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Écrit par Dr Amit Pratap Singh
Évalué par Dr Alidad Amirfazli
Revu: 28
Il s’agit d’un guide pratique de la science des surfaces pour les chercheurs travaillant dans l’industrie minière et métallurgique.
Dans ce tout nouveau guide, vous apprendrez tout sur :
Plongeons dans le vif du sujet.
De l’extraction et du traitement du minerai à l’affinage et à la fabrication, l’industrie minière et métallurgique couvre un large éventail d’opérations cruciales pour l’infrastructure et la fabrication mondiales. Cette industrie est la pierre angulaire du développement économique mondial. Il fournit des ressources de base pour la construction, la fabrication, le développement des infrastructures et le secteur technologique.
La compréhension et la manipulation des propriétés de surface telles que la mouillabilité, l’adhérence et la résistance à la corrosion sont essentielles pour optimiser les processus, améliorer la qualité des produits et garantir l’efficacité opérationnelle.
Nous utilisons les propriétés de surface importantes ci-dessous pour comprendre le comportement des produits miniers et métallurgiques et améliorer leur qualité.
Young – Méthode Laplace
Méthode polynomiale
Angle de contact dynamique
Idéalement, lorsque nous plaçons une goutte sur une surface solide, il existe un angle unique entre le liquide et la surface solide. Nous pouvons calculer la valeur de cet angle de contact idéal (ce qu’on appelle l’angle de contact de Young) à l’aide de l’équation de Young. En pratique, en raison de la géométrie de surface, de la rugosité, de l’hétérogénéité, de la contamination et de la déformation, la valeur de l’angle de contact sur une surface n’est pas nécessairement unique mais se situe dans une plage. Nous appelons les limites supérieure et inférieure de cette plage l’angle de contact qui avance et l’angle de contact qui s’éloigne, respectivement. Les valeurs des angles d’avancement et de recul des angles de contact pour une surface solide sont également très sensibles. Ils peuvent être affectés par de nombreux paramètres, tels que la température, l’humidité, l’homogénéité et la contamination infime de la surface et du liquide. Par exemple, les angles de contact d’avancement et de recul d’une surface peuvent différer à différents endroits.
Les surfaces et les revêtements pratiques présentent naturellement une hystérésis d’angle de contact, indiquant une gamme de valeurs d’équilibre. Lorsque nous mesurons les angles de contact statiques, nous obtenons une seule valeur dans cette plage. S’appuyer uniquement sur des mesures statiques pose des problèmes, tels qu’une mauvaise répétabilité et une évaluation incomplète de la surface en ce qui concerne l’adhérence, la propreté, la rugosité et l’homogénéité.
Dans les applications pratiques, nous devons comprendre la facilité d’étalement du liquide (angle d’avancement) et la facilité d’évacuation (angle de retrait) d’une surface, comme dans la peinture et le nettoyage. La mesure des angles d’avancement et de recul offre une vue holistique de l’interaction liquide-solide, contrairement aux mesures statiques, qui produisent une valeur arbitraire dans la plage.
Ces informations sont cruciales pour les surfaces du monde réel avec des variations, une rugosité et une dynamique, aidant des industries telles que les cosmétiques, la science des matériaux et la biotechnologie à concevoir des surfaces efficaces et à optimiser les processus.
Découvrez comment la mesure de l’angle de contact est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de contact, lisez notre mesure de l’angle de contact : le guide définitif
Cette propriété mesure la force qui agit à la surface d’un liquide, dans le but de minimiser sa surface.
Tension superficielle dynamique
La tension superficielle dynamique diffère de la tension superficielle statique, qui fait référence à l’énergie de surface par unité de surface (ou à la force agissant par unité de longueur le long du bord d’une surface liquide).
La tension superficielle statique caractérise l’état d’équilibre de l’interface liquide, tandis que la tension superficielle dynamique tient compte de la cinétique des changements à l’interface. Ces changements peuvent impliquer la présence de tensioactifs, d’additifs ou de variations de température, de pression et de composition à l’interface.
La tension superficielle dynamique est essentielle pour les processus qui impliquent des changements rapides à l’interface liquide-gaz ou liquide-liquide, tels que la formation de gouttelettes et de bulles ou la coalescence (changement de surface), le comportement des mousses et le séchage des peintures (changement de composition, par exemple, évaporation du solvant). Nous le mesurons en analysant la forme d’une gouttelette suspendue au fil du temps.
La tension superficielle dynamique s’applique à diverses industries, notamment les cosmétiques, les revêtements, les produits pharmaceutiques, la peinture, l’alimentation et les boissons, ainsi que les processus industriels, où la compréhension et le contrôle du comportement des interfaces liquides sont essentiels pour la qualité du produit et l’efficacité des processus.
Apprenez comment la mesure de la tension superficielle est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’énergie de surface, lisez notre mesure de la tension superficielle : le guide définitif
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L’angle de glissement mesure l’angle auquel un film liquide glisse sur une surface solide. Il est couramment utilisé pour évaluer la résistance au glissement d’une surface.
