Техника - молодёжи 1967-07, страница 36
w Июль — страдная пора для поступающих я аузы. Спааному племени абитуриенте* и посвящается эта статья. Однажды ие конкурсных собеседованиях в одном институте абитуриентам для проверки их эрудиции предложили весьма необычное задание в форме рассказа. «Пристукнув будильник, Вадим Нааныч ринуЛся ■ ванну навстречу воде и мылу. Через пять минут, уже умытый, он орудовал на кухне: кипятил чай, резал хлеб. Покончив с завтраком, Вадим Иваныч влез в модную поролоновую куртку и вскоре уже бодро шагал мимо НоводеПичьмх прудов. «Отчего это даже в лютые морозы здесь Никогда ие замерзает полынья и пебеди круглый год ппааают1в — по-думалось ему. Затем мысли неожиданно перескочили а позапрошлый год, и Вадим Иваныч вспомнил, как кекой-то подвыпивший Мудак свалился в пруд и, стоя ло колено в тине, требовал, чтобы ему бросили спасательный круг. Размышляя таким образом, Вадим Иааиыч и ие заметил, как оказался на своем рабочем месте, где уже который год пяодотаормо изучал проблемы кавитации. Во второй половине дня он учуял запах гари, с помощью обоняния обнаружил начинавшийся было л коридоре пожар н посредством огнетушителя пресек его в корне. А вечером рекой лилось шампанское — друзья чествовали новоявленного герояв. Экзаменаторы утверждали, что в каждой фразе этого рассказа есть нечто, объединяющее, казалось бы, разрозненные события, и просилй абитуриентов найти это нечто. — Ну что ж, — тяжело вздохнув, сказал один из поступающих, — проанализируем каждую фразу с точки зрения тех процессов, которые там упоминаются... Вадим Иваныч ринулся в ванну навстречу воде и мылу». Вода и мыло! Моющее действие мыла складывается из химических процессов и физического воздействия пены иа нерастворимые частички грязи. Это воздействие очень похоже на работу воздушных пузырьков при флотации — обогащении полезных ископаемых. Не будь этого сравнительно деш вого процесса, металлургия и тяжелая промышленность испытывали бы крайнюю нужду в исходном сырье. Суть флотации вот в чем. Минеральное сырье размельчается в порошок размером зерен 0,15—1 мм. Порошок смешивается с водой. Иначе зту смесь называют флотационной пульпой. В пульпу тем или иным способом вводятся пузырьки воздуха. Предположим, что в отличие от зерен пустой породы зерна полезного минерале гидрофобны, то есть плохо смачиваются водой. Обволакивающая их водяная пленка непрочна, и при столкновении зерен с пузырьками воздуха она легко разрушается. Покончив с водяной пленкой, воздушные пузырьки прилипают к зернам и вместе с ними всплывают на поверхность пульпы. (Точно тек же действует мыльная пена на частички грязи.) Через некоторое время образуется слой полезной минерализованной пены. Гидрофильные, то есть хорошо смачиваемые водой, зерна пустой породы в этом случае затонут и составят отходы процесса, так называемые «хвосты». Возможен обратный вариант, когда «хвосты» всплывут, а полезная часть пульпы осядет. В промышленных масштабах эти процессы осуществляются флотационными машинами, механическими И пневматическими, которые перемешивают пульпу, вводят в нае воздух, а потом отделяют отходы от полезной части. Бывает и так, что разница в смачиваемости полезных зерен и отходов слишком мала, чтобы процесс был достаточно эффективным. На помощь приходят таи называемые флотационные реагенты (например, сосновое масло). Их вводят е пульпу в малых дозах, усугубляя зту разницу. На первый взгляд воздушная флотация кажется делом весьма несложным, но, как это часто бывает, к простому и дешевому способу люди пришли доаольно сложным и трудным путем. Сначала в воду добавляли масло и даже керо син. Это было время масляной флотации. Частички масла выполняли ту же роль, что и воздух в современных флотационных машинах. В конце XIX века был выдан ряд патентов на различные способы масляной флотации, ко большую честь их так и .