиленгликоля 200М) и 13,3% (в случае раствора солянокислого амина с добавлением триэтиленгликоля). Кроме того, наблюдается повышение стабильности пенного слоя при увеличении акустической мощности ультразвуковой обработки до максимальной (420 Вт) на 63,1% (в случае раствора солянокислого амина), что свидетельствует о возможности регулирования устойчивости и других характеристик пены (пенообразование, кратность и влажность пены) с помощью акустического метода. Благодаря ультразвуковому диспергированию, флокулы собирателя (раствор солянокислого амина) более эффективно распределяются по всему объему эмульсии, в т.ч. на поверхности пенообразующей композиции реагентов. Установлено, что ультразвук изменяет вышеуказанные характеристики пены за счет снижения поверхностного натяжения пенообразующих композиций реагентов и уменьшения размера мицелл раствора солянокислого амина.
Для цитирования:
Буров В.Е., Пойлов В.З., Сажина М.М., Huang Z. Влияние ультразвука на пенообразующие композиции реагентов, используемых при флотации руд. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 9. С. 81-89. DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6624.
Литература
Filippov L.O., Filippova I.V., Barres O., Lyubimova T.P., Fattalov O.O. Intensification of the flotation separation of potash ore using ultrasound treatment. Miner. Eng. 2021. V. 171. P. 107092. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.107092.
Huang Z., Cheng C., Zhong H., Li L., Guo Z. Flotation of sylvite from potash ore by using the Gemini surfactant as a novel flotation collector. Miner. Eng. 2019. V. 132. P. 22–26. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.11.055.
Li E., Liang H., Du Z., Li D., Cheng F. Adsorption pro-cess of Octadecylamine Hydrochloride on KCl crystal sur-face in various salt saturated solutions: Kinetics, isotherm model and thermodynamics properties. J. Mol. Liq. 2016. V. 221. P. 949–953. DOI: 10.1016/j.molliq.2016.06.050.
Bournival G., Yang X., Ata S. The interaction of a bubble with a particle-laden interface in frother solutions. Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp. 2021. V. 621. P. 126609. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.126609.
Kapiamba K.F., Kimpiab M. The effects of partially replacing amine collectors by a commercial frother in a reverse cationic hematite flotation. Heliyon. 2021. V. 7. N 3. P. e06559. DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e06559.
Laskowski J.S., Cho Y.S., Ding K.J. Effect of frothers on bubble size and foam stability in potash ore flotation systems. Can. J. Chem. Eng. Ottawa: Canad. Soc Chem. Eng. 2003. V. 81. N 1. P. 63–69. DOI: 10.1002/cjce.5450810107.
Panteleyeva N.N., Gurkova T.M., Al'ter M.E., Delyukina I.V. Alternative blowing agents for flotation enrichment of sylvinite ores. Gorn. Zhurn. Min. J. 2016. N 4. P. 61–66 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2016.04.12.
Titkov S.N. Technology development for flotation concen-trationiation of water-soluble minerals. Gorn. Zhurn. 2007. N 8. P. 20–24 (in Russian).
Cui H., Cao G., Zhu S., Mu J., Liu X., Chou X. Foaming performance evaluation of frother emulsions in the slime flotation: Foamability, foam stability, and foam flow. Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp. 2022. V. 638. P. 128310. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.128310.
Quintanilla P., Neethling S., Navia D., Brito-Parada P. A dynamic flotation model for predictive control incorporating froth physics. Part I: Model development. Miner. Eng. 2021. V. 173. P. 107192. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.107192.
Fang J., Ge Y., Yu J. Effects of particle size and wettability on froth stability in a collophane flotation system. Powder Technol. 2021. V. 379. P. 576–584. DOI: 10.1016/j.powtec.2020.11.028.
Mozheyko F.F., Goncharik I.I., Potkina T.N., Vaitenka A.I., Shevchuk V.V. Foam formation and destruction dur-ing phosphate ores flotation. Izv. Nats. Akad. Nauk Belarusi. 2015. N 4. P. 81–86 (in Russian).
Neethling S.J., Brito-Parada P.R. Predicting flotation behaviour – The interaction between froth stability and performance. Miner. Eng. 2018. V. 120. P. 60–65. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.02.002.
Zhang N., Chen X., Peng Y. Effects of froth properties on dewatering of flotation products– A critical review. Miner. Eng. 2020. V. 155. P. 106477. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106477.
Zhang N., Chen X., Nicholson T., Peng Y. The effect of froth on the dewatering of coals – An oscillatory rheology study. Fuel. 2018. V. 222. P. 362–369. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.02.168.
Flint I.M., Burstein M.A. FLOTATION. Froth Processes and the Design of Column Flotation Cells. Encyclopedia of Separation Science. Ed. Wilson I.D. Oxford: Academic Press. 2000. P. 1521–1527. DOI: 10.1016/B0-12-226770-2/01951-7.
Proussevitch A., Sahagian D., Kutolin V. Stability of Foams in Silicate Melts. J. Volcanol. Geotherm. Res. 1993. V. 59. N 1–2. P. 161–178. DOI: 10.1016/0377-0273(93)90084-5.
