ВЛИЯНИЕ ПАВ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПЫЛИ ФОСФОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Стамкулова Лаура Елуовна

магистрант, ЮКГУ им. М. Ауезова, г. Шымкент

Наурызбекова Маржан Нураевна

магистрант, ЮКГУ им. М. Ауезова, г. Шымкент

Жадра Атирхановна Шингисбаева

канд. техн. наук, доцент, ЮКГУ им. М. Ауезова, г. Шымкент

Разия Адильбековна Исаева

канд. техн. наук, доцент, ЮКГУ им. М. Ауезова, г. Шымкент

E-mail: 

На разных стадиях фосфорного производства выделяются различ­ные виды пыли, значительная часть которых приходится на фосфорит­ную пыль, выделяющуюся на стадии рудоподготовки, и коттрельную пыль, которая улавливается в электрофильтре после фосфорной печи.

С образованием этих видов пыли связан ряд проблем фосфорного производства. Для решения этих проблем были использованы влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ), в качестве чего использованы водорастворимые акриловые полиэлектролиты (ВРП) К-4, К-9 и Унифлок, выпускаемые в промышленном масштабе и широко приме­няемые для интенсификации многих технологических процессов.

Если необходимость изучения влияния ПАВ на изменение поверхностных свойств фосфоритной пыли вызвана недостаточной отработкой процесса ее мокрого улавливания, то влияние ПАВ на поверхностные свойства коттрельной пыли исследована с целью изменения процесса шламообразования в производстве фосфора.

Как известно, взаимодействие жидкости с твердым телом при наличии трех несмешивающихся фаз, одна из которых является воздухом (или газом), характеризуется таким поверхностным явле­нием, как смачивание. Изменение смачиваемости исследуемых мине­ральных дисперсий в присутствии ПАВ изучали путем определения скорости капиллярной пропитки [2, с. 63].

Для определения скорости капиллярной пропитки применялись цилиндрические стеклянные колонки диаметром 0,02 м и высотой 0,2 м. Дно цилиндрической колонки выполнено из стеклянного порошка толщиной 3∙10^-3 м с размером частиц d<0,01∙10^-3 м. В колонку загружается подвергаемый смачиванию сухой дисперсный материал и уплотняется до необходимой степени.

Колонка закрепляется на штативе и опускается в чашку со смачи­вающей жидкостью так, чтобы вода касалась фильтра. Фронт расп­ространения жидкости в слое материала устанавливается визуально и отмечается время ее подъема на каждые 0,01 м. После насыщения влагой столбика материала отбирается проба на влажность с каждого 0,01 м.

Как показали результаты исследовании (рис. 1), даже небольшая концентрация полимерных добавок (0,02—0,03 %) значительно уско­ряет впитывание влаги в слой фосфоритной пыли. Однако при даль­нейшем повышении концентрации полимерных добавок интенсив­ность впитывания влаги в слой фосфоритной пыли падает.

Кривые, полученные по результатам аналогичных исследований с коттрельной пылью, показывают, что на рост скорости капиллярной пропитки пыли наиболее эффективно влияют 0,025—0,03 % концен­трации полимерных добавок.

Дальнейшее увеличение концентрации полиэлектролитов уже снижает скорость впитывания влаги в слой образцов.

Таким, образом, по полученным кривым рис. 1 и 2 можно заклю­чить, что при малых концентрациях полимерных добавок (0,02—0,03 %) за счет адсорбции отдельных макромолекул полиэлектролитов улучшается смачиваемость поверхности минеральных дисперсий, в результате чего уменьшается поверхностное натяжение и увеличи­вается высота капиллярного поднятия жидкости.

С увеличением концентрации добавок полиэлектролита в раст­воре выше 0,03—0,05 % появляются надмолекулярные структуры — агрегаты макромолекул, адсорбция которых может влиять не только на смачивание поверхности, но и на размер капилляров, изменяя их кривизну и уменьшая впитывание влаги в слой исследуемого образца.

В присутствии в смачивающей жидкости небольших концент­раций полимерных добавок происходит адсорбция их отдельных макромолекул на микрощелях и других активных центрах [1, с. 98].

При достаточно развитой миграции макромолекул в микро капиллярных исследуемых образцов фосфоритной пыли и пыли печного газа значительно интенсифицируется процесс распространения влаги в эти минеральные дисперсии. За счет улучшения влагообмена в системе под действием полимерных добавок наименьшее значе­ние капиллярного потенциала достигается при более низкой влажности.

Рис. 1 Влияние ВРП на скорость капиллярной пропитки фосфоритной пыли.

l-K-4; 2-K-9; 3 – УНИФЛОК

Рис.2. Влияние ВРП на скорость капиллярном пропитки коттрельной пыли.

1-К-4; 2-К-9, 3-УНИФЛОК

В дальнейшем, нами было исследовано влияние добавок ПАВ на электроповерхностные свойства коттрельной пыли, поскольку это имеет практически определяющее значение в процессе шламообра­зования в производстве фосфора. Величину электрокинетического по­тенциала поверхности минеральных частиц методом электроосмоса согласно, где для расчетов использовано уравнение Гельмгольца-Смо­луховского.

По результатам исследований построена зависимость электроки­нетического потенциала поверхности частиц от концентрации поли­мерных добавок (рис. 3)

Как видно из рис. 3 с увеличением концентрации полимерных до­бавок величина электрокинетического потенциала поверхности мине­ральных частиц существенно снижается.

Это, возможно, объясняется адсорбцией Макромолекул поли­электролита на поверхности частиц и образованием, в результате это­го, толстых адсорбционных слоев в виде петель, сегментов или хвос­тов, способствующих отодвиганию границы скольжения двойного электрического слоя в объем раствора.

Рис. 3. Влияние концентрации ВРП па  — потенциал поверхности минеральных.

Симбатно с этим, по-видимому, происходит частичная нейтрали­зация заряда минеральных частиц или их блокирование адсорбирую­щимися макромолекулами полиэлектролита, а также сжатие поверх­ностного двойного электрического слоя, в результате чего минераль­ные частицы могут коагулировать преимущественно по нейтрализа­ционному механизму теории ДЛФО.

Таким образом, проведенные исследования показали, что водо­растворимые акриловые полиэлектролиты при небольших концентра­циях оказывают существенное влияние на поверхностные свойства пы­ли производства фосфора, что дает основание на возможность проведения опытно-промышленных испытаний по интенсификации мокрого пылеулавливания пои подготовке руд и разделения системы фосфор-минеральные дисперсии-вода, представляющего собой фосфорный шлам.

Список литературы:

1. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / Под ред. Фролова Ю. Г. и Градского А. С. — М: Химия, 1986. — C. 97—99.
2. Сарманов Х. С., Бахов Ж. К., Сатаев И. К., Аширбекова Г. В. Влияние поверхностно-активных веществ на структурно-механические свойства фосфоритовых гранул Комплексное использование минерального сырья. 1995. № 4. — С. 62—64.