一种新型浮选柱发泡器生成气泡特性研究

在自行设计的浮选柱模拟系统中,对一种新型浮选柱微泡-逆流接触式浮选柱气泡发生器的发泡特性进行系统研究;以发泡器产生的气泡为研究对象,通过高速摄像记录仪获取气泡图像,采用图像处理软件对气泡直径及速度进行提取、统计,考察气泡发生器在不同充气条件下气泡密度及气泡尺寸分布特征,探索生成气泡的尺寸和速度之间的对应关系。研究结果表明,随充气量增大,气泡平均直径增大,气泡尺寸分布由变宽,微气泡数量减少;在充气量Q=4 L/min时,气泡尺寸分布比较均匀且产生充足的微气泡;气泡上升速度主要取决于充气量和气泡尺寸,通过试验数据分析,提出了该浮选柱气泡发生器生成气泡上升速度与尺寸之间的指数关系式。     

微细粒矿物浮选综述：增大颗粒表观尺寸与减小气泡直径

微细粒矿物的浮选回收是世界性难题,增大颗粒表观直径与减小气泡尺寸为解决该难题的有效途径。论文综述了增大颗粒表观直径的四种方法：疏水絮凝浮选、载体浮选、选择性絮凝浮选和剪切絮凝浮选,详细阐述了其在矿物加工领域中的应用及机理,尤其是增大颗粒表观粒径过程中新药剂的最新研究进展及应用领域。从减小气泡尺寸角度出发,以微纳米气泡在矿物加工领域的应用研究为落脚点,阐述了微纳米气泡现有的稳定性机理,为后续微纳米气泡稳定性机理的深入研究提供参考;系统介绍了微纳米气泡在不同种类微细粒矿物浮选中的应用现状;从微纳米气泡与颗粒间界面作用机理出发,详细阐述了微纳米气泡在界面作用中的角色;举例介绍了微纳米气泡浮选设备的研究进展。提出微纳米气泡强化细粒浮选的机理需要进一步明确,基于微纳米气泡、矿浆精准可控的微纳米气泡浮选设备是微细粒矿物浮选的重要研究方向。     

固-液界面纳米气泡稳定性及其强化浮选黏附机制研究进展

颗粒-气泡黏附是浮选核心作用单元,驱动其自发黏附的主要作用为疏水颗粒-气泡间疏水引力。作为长程疏水引力主要来源,界面纳米气泡对浮选界面调控有重要影响。从纳米气泡的基本性质、稳定性机理及浮选强化机制3个方面进行了系统讨论。纳米气泡异常稳定性和接触角一直是近20 a来的研究热点。经典物理学理论预测纳米气泡寿命在微秒尺度,而试验发现纳米气泡寿命通常可达数天以上。针对纳米气泡异常稳定性提出污染物层、动态平衡、三相线钉扎等假说,然而各假说均无法解释所有试验现象,其稳定性机理仍需要深入研究。纳米气泡接触角(气侧)远小于Young接触角,高密度气体导致的固-气界面能降低可能是接触角异常的主要原因。对纳米气泡强化浮选黏附机制进行了探讨,一方面界面纳米气泡可通过边界滑移促进颗粒-气泡碰撞过程中液膜排液,另一方面纳米气泡桥接使颗粒-气泡出现长程引力,同时颗粒-气泡间的DLVO力由排斥力转变为引力,从而促使颗粒-气泡黏附。目前已有试验表明纳米气泡在煤、磷酸盐、白钨矿及铁矿石等多种矿物的浮选中均有显著提升效果。在浮选日益精细化的背景下,纳米气泡强化技术可为浮选界面调控提供新的理论视角与技术手段,是未来浮选领域...     

