Un nuevo paradigma en la interacción de separación de burbujas y partículas: ¿cómo y dónde se separan las burbujas y las partículas?

Resumen

La flotación de partículas gruesas, en particular con liberación parcial, ha atraído el interés de la industria y de los investigadores, dado que puede generar varios beneficios en las operaciones existentes, lo cual incluye la disminución de la energía de molienda y el consumo de medios, el aumento de la producción de la planta y beneficios ambientales. La separación de burbujas y partículas es fundamental para el proceso de flotación. En este trabajo hemos investigado los aspectos físicos subyacentes al fenómeno de separación de burbujas y partículas y hemos descubierto un nuevo paradigma: las burbujas y las partículas no se separan en la línea de contacto trifásica gas-líquido-sólido (TPC, por sus siglas en inglés) entre la burbuja y la partícula, lo cual se contradice con las teorías convencionales disponibles. Nuestros videos a alta velocidad muestran que la separación de burbujas y partículas ocurre en el cuello capilar de la interfaz aire-agua, cerca de la superficie sólida. La separación siempre deja un pequeño volumen residual de gas sobre la superficie sólida. Nuestros experimentos también muestran que la separación no sigue en forma lineal el modo de deslizamiento del movimiento de la línea TPC, sino que adopta el modo combinado de deslizamiento-adhesión de su relajación. Racionalizamos nuestras observaciones teniendo en cuenta la histéresis del ángulo de contacto, que siempre existe en la superficie real de las partículas que tienen aspereza morfológica y heterogeneidad química. La nueva evidencia desafía las teorías existentes sobre la separación de partículas y burbujas durante la flotación y exige que las investigaciones futuras superen las predicciones heterogéneas.