Apprenez comment la mesure de l’angle de glissement est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de glissement, lisez notre Mesure de l’angle de glissement : le guide définitif
Dans l’industrie minière et métallurgique, plusieurs études de cas illustrent les avantages de la réalisation de mesures de propriétés de surface.
Défi: La mise en bourse efficace dans les mines de cuivre et d’or est cruciale, mais complexe, en raison de la nécessité d’une fixation sélective des minéraux précieux aux bulles d’air tout en contrôlant le comportement de mouillage et la tension superficielle.
Solution: La flottation dans l’exploitation minière repose en grande partie sur l’interaction entre les particules minérales et les bulles d’air. Pour l’extraction du cuivre, l’optimisation de l’angle de contact est essentielle pour faire flotter sélectivement les minéraux de cuivre et repousser les minéraux de gangue comme la silice. Atteindre un angle de contact idéal de 0 0 assure l’hydrophobie, ce qui permet d’obtenir un concentré de cuivre de haute qualité.
Dans l’extraction de l’or, le contrôle de la tension superficielle est essentiel pour créer une mousse stable. Cette mousse permet aux particules d’or de se fixer aux bulles d’air et d’être séparées efficacement des matériaux de la gangue. Des valeurs de tension superficielle appropriées garantissent que les bulles d’air ont une flottabilité et une stabilité suffisantes pour transporter les particules d’or à la surface, facilitant ainsi une récupération efficace.
Défi : L’extraction des éléments de terres rares implique des processus de séparation complexes dépendant des interactions de surface.
Solution : Les interactions entre les surfaces minérales et les réactifs chimiques utilisés dans le processus de séparation sont influencées par l’énergie de surface. Par exemple, les éléments de terres rares (ETR) existent souvent dans des matrices minérales complexes avec d’autres éléments. Pour l’extraction sélective des ETR, des réactifs chimiques sont utilisés. Les mineurs peuvent optimiser les valeurs d’énergie de surface afin que ces réactifs puissent adhérer efficacement aux surfaces minérales contenant des ETR.
De même, l’optimisation de l’énergie de surface peut être très utile dans l’extraction sélective des minéraux. En modifiant l’énergie de surface, il est possible de rendre les surfaces minérales plus ou moins attrayantes pour des réactifs spécifiques, favorisant ainsi la fixation sélective des réactifs aux minéraux contenant des terres rares tout en repoussant les minéraux indésirables.
Défi : La formation de rouille et la durabilité des équipements miniers sont une grande préoccupation dans l’industrie minière.
Solution : L’une des méthodes établies pour prévenir la corrosion et l’usure des équipements miniers consiste à utiliser des revêtements hydrophobes. L’application de revêtements hydrophobes avec un angle de contact élevé aide à repousser l’eau et les substances corrosives, empêchant la formation de rouille et améliorant la durabilité des équipements miniers. C’est pourquoi les sociétés minières appliquent un revêtement hydrophobe à la surface de leurs bandes transporteuses et de leurs machines de traitement du minerai. L’angle de contact accru garantit que l’eau et les minéraux corrosifs sont repoussés, ce qui réduit les coûts de maintenance et prolonge la durée de vie de l’équipement.
Défi : La fragmentation est effectuée pour libérer des composants précieux, et l’efficacité de la séparation ultérieure dépend fortement de l’ampleur de cette libération. Néanmoins, l’efficacité des procédés de concentration est compromise par la présence de particules fines générées lors de la phase de broyage dans les opérations de traitement des minéraux.
Solution : Une approche pour extraire des minéraux fins et précieux des slimes implique d’augmenter leur taille par agglomération sélective de pétrole. Pour réussir l’agglomération minérale avec de l’huile, il est impératif que la tension superficielle de la solution dépasse la tension superficielle critique requise pour l’agglomération de l’huile. Cette méthode d’agglomération sélective du pétrole est appliquée pour séparer les minéraux précieux des mélanges de particules fines, facilitant ainsi l’agrégation du minéral ciblé. Par conséquent, les industries peuvent affiner le processus d’agglomération pétrolière pour obtenir une fragmentation efficace.
Si vous êtes intéressé par la mise en œuvre de ces applications ou de toute autre application, veuillez nous contacter.
Dans une industrie où la précision règne en maître, vers qui les fabricants de mines et de métaux se tournent-ils pour s’assurer que leurs produits peuvent résister à un examen minutieux ? La réponse se trouve dans les normes et les directives : la boussole qui guide les fabricants de cosmétiques dans le labyrinthe complexe de la qualité et de la performance.
Cette norme fournit les termes de mécanique des roches couramment utilisés dans l’exploitation minière. Les termes tels que « teneur en humidité », « angle de frottement interne », « angle de glissement de base du joint », « rugosité », « angle de frottement de rupture », « éclatement de roche », « force de surface », « porosité », « porosité effective », « porosité de surface » sont spécifiés dans cette norme.
Nous espérons que ce guide vous a montré comment appliquer la science des surfaces dans l’industrie cosmétique.
Maintenant, nous aimerions vous céder la parole :
Droplet Lab a été fondé en 2016 par le Dr Alidad Amirfazli, membre du corps professoral de l’Université York, et deux de ses chercheurs, le Dr Huanchen Chen et le Dr Jesus L. Muros-Cobos.
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