не удалось реализовать. Дорого! В 1902 году американец Лоттер и итальянец ГОромент запатентовали несколько более дешевый способ обогащения, основанный на применении кислоты. При вааммвдейесаии кислоты с рудой выделялся углекислый таз. Его-то пузырьки и производили флотацию. Так впервые на сцене появились пузырьки-обогатители, но пока еще не воздушные. Два года спустя Эльмор (Англия) предлагает вакуумный способ: воздух из еоды выделялся под действием вакуума. Вот они, воздушные пузырьки! Но и этот метод еще сложен и дорог для промышленного применения. Наконец, в 1910 году Гувер (США) проектирует машину для энергичного перемешивания пульпы — для насыщения ее воздушными пузырьками. Его механизм —> прообраз современных механических флотационных маЫин. В теорию флотации огромный вклад внесли «оветеиие ученые: П. Ребиндер, А. Фрумкнн, И. Плакеин, Б. Дерягин и to т ли Б. КРАКОВСКИЙ, А. НРУЗЕ, инженеры др. Ныне доведенный до совершенства (в современном пони-м нии) метод флотации повб ляет обогащать руды, содержащие апатит, серу, плавиковый шпат, барит, а также сульфид* ные и окисленные руды цветных металлов, И все это делает мелкий, но работящий народец — воздушные пузырьки. «ЧЕРЕЗ ПЯТЬ МИНУТ, УЖЕ УМЫТЫЙ, ОН ОРУДОВАЛ НА КУХНЕ: КИПЯТИЛ ЧАЙ. РЕЗАЛ ХЛЕБ». Кипятил чай... Известно, что при определенном давлении каждая жидкость вскипает при строго определенной Температуре, так называемой температуре насыщения ts. ДЛя воды, например, при давлении в 1 атм t„ =100° С. Установлено, что паровая фаза зарождается в центрах парообразования непосредственно на поверхности нагревателя. С, увеличением тепловой нагрузки число действующих центров Начинает возрастать. Кроме того. Центры парообразования присутствуют и в самой воде... Поэтому, когда ее температура на таком плавающем центре достигнет значения ts . образуется паровой пузырь. А что будет, если убрать все центры г1арообраэования? Может быть, вода разучится кипеть при высоких температурах? Да, разучится. Представьте себе удивление и даже отчаяние Вадима Иваныча, у которого на плите неким таинственным образом оказался чайник с идеально гладкими стенками, наполненный абсолютно чистой водой. Время идет. Плита работает исправно. Чайник не кипит. И невдомек Вадиму ИваныЧу, что температура воды уже гораздо выше значения ts и чай давно пора заваривать, а привычного бурления все ра й не дождаться. Можно возразить, что идеальных условий не бывает. Но как-то приблизиться к ним можно. Опыты показали: специально очищенная и деаэрированная вода при даВлемии а 1 атм начинает кипеть только при температуре £00° С, Но стоит такой воде насытиться воздухом или «засориться» мельчайшими твердыми взвесями, как все сразу придет в норму: вода закипит при 100° С. Так обстоит дело при атмосферном давлении. А при давлении, скажем, в 0,02 атм вода вскипает даже при комнатной температуре. Это случай так называемого «холодного» кипения, И если «горячее» кипение почти всегда полезно человеку (пароходы, кастрюли с супом, теплоэлектроцентрали, прачечные, кипящие ядерные реакторы и т. д.), то «холодное», как правило, доставляет людям кучу неприятностей... Здесь уместно забежать немного вперед и остановиться на фрезе, которая гласит: «„.ВАДИМ ИВАНЫЧ И НЕ ЗАМЕТИЛ, КАК ОКАЗАЛСЯ НА СВОЕМ РАБОЧЕМ МЕСТЕ, ГДЕ 32 |
