Temas Açısının Flotasyondaki Önemi:

Temas Açısının Flotasyondaki Önemi:

Partiküllerin ıslanabilmesi, flotasyon, aglomerasyon, katı-sıvı ayırımı ve tozun bastırılması gibi pek çok teknolojik prosesi etkileyen önemli parametrelerden biri olduğu bilinmektedir. Katı, sıvı ve gaz fazlarından oluşan flotasyon sisteminde katı faz, sıvıya göre gaz fazını tercih ediyorsa hidrofob, gaz fazına göre sıvı fazı tercih ediyorsa hidrofilik denir. Hidrofob mineraller düşük yüzey enerjili minerallerdir.(kömür, grafit, kükürt, talk...) Katıların ıslanabilirliği ve yüzebilirliği, katı-sıvı ve katı-gaz ara yüzeyleri, kimyasal bağlar, bulk özellikleri, katıların kristal yapısı ve katının sıvı ile reaksiyona girebilmesi gibi özellikler açısından incelenmiştir.

Bir mineralin ıslanmazlık derecesi temas açısıyla ölçülür. Temas açısı hava kabarcığının minerale değme noktasında mineral yüzeyi ile kabarcığa teğet olan doğru arasındaki açıdır. Daima sıvı faz tarafından ölçülür.

Temas açısı arttıkça hava kabarcığının minerale tutunması daha kuvvetli olur. Böylece flotasyon randımanı da artmaktadır.

                                      g_SH

 

                                    Su

  

                           g_KS             q        Hava        g_KH

Katı

Üç ara yüzeyin serbest enerjilerinin (yüzey gerilimlerinin) denge durumu, young eşitliği ile ifade edilir.

g_KS = g_{SH *} Cos q (young eşitliği)

Bu eşitlikte;

g_KS : Katı-Sıvı ara yüzeyi enerjisi

g_KH: Katı-Hava ara yüzeyi enerjisi

g_SH : Sıvı-Hava ara yüzeyi enerjisi

Flotasyonun gerçekleşmesi için sıvı-hava ve katı-sıvı ara yüzeylerinin bozularak anında bir katı-hava ara yüzeyi meydana getirilmelidir. Hava kabarcığı partikül tutunmasının meydana gelebilmesi için;

“g_KH - g_KS < g_SH”   olmalıdır.

Katı-hava ara yüzeyinin meydana getirilmesiyle serbest enerjideki değişme;

D_g = g_KH - ( g_SH + g_KS ) şeklinde ifade edilir.

D_g değeri, hava ve partikül arasındaki adhezyonun sağlamlığı olarak tanımlanır veya bazen bu değer kabarcık ve partikül arasındaki adhezyon işi olarak ifade edilir.

Flotasyonun mümkün olabilmesi için serbest enerjideki değişme negatif olmalıdır. Serbest enerji değişim eşitliği ile young eşitliğini birleştirirsek;

g_KH - g_KS = g_SH Cosq

g_KH = g_KS + g_SH Cosq                         olur. Bunu diğer denklemlerde yerine koyarsak;

D_g = g_SH Cosq + g_KS - ( g_SH + g_KS )

D_g = g_SH Cosq + g_KS - g_SH - g_KS

D_g = g_SH ( Cosq -1 )                           olarak bulunur.

Bu eşitliğin açıklamasını şöyle yapabiliriz.

D_g değeri ne kadar fazla negatifsi kabarcık-partikül tutunma olasılığı o kadar yüksek olmakta dolayısıyla daha iyi flotasyon anlamına gelmektedir. Başka ifadeyle sistemin kararlılığı artmaktadır.

D_g = g_SH ( Cosq -1 ) eşitliğinde; q ½ D_g ½ (yani daha fazla negatif olmakta). Yüzebilirlik artar. q azaldığında sistem dağıtıcı kuvvetlere karşı daha dayanıklı olur. Burada unutulmaması gereken nokta, kontak açı, hem partiküllerin hem de kabarcıkların hareketinden etkilendiği için yukarıdaki eşitliğin uygulama alanı sınırlıdır.

Bilindiği gibi doğal durumunda çoğu mineraller su severdir. Flotasyon pülpüne kolektör ilavesiyle young eşitliğindeki (g_KH - g_KS) değeri düşürülür ve kontak açı arttırılır. Fakat bu durumun olabilmesi için g_KH ara yüzeyindeki kolektör adsorpsiyon yoğunluğunun (g_KH), g_KS ara yüzeyindeki kolektör adsorpsiyon yoğunluğundan (g_KS) büyük olması gerekmektedir. Kısaca, g_KH > g_KS olmalıdır. Bunun anlamı kolektörün bulunduğu pülpte, kontak açı değerindeki herhangi bir artma, g_KH ara yüzey enerjisinde bir azalmayla ifade edilir. Bu azalma öyle bir azalmadır ki katı-sıvı ara yüzey enerjisindeki azalma değerinden çok daha büyük olan olan bir azalmadır. Bu durumda (g_KH - g_KS) farkı çok küçük bir değer olacak, bu farkın küçülmesi Cosq değerinin küçülmesi, dolayısıyla q’nın artması demektir. Daha önceden de belirtildiği gibi q arttıkça yüzebilirlikte artacaktır.