Wang H., Yang W., Yan X., Wang L., Wang Y., Zhang H. Regulation of bubble size in flotation: A review. J. Envi-ron. Chem. Eng. 2020. V. 8. N 5. P. 104070. DOI: 10.1016/j.jece.2020.104070.
Cho Y.S., Laskowski J.S. Bubble coalescence and its effect on dynamic foam stability. Can. J. Chem. Eng. 2002. V. 80. N 2. P. 299–305. DOI: 10.1002/cjce.5450800216.
Pan Y., Gresham I., Bournival G., Prescott S., Ata S. Synergistic effects of frothers, collector and salt on bubble stability. Powder Technol. 2022. V. 397. P. 117028. DOI: 10.1016/j.powtec.2021.117028.
Pan Y., Bournival G., Ata S. Foaming behaviour of frothers in the presence of PAX and salt. Miner. Eng. 2022. V. 178. P. 107405. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107405.
Fameau A.L., Carl A., Saint-Jalmes A., von Klitzing R. Responsive Aqueous Foams. ChemPhysChem. 2015. V. 16. N 1. P. 66–75. DOI: 10.1002/cphc.201402580.
le Roux J.D., Craig I.K. State controllability of a froth flota-tion cell. IFAC-Pap. 2019. V. 52. N 14. P. 54–59. DOI: 10.1016/j.ifacol.2019.09.163.
Prud’homme R. Foams: Theory: Measurements: Applications. Routledge. 2017. 609 p.
Sakai T., Kaneko Y. The effect of some foam boosters on the foamability and foam stability of anionic systems. J. Surfactants Deterg. 2004. V. 7. N 3. P. 291–295. DOI: 10.1007/s11743-004-0314-x.
Cao L., Chen X., Peng Y. The effect of aliphatic alcohol frothers on the dispersion of oily collector. Miner. Eng. 2020. V. 157. P. 106552. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106552.
Saavedra M.Y., Bournival G., Ata S. Foam stability of flotation frothers under dynamic and static conditions. Sep. Purif. Technol. 2021. V. 274. P. 117822. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.117822.
Tabosa E., Runge K., Holtham P. The effect of cell hydro-dynamics on flotation performance. Int. J. Miner. Process. 2016. V. 156. P. 99–107. DOI: 10.1016/j.minpro.2016.05.019.
Kitchener J.A. The Froth Flotation Process: Past, Present and Future-In Brief. The Scientific Basis of Flotation. Ed. by Ives K.J. Dordrecht. Netherlands: Springer. 1984. P. 3–51. DOI: 10.1007/978-94-009-6926-1_2.
Matis K.A., Mavros P. Foam/Froth Flotation. Sep. Purif. Methods. 1991. V. 20. N 2. P. 163–198. DOI: 10.1080/03602549108021414.
Ng C.Y., Park H., Wang L. Improvement of coal flotation by exposure of the froth to acoustic sound. Miner. Eng. 2021. V. 168. P. 106920. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.106920.
Ozkan S.G. Further Investigations on Simultaneous Ultrasonic Coal Flotation. Minerals. 2017. V. 7. N 10. P. 177. DOI: 10.3390/min7100177.
Chen Y., Truong N.T., Bu X., Xie G. A review of effects and applications of ultrasound in mineral flotation. Ultrason. Sonochem. 2020. V. 60. P. 104739. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2019.104739.
Poilov V.Z., Burov V.E., Gallyamov A.N., Fedotova O.A. Sonochemical activation of amine hydrochloric acid solution used as a collector in sylvinite ore flotation. Obogashch. Rud. 2021. N 5. P. 15–26 (in Russian). DOI: 10.17580/or.2021.05.04.
Burov V.E., Gallyamov A.N., Fedotova O.A., Poilov V.Z. Effect of ultrasonic processing on the amine hydrochetic solution a foaming ability. Vestn. Perm. Nats. Issled. Politekh. Univ. Khim. Tekhnol. Biotekhnol. 2020. N 4. P. 133–147 (in Russian). DOI: 10.15593/2224-9400/2020.4.11.
Munin D.A., Vahrushev V.V., Pojlov V.Z. Evaluation of foaming capability and foams stability of hydrochloric amine solution after ultrasonic treatment. Vestn. Perm. Nats. Issled. Politekh. Univ. Khim. Tekhnol. Biotekhnol. 2015. N 4. P. 101–110 (in Russian). DOI: 10.15593/2224-9400/2020.4.11.
DSTU ISO 696:2005. Determination of the Foaming Ability by the Modified Method of Ross-Miles. Кiev: State Enterprise. 2007. 11 p.
Nazimko E.I., Serafimova L.I., Druts I.N., Shevchenko Yu.V. Investigation of the properties of frothers. Vseukr. Konf. molod. obogat. Ukrainy: Intensifikatsiya tekhnologicheskikh protsessov klassifikatsii obogashcheniya poleznykh iskopayemykh v g. Donetske. 2006. P. 1-2 (in Russian).
Mironenko N.V., Shkutina I.V., Selemenev V.F. Pecularities of micelle formation of pentacyclic glycosides in aqueous solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 4. P. 26-33 (in Rus-sian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216404.6347.
