Flotasyon Yüzey Kimyası Temeli

Flotasyon Yüzey Kimyası Temeli

Flotasyon sistemlerinde mineral, su ve hava arasında oluşan yüzey enerjileri çok önemlidir. Mineral taneleri ve hava kabarcıkları arasındaki bağlantının termodinamik analizi ve reaktiflerin etkisi yüzey kimyası açısından önemlidir.

Fazın içerisinde bulunan kabarcık ve parçacık yüzeyde bulunan kısımdan daha büyük potansiyel enerjiye sahiptir. Bu enerjiye yüzey enerjisi denir ve birimi ergs/cm2 dir.

Bildiğiniz üzere Flotasyon, mineral partiküllerinin ve baloncukların sulu bir ortamda bir araya gelmesini gerektirir. Bu birleşme, mineral yüzeyinin su vasıtasıyla ıslanıp ıslanmaması ile alakalıdır.

Islanırsa hidrofilik, ıslanmıyorsa da hidrofobiktir.

Islanma derecesi temas açısıyla orantılıdır.

Tamamen Hidrofilik durumda temas açısı 0 derece olur. Hidrofobik durumda 180 ila 0 derece arasında değişen mineralin hidrofobiklik ölçüsünü belirten bir açı oluşur.

Çoğu mineral hidrofiliktir ve hidrofobik olmaları için özel bir muamele uygulanmalıdır. Sadece, birkaç mineral doğal hidrofobiktir; Kömür, grafit, kükürt, molibdenit, talk gibi

Gaz – katı –sıvı temasında 3 fazlı denge, Young denklemi olarak verilmiştir.

γsg=  γsl  +  γlgcosθ

γsg, γsl ve γlg sırasıyla katı / gaz, katı / sıvı ve sıvı / gaz yüzey gerilimleridir.

ΔG  =  γsg – ( γsl  +  γlg)

ΔG < 0 için  θ>0° Yüzeye tutunma gerçekleşir.

Yüzey Enerjisi

PH değiştikçe,yüzey yükü değişir ve pH düştükçe pozitif ile negatif arasında değiştirilebilir.

Hidrojen iyonu bu durumda potansiyel belirleyici iyondur, çünkü yüzey yükü kütle fazındaki hidrojen iyonu aktivitesi ile belirlenir.

Sıfır şarj noktası (PZC) veya izoelektrik noktası (İEP) olarak adlandırılır.

Örneğin; Kuvars için bu değer pH 1.8’dir.

Yüzey yükünün etkileri

Partiküllerin çok küçük yüzey yükleri varsa, süspansiyonun dengelenmesine neden olur.

Bu dengelenme, agregasyonun (kümeleşme) tersi anlamına gelir ve mineralin tüm partikülleri birbirini itecek benzer yüklere sahip olurlar.

Eğer yüzey yükü PCZ’ ye düşürülürse elektriksel itme gerçekleşmeyecek ve partiküller arasında çarpışmaya neden olacaktır.

Çok yakın aralıklarda dağılma kuvvetleri (Van der Waals) nedeniyle birbirleri ile etkileşime girerek topaklanmaya neden olur.

Bu tür etkiler sadece çok ince taneler için önemlidir. ( 5 mikron ve altı)

İnce taneler, sedimantasyon için çok önemlidir fakat flotasyon açısından ayrı avantajlı etkilere neden olabilir;

İnce partiküllerin yüzmesi için (ki bu genellikle zor bir durum) yüzdürmeden önce partiküllerin kümelenmesine yardımcı olabilir.

Gang minerallerinin bastırılması için iyi stabilize edilmiş tanelerin olması, hidrofobik tanelere yapışmaması ve köpükten kolayca ayrılmaları avantajdır.

Ancak yüzey yükünün en büyük etkisi, polar reaktifler ve çözeltideki iyonik yapılarla  güçlü coulombic etkileşimlere temel hazırlamasıdır.

Yükler, hidrojen iyonları yüzeyinde ve mineral yüzeyinde iyonik adsorpsiyon için temel oluşturur.

Diğer inorganik iyonların çözeltideki etkisi, çok farklı olabilir. pH veya Eh’ye bağlı olarak flotasyonu aktive eder veya bastırır.

Hidrokarbon zincirleri arasındaki etkileşimler. Konsantrasyon arttıkça topaklanma (hidrofobik) eğilimindedirler. Bu kümeler – “miseller” veya “hemi-miseller” – çözelti halinde veya yüzeyde oluşurlar. Misellizasyon, reaktifi çözeltiden kendine çeker ve kollektörlerin verimini düşürür.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir