ZALEŻNOŚĆ NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO ZWILŻANIA OD ZAWARTOŚCI POPIOŁU W ZBIORZE BARDZO DROBNYCH ZIAREN WĘGLOWYCH**

Transkrypt

1 Górnitwo i Geoinżynieri Rok 31 Zeszyt Mrek Lenrtowiz* ZALEŻNOŚĆ NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO ZWILŻANIA OD ZAWARTOŚCI POPIOŁU W ZBIORZE BARDZO DROBNYCH ZIAREN WĘGLOWYCH** 1. Wprowdzenie Flotj jest jednym z podstwowyh proesów wzbogni brdzo drobnyh ziren węglowyh. O możliwośi zstosowni flotji do wzbogni węgli w głównej mierze deydują włśiwośi powierzhniowe ziren węglowyh, szzególnie energetyzn hrkterystyk powierzhni (hydrofobowość powierzhni). Hydrofobowość powierzhni hrkteryzuje się między innymi z pomoą pomirów grniznego kąt zwilżni [6, 7] i metody frkjonownej flotji powierzhniowej (FFP, film flottion) [1, 2]. Metod FFP umożliwi ilośiową hrkterystykę powierzhni niskoenergetyznyh ił stłyh orz określenie niejednorodnośi energetyznej w zbiorze dnyh ziren ił stłego. W wześniejszyh prh wykzno śisły związek między ktywnośią flotyjną węgl wrtośimi jego krytyznego npięi powierzhniowego zwilżni [12]. W pry Lenrtowiz i Sblik [3] wykzno, że występuje zleżność między ktywnośią flotyjną węgl oznzoną metodą Dell npięiem powierzhniowym zwilżni wyznzonym metodą FFP. Wzrostowi npięi powierzhniowego zwilżni towrzyszy zmniejsznie się ktywnośi flotyjnej węgl. W rtykule przedstwiono w funkji zwrtośi popiołu wrtośi średniego krytyznego npięi powierzhniowego zwilżni w zbiorze brdzo drobnyh ziren węglowyh. 2. Chrkterystyk bdnyh węgli Chrkterystykę bdnyh węgli przedstwiono w tbeli 1. Przedmiotem bdń były ztery węgle kmienne o różnym stopniu zmetmorfizowni, o zwrtośi węgl pierwistkowego C df od 80,50 do 86,90%. Próbki węgl pobierno w posti zwiesin ndwy do * Centrum Mehnizji Górnitw KOMAG, Gliwie ** Pr nukow finnsown ze środków n nukę w lth jko projekt bdwzy 19

2 proesu flotji orz produktów wzbogni, które pobierno z kolejnyh przedziłów wirnikowyh przemysłowej mszyny flotyjnej (rys. 1) [5]. TABELA 1 Chrkterystyk węgl użytego do bdń wrz z wynikmi bdń Zwrtość węgl Cdf, % Produkt Zwrtość popiołu A, % Średnie krytyzne npięie powierzhniowe zwilżni 2,mJ m 80,50 82,20 85,10 86,90 Ndw 33,87 62,40 Konentrt I 8,55 42,42 Konentrt II 10,47 43,78 Konentrt III 16,02 47,26 Konentrt IV 17,25 48,58 Konentrt V 18,06 48,32 Konentrt VI 18,22 49,50 Ndw 20,70 59,54 Konentrt I 8,30 42,24 Konentrt II 10,11 43,04 Konentrt III 10,02 42,30 Konentrt IV 14,26 47,64 Konentrt V 14,95 48,58 Konentrt VI 15,13 48,84 Ndw 28,26 60,18 Konentrt I 8,27 40,98 Konentrt II 8,94 41,16 Konentrt III 9,21 42,92 Konentrt IV 13,78 42,96 Konentrt V 14,53 44,56 Konentrt VI 15,70 44,86 Ndw 15,88 48,90 Konentrt I 4,92 40,74 Konentrt II 4,94 40,86 Konentrt III 5,63 40,90 Konentrt IV 7,11 41,76 Konentrt V 8,20 42,06 Konentrt VI 8,92 42,62 Konentrt VII 9,41 46,40 Konentrt VIII 9,81 47,46 20