浮选体系中气泡运动特性研究进展

在浮选体系中,气泡的运动特性直接影响着矿物浮选的选别效果,因此,研究气泡的运动特性,对于优化浮选工艺与改善浮选效果有着重要意义。本文首先简述了浮选中常见的气泡生成方式,主要有机械搅拌发泡、气泡发生器发泡、电解发泡及超声波发泡四种方式;气泡参数中介绍了气泡形态特征参数、运动特征参数和分布特征参数的含义和计算公式;然后重点阐述了浮选中起泡剂、捕收剂、抑制剂、浮选机叶轮参数、浮选柱气泡发生器及充气量对气泡参数的影响;归纳了纳米气泡在微细粒矿物浮选中的应用;最后指出,完善气泡测量方法、侧重于气泡在实际浮选环境中的运动特性研究以及研发新型纳米气泡生成设备将是未来的发展方向。     

纳米气泡在微细粒矿物浮选中的应用研究进展

阐述了微细粒矿物的分选现状,结合微细粒矿物浮选过程的理论研究进展,指出了提高微细粒矿物分选效率的关键因素是强化矿物颗粒与气泡之间的相互作用过程。以纳米气泡所产生的"纳米气泡桥毛细作用力"为切入点,讨论了纳米气泡强化微细粒矿物浮选的机制,同时介绍了纳米气泡在微细粒矿物浮选中的应用,并展望了纳米气泡在微细粒矿物浮选过程中的应用价值与发展前景。      

浮选气泡尺寸影响因素分析

浮选气泡尺寸大小对于浮选效果有着非常重要的影响作用。文章从浮选矿浆性质、发泡方式及装置、起泡剂等方面,对浮选气泡大小的影响因素进行了详细分析。     

氯化钠强化煤泥浮选过程的机理探讨

煤泥浮选是选煤厂提质增效的重要环节,以无机盐离子为基本要素的溶液化学环境对煤泥.浮选过程具有重要影响。文章以溶液体系中常见的无机盐一NaCl为调控因素,研究了NaCl对无烟煤煤泥浮选过程的影响。采用气泡尺寸检测、气泡破裂时间检测、聚焦光束反射测量等技术手段研究了NaCl对浮选体系气泡尺寸和颗粒聚集行为的影响。结果表明:NaCl可以显著降低气-液两相体系的气泡尺寸,0.4mol/L的NaCl对气泡尺寸的降低作用与9 mg/L的仲辛醇相当;NaCl促进了矿浆体系中的颗粒聚集,0.6mol/L NaCl溶液的加入使矿浆中颗粒的平均弦长由28.5μm增大至40μm;NaCl对气泡尺寸和颗粒聚集行为的调控作用对煤泥浮选过程具有显著的促进作用,在氯化钠浓度为0.6 mol/L条件下,浮选精煤可燃体回收率可从26.32%提高至74.04%.     

细粒浮选的进展—微泡浮选

细粒物料常规浮选困难的原因是颗粒与气泡的碰撞概率低。流体动力学研究结果表明,降低气泡直径可改善浮选结果。近年已有多种具有微泡发生器的浮选柱相继问世。尽管浮选柱在工业上得到了成功的应用,但仍存在有放大和气泡发生器的维护问题。本文论述了微泡浮选的理论基础,同时还讨论了浮选柱的放大问题。     

浮选柱内微孔发泡器发泡性能研究

利用数字摄像技术获得浮选柱内气泡图像,采用Image-Pro Plus 5.0图像处理软件对气泡大小及直径分布率进行统计、计算,考查了发泡器平均孔径、润湿性和表观气体速率对气泡大小的影响。研究结果表明,气泡群Sauter直径随发泡器的平均孔径、表观气体速率减小而减小;发泡器润湿性对气泡大小有显著影响,与疏水型发泡器相比较,亲水型微孔发泡器有利于产生小气泡。采用小孔径、亲水型微孔发泡器发泡,所产生的气泡群有利于微细粒矿物浮选回收。     

颗粒气泡黏附科学——宏观尺度下颗粒气泡黏附研究进展及困境

颗粒气泡黏附指从颗粒与气泡相遇开始到液膜发生薄化破裂最后至三相润湿周边铺展形成稳定矿化气絮体的过程,是浮选中的核心作用单元。然而浮选颗粒气泡黏附机理至今仍不明确。黏附过程主要受颗粒气泡的表面物理化学性质及溶液化学条件影响,表面力及流体作用力协同支配微纳尺度下颗粒气泡间液膜薄化破裂行为。排液过程中气液界面的变形效应进一步增加了系统复杂性,上述因素使得颗粒气泡黏附的理论研究及试验探索步履维艰。早期关于颗粒气泡黏附的研究主要聚焦于黏附概率,其中宏观尺度下的诱导时间测试占据主导地位,通过诱导时间结果计算黏附概率。对国内外宏观尺度下颗粒气泡黏附概率模型及研究技术手段进展展开全面综述,并对现有技术瓶颈及局限进行分析。诱导时间测量仪及高速动态摄影技术大大促进了浮选工作者对颗粒气泡黏附的理解,“诱导时间与实际浮选回收率具有着良好的相关关系”也已经被广泛证明。然而因微纳尺度下的表面力及液膜薄化动力学信息的缺失导致宏观诱导时间并不能从基础层面揭示颗粒气泡的黏附机理,微纳尺度下颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化动力学的定量测试表征是技术发展的必然趋势,其可为浮选微观矿化反应过程提供新的理论视角,同时也为难浮煤及难选矿浮选过程强化提供理论支撑。     

