Исследование механизмов взаимодействия пузырьков, возникающих под действием ультразвука с поверхностью твердого тела применительно к процессу флотации
Автор: Константин Анатольевич Рыбкин
Соавторы: Т.П. Любимова, О.О. Фатталов, М.О. Кучинский
Организация: ИМСС УрО РАН, ПГНИУ
В настоящей работе экспериментально исследуется возникновение, динамика и взаимодействие парогазовых пузырьков, возникающих в следствии коалесценции кавитационных пузырьков при ультразвуковом (УЗ) воздействии, с поверхностью твердого тела при кондиционировании флотационной пульпы и последующей флотации.
В экспериментах использовалась лабораторная флотомашина ФМП-Л1 оснащенная аэрационным механизмом пневмомеханического типа с прямым (безременным) электроприводом. Для проведения кондиционирования исследуемой пульпы использовался сонохимический реактор представляющий собой кювету, изготовленную из оргстекла толщиной 3 мм. В центральной части дна кюветы располагался источник УЗ. Для визуализации пузырьков в различных экспериментах использовался либо лазерный нож, создаваемый цилиндрической линзой и зеленым лазером KLM 532, либо светодиодный колимированный источник света. Для регистрации динамики пузырьков использовалась высокоскоростная камера Basler A504kc с телецентрическим макро-объективом, и зеркальная камера Nikon D7200 [1, 2].
Во всех сериях эксперимента гидрофобность поверхности способствовала прикреплению к ней пузырьков. Диаметр прикрепленных пузырьков непрерывно увеличивался в течение всего времени ультразвукового облучения за счет коалесценции с пузырьками возникающих в результате акустической кавитации. Парогазовые пузырьки оставались прикрепленными к гидрофобной поверхности и не всплывали, так как поверхностные силы превышали силу Архимеда. Динамика парогазовых пузырьков на гидрофильной поверхности качественно отличается от динамики пузырьков на гидрофобной поверхности.
Исследование выполнено при финансовой поддержке из средств гранта Российского научного фонда (проект № 20-69-46066)
1.Rybkin K. A. et al. Experimental study of formation and dynamics of cavitation bubbles and acoustic flows in NaCl, KCl water solutions // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2017. Т. 879. №. 1. С. 012026.
2.Fattalov, O., Lyubimova, T., Rybkin, K., & Kuchinskiy, M. (2021). Experimental Study of the Processes of Formation, Drift and Levitation of Vapor–Gas Bubbles in Water Containing Surfactant Under the Action of Ultrasound. Microgravity Science and Technology, 33(2), 1-7.