3 Rys. 1. Shemt mszyny IZ z miejsmi pobrni próbek: 1 miejse pobrni ndwy, 2 miejse pobrni konentrtu I, 3 miejse pobrni konentrtu II, 4 miejse pobrni konentrtu III, 5 miejse pobrni konentrtu IV, 6 miejse pobrni konentrtu V, 7 miejse pobrni konentrtu VI, 8 miejse pobrni odpdów 3. Metodyk bdń Zwrtość węgl pierwistkowego C df tkże zwrtość popiołu w bdnyh próbkh węgl oznzono zgodnie z obowiązująymi normmi. Średnie krytyzne npięie powierzhniowe zwilżni wyznzono z pomoą metody frkjonownej flotji powierzhniowej [1, 2]. Sposób przeprowdzni frkjonownej flotji powierzhniowej (FFP) zostł przedstwiony w prh [4, 5, 8, 11]. Wrtośi średniego krytyznego npięi powierzhniowego zwilżni ziren węgl oblizno według równni [1] mx min ( ) = f d (1) gdzie: npięie powierzhniowe zwilżni, min npięie powierzhniowe roztworu zwilżjąego wszystkie zirn, mx npięie powierzhniowe roztworu nie zwilżjąego żdnyh ziren, średnie krytyzne npięie powierzhniowe zwilżni ziren, f funkj gęstośi (histogrm) npięi powierzhniowego zwilżni ziren. ( ) 4. Wyniki bdń i ih omówienie W tbeli 1 zestwiono wyniki oblizeń npięi powierzhniowego zwilżni według równni 1 orz zwrtość popiołu w poszzególnyh produkth. N rysunkh 2 do 5 przedstwiono wykres zleżnośi = f ( A ) dl węgl gzowo-płomiennego typu 32.1, gzowego typu 33, gzowo-koksowego typu 34.2 i ortokoksowego typu

4 Rys. 2. Zleżność npięi powierzhniowego zwilżni ziren węgl gzowo-płomiennego typu 32.1 od zwrtośi popiołu Dl węgl typu 32.1 (rys. 2) równnie regresji krzywej, dl której współzynnik korelji wynosi 0,99 jest równniem wykłdnizym, możn zpisć = 37,2112 exp0,0152a (2) gdzie: średnie npięie powierzhniowe zwilżni, A zwrtość popiołu. Rys. 3. Zleżność npięi powierzhniowego zwilżni ziren węgl gzowego typu 33 od zwrtośi popiołu W przypdku węgl gzowego typu 33 (rys. 3) równnie regresji krzywej, dl której współzynnik korelji wynosi 0,98 jest równniem wykłdnizym, możn zpisć = 32,3076 exp0,0283a (3) 22

5 Rys. 4. Zleżność npięi powierzhniowego zwilżni ziren węgl gzowo-koksowego typu 34.2 od zwrtośi popiołu dl węgl gzowo-koksowego typu Równnie regresji krzywej, dl której współzynnik korelji wynosi 0,96 jest równniem wykłdnizym, możn zpisć N rysunku 4 przedstwiono wykres zleżnośi = f ( A ) = 34,6188exp0,0186A (4) Rys. 5. Zleżność npięi powierzhniowego zwilżni ziren węgl ortokoksowego typu 35.1 od zwrtośi popiołu W przypdku węgl ortokoksowego typu 35.1 (rys. 5) równnie regresji krzywej, dl której współzynnik korelji wynosi 0,89 jest równniem wykłdnizym, możn zpisć = 37,1902 exp0,0186a (5) Równni (2) (5) w sposób ilośiowy opisują zleżność między npięiem powierzhniowym zwilżni ziren węgli o różnym stopniu zmetmorfizowni zwrtośią popiołu. 23

6 Uzyskne wyniki bdń umożliwiły wyznzenie równń regresji hrkteryzująyh zleżność npięi powierzhniowego zwilżni ziren od zwrtośi popiołu węgli o różnym stopniu uwęgleni, ze stosunkowo wysokimi współzynnikmi korelji. Równni (2) (5) orz wyniki bdń zestwione w tbeli 1 umożliwiły przeprowdzenie rozwżń n temt zleżnośi pomiędzy włśiwośimi powierzhniowymi ziren (npięiem powierzhniowym zwilżni) zwrtośią popiołu w tyh zirnh. Zmieszzone w tbeli 1 wyniki oblizeń npięi powierzhniowego zwilżni dnyh grup ziren orz wyniki oznzeń zwrtośi popiołu w tyh gruph pozwlją stwierdzić, że niezleżnie od stopni zmetmorfizowni węgl istnieje tk zleżność, że jeżeli wzrst zwrtość popiołu w dnej grupie ziren, to równoześnie npięie powierzhniowe zwilżni jest tkże większe. 5. Podsumownie Przeprowdzone bdni i nliz wyników bdń umożliwiły ilośiową hrkterystykę zleżnośi między średnimi npięimi powierzhniowymi zwilżni węgli o różnym stopniu uwęgleni zwrtośią popiołu. Równni regresji opisująe tę zleżność umożliwiją wyznzenie npięi powierzhniowego zwilżni grupy ziren przy znnej zwrtośi popiołu w tej grupie. Zleżność t może również być wykorzystn podzs nlizy pry mszyn flotyjnyh [13]. LITERATURA [1] Dio I., Fuerstenu D.W.: Chrteristion of the wettbility of solid prtiles by film flottion. Prt II: Theoretil nlysis. Colloids nd Surfes, 60, 1991, [2] Fuerstenu D.W., Dio I., Willims M.C.: Chrteristion of the wettbility of solid prtiles by film flottion. Prt I: Experimentl investigtion. Colloids nd Surfes, 60, 1991, [3] Lenrtowiz M., Sblik J.: Npięie powierzhniowe zwilżni zirn węglowyh z frkji wydzielonyh w proesie flotji metodą Dell. Gospodrk Surowmi Minerlnymi, 17, 2001, [4] Lenrtowiz M., Sblik J.: Rozkłd npięi powierzhniowego zwilżni ziren węglowyh w produkth wzbogni mszyny flotyjnej typu IZ. Zeszyty Nukowe Politehniki Śląskiej, Górnitwo, 266, 2005 [5] Lenrtowiz M., Sblik J.: The hydrophili prtiles in wshing produts of trough pneumo-mehnil flottion mhine. 10 th Conferene on Environment nd Minerl Proessing, Ostrv 2006 [6] Sblik J.: Flotowlność polskih węgli kmiennyh jko funkj stopni ih uwęgleni. Ktowie, Pre Głównego Instytutu Górnitw, Seri Dodtkow, 1980 [7] Sblik J., Mkul K.: Wyznznie grniznego kąt zwilżni węgl poprzez pomir iśnieni kpilrnego. Aprtur Nukow i Dydktyzn, 6, 1984 [8] Sblik J.: Flotj węgli kmiennyh. Ktowie, Wyd. GIG, 1998 [9] Sblik J.: Zleżność między grniznym kątem zwilżni średnim krytyznym npięiem powierzhniowym zwilżni węgl o różnym stopniu zmetmorfizowni. Inżynieri Minerln, 2(7), 2003 [10] Sblik J.: Fizykohemizne włśiwośi powierzhniowe węgli njdrobniej uzirnionyh. Przegląd Górnizy, 9, 2005 [11] Sblik J., Wierzhowski K.: Evlution of the influene of flottion regents on the hydrophobiity of ol using the film flottion method. Fuel, 71, 4, 1992, [12] Sblik J., Wierzhowski K.: The effet of pre-wetting with flottion regents on the surfe energy of ols. Col Preprtion, vol. 15, 1994, [13] Sblik J., Wierzhowski K.: Wpływ odzynników tehnologiznyh n wrtośi grniznyh kątów zwilżni węgl w zbiorze zirn mułowyh. Górnitwo i Geoinżynieri, Wyd. Spejlne, AGH Krków,