FWX系列浮选柱的研制及实践应用

FWX系列旋流微泡浮选柱是一种利用自吸空气或外部给入气源给柱形容器充气,利用离心力原理使矿浆在柱形容器中旋转流动,使固体颗粒悬浮并加速分离,在浮选过程中利用液体剪切力,使起泡剂加速矿浆中的空气分散成微小气泡,气泡急剧增大与矿粒相互碰撞,使捕收剂加速形成矿化泡沫的浮选设备。该技术的研究为我国高质量精矿的制备提供了一条新的技术途径。重点介绍了其分类、结构设计特点、工作原理、技术特点及与浮选机对比的优势,论述了在选煤行业与电厂粉煤灰新行业的应用前景。     

微细粒锡石浮选药剂及工艺研究进展

锡石属于脆性矿物，在采矿、破碎及磨矿中易产生的微细粒，如何有效的回收微细粒锡石是目前浮选锡石的一大难题。针对这一问题，本文阐述了不同类型捕收剂和调整剂对锡石的作用机理，以及对微细粒锡石的浮选工艺进行了总结；并分析了絮凝浮选、载体浮选、微泡浮选的作用机理以及调控机制。分析了未来微细粒锡石浮选药剂的重点研究方向，指出了组合捕收剂在未来微细粒锡石浮选的广阔应用前景；旨在为微细粒锡石的高效回收利用提供理论依据。     

浮选气泡矿化机理研究

简要阐述了浮选过程中气泡矿化的形式及阶段,解析了气泡和矿粒表面的粘附机理以及其过程中受热力学、动力学和时间分布等因素的影响,深入地了解气泡在三相体系中的矿化机理,为今后对浮选工艺的改进提供了基本依据.     

大直径旋流微泡浮选柱的研究及应用

针对细粒浮选中精矿污染形成的主要原因煤泥浮选特点,主要分析了旋流旋泡浮选柱综合利用微泡浮选、逆流浮选、旋流离心力场强化分选的机理,并介绍了旋流微泡浮选柱的结构、特点及工业应用的效果。     

基于Canny算子的浮选气泡形态特征参数提取

浮选过程中微观气泡的形态特征参数对浮选条件实验及机理研究具有重要意义,本文提出了一种基于气泡区域选取及Canny边缘检测的气泡形态特征提取的方法。首先,将拍摄到的浮选气泡图像进行预处理操作,阈值分割后的二值图像与原图像矩阵相乘得到气泡区域图像;然后利用Canny边缘检测提取气泡边缘坐标参数,基于此坐标信息计算出气泡面积、周长、圆心位置等参数,并实现向物理参数的转换。结果表明,此参数提取方法鲁棒性强、精度高,适用于光照不均和噪声干扰等复杂环境下气泡形态特征参数的提取。     

起泡剂作用下悬浮液中气泡的上升特性研究北大核心

利用高速摄像技术研究了起泡剂作用下悬浮液中气泡上升时的行为特性。观察在起泡剂作用下气泡脱离管口后0~100 ms内气泡上升形态与尺寸的演变过程,对比分析了正戊醇、聚乙二醇200和甲基异丁基甲醇三种起泡剂对固液悬浮液中气泡上升特性的影响规律差异,揭示了不同正戊醇浓度对悬浮液中气泡形态、尺寸、运动速度和上升轨迹的影响规律。研究结果表明,三种起泡剂相比,正戊醇抑制气泡形变,减小气泡尺寸,降低气泡垂直速度,抑制气泡水平运动,规范气泡上升轨迹的能力强于其他两种起泡剂;随着正戊醇浓度的增大,对气泡上升时的形变、尺寸、垂直速度、水平运动、上升轨迹的作用增强,但效果不明显;在同一正戊醇浓度作用下,增加颗粒浓度以及减小颗粒粒度会使气泡上升时的形态趋于球形或椭球形,气泡尺寸增大。     

