تصنيف الجزيئات المعدنية

كيف يتم تصنيف الجزيئات المعدنية؟

يعرف التصنيف بأنه مصطلع يتم استعماله دائماً أثناء تطبيق عمليات فصل أو ترتيب الحبيبات أو الجزيئات المعدنية، باستعمال السرعة عند وضع هذه الحبيبات في محيط مائع، حيث أن الماء أو الهواء هو المائع الذي يكون مستعمل في أغلب الحالات، كما أنه في بعض الحالات يتم استعمال سائل ذو كثافة محددة في عزل دقائق المعادن الأرضية.
إذا تم وضع كمية متباينة في الحجم من الحبيبات المعدنية ترجع إلى نفس المعدن خلال سائل ذو لزوجة محددة ومن ثم تم تحركيه لفترة زمنية معينة، ومن بعد ذلك تترك الجزيئات لتركد بشكل تلقائي، عندها سنلاحظ أن الجزيئات الكبيرة تسقط وتتحرك باتجاه الأسفل بسرعة كبيرة مقارنةً بسرعة الجزيئات الصغيرة لتسقط أولاً في قاع الإناء.
إن سرعة سقوط الجزيئات المعدنية في السائل تقوم بالاعتماد على مجموعة قوى تؤثر فيها، ومن هذه القوى المؤثرة هي وزن الحبيبات الساقطة، كما أنها تعتمد على كمية الفقدان في الوزن بسبب غمرها داخل السائل وأيضاً مقاومة السائل، وهي تعد من أهم العوامل المؤثرة في هذه العملية، حيث أنها تمتلك علاقة بشكل مباشر مع سرعة سقوط الجزيئات المعدنية، وحركة الجزيئات في السائل خلال هذه الحالة تقوم بالاعتماد على أهم ثلاثة صفات أولها هي قوة الجاذبية أو ما يدعى بالتعجيل الأرضي، حيث أن هذه القوى تعمل على سحب الجزيئات المعدنية باتجاه الأسفل وتقوم بالاعتماد على وزن الجزيئة (أي الحجم والكثافة).
والصفة الثانية هي قوة الدفة باتجاه الأعلى وهي عبارة عن القوة التي توضح قوة الطفو باتجاه الأعلى نحو سطح السائل، والتي تقوم بالاعتماد على حجم الجزيئات المعدنية وعلى كثافة السائل، وآخر الصفات هي لزوجة السائل والتي تم تعريفها بأنها مقاومة السائل لحركة الجزيئات، حيث تستند إلى شكل الجزيئات المعدنية أو لزوجة السائل بالإضافة إلى سرعة الحركة للجزيئات داخل السائل،.
كما أن القوى الثلاث التي تقوم بالتأثير على حركة الجزيئات في السائل تقع جميعها على خط مستقيم، لنقوم بافتراض أنه تم وضع جزيئات معدنية داخل السائل، حيث تصل بعد فترة زمنية محددة إلى حالة الاستقرار، وملاحظة أن السائل عديم الحركة وصل أيضاً إلى حد السكون.
عند ذلك الوقت تكون قوة دفع اللزوجة للسائل باتجاه الأعلى مساوية للصفر، أي أن ذلك يعني أن الجزيئات المعدنية سوف يتأثر اتزانها من خلال قوة اللزوجة وتبقى عالقة في مكانها في حالة الاستقرار، وعند إزالة تأثير قوة دفع اللزوجة للسائل باتجاه الأعلى فإن محصلة قوى التوازن الجزيئية المعدنية سوف تكون واضحة وتتم حسابها رياضياً، كما تكون قوى الجاذبية التي تسحب الجزيئات المعدنية باتجاه الأسفل أكبر بكثير من قوة الطفو باتجاه الأعلى، وبهذا فإن الجزيئات المعدنية تميل إلى الحركة والاستقرار باتجاه الأسفل، خلال حركة الجزيئات المعدنية فإن ذلك سيتسبب في تفعيل قوة اللزوجة باتجاه الأعلى.
إن سرعة الجزيئات كلما زادت باتجاه الأسفل فإن قوة اللزوجة تزداد معها باتجاه الأعلى، وفي النهاية تصل سرعة الجزيئات المعدنية إلى الصفر وتستقر، وهكذا تبدأ الجزيئات المعدنية بنفس العملية مرة أخرى وترجع نفس الحركة وتستمر في الهبوط على هيئة مراحل ثابتة إلى أن تستقر في قاع الإناء وهذه السرعة تدعى باسم terminal volocity؛ أي بمعنى السرعة المرحلة.
كما أن سرعة هبوط الجزيئات أو السرعة المرحلية تعتمد بشكل رئيسي على وزن الحبيبات المعدنية (الحجم والشكل)، وبما أن الحبيبات المعدنية تحتوي على أشكال وأحجام متباينة تتراوح بين 10 إلى 300 مايكروميليتر، فإنه لا يمكن أن يتم الوصول إلى حالة الاتزان داخل السائل، وتكون الجزيئات في حالة اضطراب إما صعوداً أو نزولاً في وعاء السوائل، وكلما كان حجم الحبيبات كبير فإن السرعة المرحلية تكون كبيرة، وبهذا فإن سرعة هبوط الجزيئات تكون باتجاه الأسفل بشكل كبير.
وعن طريق تطبيق القوانين على التصنيف باستعمال الحجم الحبيبي فمن الممكن أن نستنتج مجموعة ملاحظات، ومن هذه الملاحظات أنه في حالة تساوي كثافة الحبيبات المعدنية نجد أن الحبيبة الكبيرة تترسب بشكل أسرع من الحبيبة ذات القطر الصغير، وأنه خلال تساوي أقطار الحبيبات المعدنية فإن الحبيبات التي تحتوي على كثافة مرتفعة ستسقط أسرع من الحبيبات ذات الكثافة القليلة.
وفي حال تساي الكثافة مع الحجم للحبيبات المعدنية فإن الحبيبات ذات الأشكال المنتظمة تسقط بشكل أسرع من الحبيبات ذات الأشكال غير المنتظمة، ومن الممكن أن نستفيد من هذه الخاصية خلال عمليات المعالجة والفصل المعدني، كما أنه خلال وجود أنواع من الكتل والحجوم والأشكال للجزيئات أو الحبيبات المعدنية المختلفة في السوائل فإنها ستمنح سرعات مرحلية مختلفة، وذلك من خلال إمكانية فصل الجزيئات المعدنية عن المكونات الأخرى في السائل حسب الحجم الحبيبي لها، كما أن عملية الفصل بهذه الطريقة يجب أن تكون متتالية من غير حدوث انقطاع بهدف انجاز عملية فصل حبيبي مناسب.