بررسي تأثير پارامترهاي مؤثر بر توزيع اندازه حباب ها در سلول فلوتاسيون مكانيكي با اصلاح روش آناليز تصويري

Thermodynamics Modeling of Refrigerant Gases Hydrates by Using PSRV2 Equation of State

يكي از عامل هاي مؤثر در بازدهي فرايند فلوتاسيون، توزيع ابعادي حباب‌ها مي‌باشد. توزيع اندازه حباب ها بر سه مرحله برخورد، چسبيدن و جدايش ذره/ حباب مؤثر مي باشد. در اين پژوهش، توزيع اندزه حباب‌هاي توليد شده در يك سلول فلوتاسيون مكانيكي آزمايشگاهي، با روش مستقيم آناليز تصويري اندازه‌گيري شد. افزون بر اندازه‌گيري ابعاد، پارامترهاي مؤثر بر توزيع اندازه حباب‌ها شامل غلظت كف ساز، pHو دما نيز مورد بررسي قرار گرفتند. براي نمونه‌برداري و عكس برداري از حباب‌ها، دستگاه نمايشگر حباب شامل محفظه‌ي نمايش و لوله‌ي نمونه‌گير، ساخته شد. پس از عكس برداري از حباب‌ها، تصويرها توسط نرم افزار Image J Ver. 1.44 پردازش شدند. براي كاهش تعداد حباب‌ها در محفظه عكس برداري و كمينه كردن همپوشاني آن ها، قطر لوله‌ي نمونه‌گير تا حد امكان كوچك انتخاب شد. با پوشاندن وجه هاي جانبي محفظه‌ي نمايش، از ورود نور به محفظه عكس برداري از طريق اين صفحه ها جلوگيري شده و كيفيت تصويرها بهبود يافت. همچنين، با تنظيم عمق ميدان عكس برداري و با استفاده از لنز مناسب، مشكل هاي موجود در مطالعه هاي پيشين مانند همپوشاني حباب‌ها در تصويرها و خطاي ناشي از پرسپكتيو برطرف شدند. به منظور كمينه كردن انحراف معيار اندازه‌گيري ابعاد حباب‌ها، در هر آزمايش 200 عكس از حباب‌ها گرفته شد و تعدادي از آن‌ها به صورت تصادفي براي پردازش انتخاب شدند. بررسي اثر كف ساز بر توزيع اندازه حباب‌ها نشان داد كه با افزايش غلظت كف ساز ازppm 10 به ppm 60 قطر ساتر حباب‌ها (d32) از 910 ميكرون به 706 ميكرون كاهش يافت. همچنين، نتيجه ها نشان داد كه با افزايش مقدار pHاز 4 به 4/10، همزمان با افزايش مقدار مطلق پتانسيل زتا، d32 حباب ها از 1020 ميكرومتر به 754 ميكرومتر كاهش يافت و منحني توزيع اندازه حباب‌ها به توزيع نرمال نزديك‌تر شد. بررسي اثر دما بر توزيع ابعادي حباب ها نشان دهنده افزايش قطر ساتر حباب ها از 611 ميكرومتر به 830 ميكرومتر با افزايش دماي محلول از 10 درجه سلسيوس به 47 درجه سلسيوس مي باشد.

One of the effective factors on the efficiency of the flotation process, is bubble size distribution. Bubble size influences the bubble/particle collision, attachment and detachment probability. In this paper, size distribution of bubbles produced in a laboratory mechanical flotation cell, has been investigated by the direct image analysis method. In addition, effect of some important parameters such as frother concentration, pH value and temperature on bubbles size have been studied. In order to sample bubbles for imaging, bubble viewer with a viewing chamber was designed and made. Images were analyzed using Image J Ver. 1.44 software. To reduce number of bubbles in imaging zone and minimizing bubble overlap, the tube diameter was chosen small as much as possible so that quality and accuracy of image analysis were improved. In addition, by covering side walls of viewing chamber, light entrance from these walls was prevented and images quality was enhanced. Moreover, by photography field depth adjustment and also applying suitable lens, existing problems in previous studies such as bubble overlap and error induced by perspective were improved. To minimize bubble diameter standard deviation, 200 images per experiment were taken and some of them were randomly chosen analyzed. Study of frother effect on bubble size showed that with increase of frother concentration from 10 ppm to 60 ppm, Sauter diameter (d32) of bubbles decreased from 910 mm to 706 mm. with increasing pH from 4 to 10.4, in sync with increase of zeta potential absolute value, d32 of bubbles decreased from 1020 mm to 754 mm and bubble size distribution curve became similar to normal distribution. Furthermore, increase of temperature from 10 °C to 47 °C, resulted enlargement of Sauter diameter of bubbles from 611 mm to 830 mm.