Технологии

Основы процесса флотации и примеры установок

19 сентября 2014

Автор статьи: Игорь Ливен

Основы процесса флотации и примеры установок, использующих разные методы получения газовой фазы

В основе физико-химического метода очищения стоков с использванием флотации лежит принцип разделения фаз путем адсорбции загрязнений на поверхности пузырьков измельченной газовой фазы с последующим образованием агломератов, всплывающих на поверхность водной среды и образующих концентрированную пену, называемую флотационным шламом. Классификация методов и установок флотационного разделения основывается на способе получения газовой фазы, которая может быть получена либо выделением из водной среды, либо внедрением измельченных пузырьков газа в жидкости из внешнего источника. Установки, в которых воздушная фаза подается извне, делятся на барботажные, импеллерные и гидродинамические, а где измельченные пузырьки газа выделяются непосредственной из водной среды, подразделяются на компрессионные и вакуммные, электрохимические и химические флотационные аппараты.

Методы получения газовых пузырьков и протекающие при этом процессы

Барботажный метод получения газовых пузырьков основан на прохождении потока газа через поры фильтросного устройства, которое опущено в водную среду. Образующиеся в результате дробления газового потока порами пузырьки насыщают, таким образом, водную среду. Диаметр образующихся пузырьков связан с размером пор до достижения критического момента расхода газа, так как при его превышении образующиеся пузырьки объединяются в цепочки. Скорость их подъема определяется законом Стокса и прямо пропорциональна квадрату диаметра образующихся пузырьков.

К механическому диспергированию относятся импеллерные и гидромеханические способы получения газовых пузырьков. Для получения измельченной газовой фазы используются аппараты, у которых движущиеся части последовательно погружаются и выходят из водной среды. Но чаще всего эти два способа комбинируются, и полученные газовые пузыри измельчаются с помощью турбинок. В этом процессе пузыри, на которые оказывается воздействие касательных напряжений и растягивающих сил, приобретают форму эллипсов с последующим дроблением на газовые образования более мелкого размера. Степень измельчения газовых пузырей прямо связана со скоростью и продолжительностью перемешивания, а так же температурным режимом. Кроме того, дисперсность газовой фазы возрастает с уменьшением поверхностного натяжения на границе разделения воды и газа.

Получение пузырьков газа в установках второго типа производится из перенасыщенных газовых растворов. Такие растворы получают в результате предварительного насыщения раствора газовой фазой, или же в результате реакций химического, микробиологического, или электрохимического типа, протекающих с выделением газа. Образование пузырьков в таких растворах происходит либо на поверхностной границе разделения фаз, либо в объеме жидкости. Они имеют значительно меньшие размеры, чем при получении на установках первого типа, так как процесс их нахождения в водной среде перед началом процесса флотации оказывается гораздо менее длительным, и они не успевают объединиться в более крупные газовые сегменты. Для получения газово-пузырьковой фазы минимального размера применяют воздействие таких факторов, как понижение давления, вибрацию и ультразвук. При таком способе получения образуются газовые пузырьки минимально возможного размера.

Выделение газовой фазы в результате протекания реакций химического, электрохимического и биохимического окисления происходит в результате образования пересыщенных газовых растворов. Этот метод получения газовых пузырьков отличается от принудительного насыщения газами водной среды тем, что выделение газа происходит из-за временных изменениях характера пересыщения жидкой среды. В этом случае требуется определенное время до насыщения раствора газовой компонентой и достижения состояния его пересыщения, когда газовые пузыри начинают выделяться из жидкой среды. Если выделение газа является результатом взаимодействия веществ, находящихся в жидкой фазе, таких, например, как уксусная кислота и раствор солей угольной кислоты, карбонатов и гидрокарбонатов, то степень пересыщения быстро растет, заметно уменьшаясь по мере образования и роста выделяющихся газовых пузырьков. Если же газовые пузырьки выделяются в результате взаимодействия жидкой и твердой фаз, то их образование идет в основном на поверхности последней. При этом, в результате накопления газа, концентрация жидкого компонента в зоне его взаимодействия с твердой составляющей уменьшается, что приводит к отводу газа и установлению в протекании реакции постоянно смещающегося равновесия.

Размер пузырьков газовой фазы, образующейся в результате протекания процессов электрохимического окисления, определяется свойствами поверхности раздела жидкой, газообразной и твердой фаз, а так же показателя электрохимического потенциала и величины перенапряжения. Скорость их выделения определяется плотностью тока и выходом газообразного продукта реакции. Кроме того, на размеры пузырьков оказывает влияние значение рН реакционного раствора, так кислотность среды непосредственно связана с процессами концентрационной деполяризации, протекающих в приэлектродном пространстве. Снижение концентрации водородных ионов у поверхности катода ведет к уменьшению размеров пузырьков.

Следует отметить, что размеры пузырьков колеблются по высоте флотационных установок, вне зависимости от способа их образования. Кроме того, размеры пузырьков зависят еще и от режима движения воды, оказывающего влияние на процессы образования и движения газовой фазы.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.