Вероятность соприкосновения пылинок с водой

Вероятность соприкосновения пы­линок с водой зависит, прежде всего, от величи­ны площади соприкосновения воздуха с водой, что при прочих равных условиях зависит от степени взаимной дисперсности этих фаз. При отсутствии в воле поверхностно-активных веществ, обладаю­щих вспенивающими свойствами, пузырьки воздуха в воде (как и капельки воды в воздухе) диспергируются относительно плохо, крайне неустойчивы и охотно объединяются (коалесцируют) при столк­новении. Присутствие в воде вспенивателей обу­словливает более тонкое начальное диспергирова­ние воздуха в воде при затрате той же энергии. Не менее важно, что эти же вспениватели предот­вращают коалисценцию пузырьков, сохраняя начальную дисперсность системы. Эти процессы хо­рошо изучены при пенной флотации, по­этому нет надобности останавливаться на них под­робнее.

Таким образом, при сохранении постоянными механических условий диспергирования воды и воз­духа в шпуре поверхность соприкосновения этих фаз во много раз увеличивается при добавлении реагентов-вспенивателей. Такие реагенты, как мы­лонафт, некаль, канифольное мыло, контакт Пет­рова, изоамиловый спирт, сапонин и др., дающие положительный эффект при мокром бурении, являются хорошими вспенивателями. Едва ли та­кое совпадение случайно.

Но соприкосновение частиц пыли с водой зави­сит не только от удельной поверхности воды. Здесь большое значение имеют размеры воздуш­ных полостей, и скорость перемещения в них ча­стиц тонкодисперсной пыли. Скорость падения в воздухе частиц пыли, особенно мельче 5р., очень незначительна. Еще более мелкие частицы менее 1 в неподвижном воздухе практически не оседают.

Таким образом, для увеличения вероятности соприкосновения пыли с водой необходимо наибо­лее тонкое диспергирование воздуха (сводящее к минимуму высоту падения частицы) и турбу­лентный характер движения водовоздушной смеси.

Ориентировочные расчеты показывают, что ско­рость движения водовоздушной смеси в шпуре достигает десятков метров в секунду. За это время большое количество тончайших пылинок не успе­вает преодолеть расстояние до поверхности воды в случае слишком большого размера воздушных полостей. Исследования процессов вентиляции убеждают, что для выноса пыли мельче 5 ц доста­точна скорость воздушного потока всего в 0,5 м/сек. Это подтверждает важность создания в шпуре условий, обеспечивающих соприкоснове­ние тонкодисперсной пыли с водой. Естественно, что наряду с более тонким диспергированием воз­духа необходимо всемерное снижение скорости движения водовоздушной смеси. В этом отношении наиболее радикально, конечно, полное устранение попадания сжатого воздуха в шпур.

Вспенивающий эффект у большинства реагентов максимален при определенной их концентрации. Избыток реагента может ухудшить дисперсность фаз (жидкой и газообразной). Этим, очевидно, и объясняется отрицательное влияние повышения расхода мылонафта.

 

Записи горного дела