气泡、油泡和活性油质气泡在浮选中的应用和机理探讨

浮选是高效回收矿产资源应用最广泛的技术方法。气泡作为浮选载体在浮选过程中有着举足轻重的作用。以气泡-油泡-活性油质气泡为线索,对比了传统气泡与改性后油泡(气泡表层包裹一薄层油性捕收剂)、活性油质气泡(气泡表层包裹一薄层含有捕收剂的中性油)的浮选特性。通过浮选动力学分析了气泡与油泡、活性油质气泡浮选的区别,传统气泡浮选与改性后的油泡浮选均为2步反应,而活性油质气泡实现了1步浮选,大大降低了气泡与矿物颗粒间的黏附功,提高了浮选效率。从油-水界面表面活性剂解离度这个角度分析了活性油质气泡的表面性质,指出活性油质气泡的表面电性由表层中性油中添加的捕收剂和p H决定。通过DLVO理论计算了不同气泡与矿物颗粒间的相互作用能,从理论上解释了活性油质气泡浮选指标更好的原因。活性油质气泡在选矿中的成功应用表明,活性油质气泡与矿物表面的作用均强于传统气泡与矿物表面的作用,即活性油质气泡对矿物具有更强的捕收能力,相较于气泡和油泡的浮选,活性油质气泡浮选有利于提高浮选效率,降低捕收剂用量。活性油质气泡作为浮选载体从气泡这一特殊视觉为浮选行业开辟了一个崭新的研究领域。     

气泡尺寸变化对微细粒浮选效果的研究

分析研究了气泡尺寸的变化在微细粒浮选中对浮选速率、浮选回收率以及气泡与矿粒的碰撞概率等三个方面指标的影响作用,指出在微细粒浮选中减小气泡尺寸是提高浮选效率的强有效措施。该研究结果对浮选设备的研制有重要的指导作用。     

基于浮选-化学联合作用对高炭煤的深度脱灰效应研究

煤炭作为化工原材料的应用途径正逐步向精细化、高端化利用转变,将高炭煤深度脱除矿物质制备成超纯煤可以作为高附加值先进炭素材料的原料。以太西无烟煤为原料,采用自制的微泡浮选柱通过Box-Behnken试验设计方法优化浮选试验,借助XRF,XRD和SEM-EDS分析了最佳浮选条件下的浮选精煤,进一步明晰微泡浮选方法深度脱除矿物质的过程和不同矿物质对无烟煤深度脱矿的影响。同时也采用了NaOH-HCl方法深度脱除无烟煤中的矿物质,通过XRD,SEM-EDS分析脱矿样品的性质,明确无烟煤中矿物质的脱除机理以及限制深度脱矿的因素。微泡浮选试验表明,当捕收剂用量3.36 kg/t、起泡剂用量1.81 kg/t和调浆强度4 560 r/min时,浮选效果最佳,能得到灰分0.52%、产率66.25%的浮选精煤,由测试表征可知细泥罩盖和粒度小于2μm、有机质占95%以上的连生体颗粒是限制微泡浮选方法深度脱矿主要原因。NaOH-HCl脱灰试验表明,随着样品粒度减小,样品灰分显著降低,当样品的体积平均粒径为8.01μm时,脱矿效果最佳,能得到脱矿率86.81%、灰分0.36%的脱矿样品。而无烟煤中低反应活性的石英和伊利石以及被煤基质包裹的微细硅酸盐矿物影响太西无烟煤的化学深度脱灰。基于微泡浮选方法和NaOH-HCl方法在高炭煤深度脱矿过程中存在的极限问题,提出浮选-化学联合深度脱灰方法对太西无烟煤进一步深度脱灰,首先通过浮选预处理减少石英和伊利石等低反应活性的矿物质总量,再将浮选精煤中存在的矿物质与NaOH反应生成水溶性的硅酸钠和易溶于酸的硅铝酸钠而被脱除,并以此构建了浮选-化学联合方法深度脱灰历程描述模型,最终得到超低灰(0.12%)、高碳、高发热量能制备成高附加值炭材料的超纯煤样品。