矿物浮选过程的耗散结构分析

利用耗散结构理论分析了矿物浮选过程热力学和动力学特征．结果表明，进行浮选的矿浆体系是一个开放系统，矿浆处于湍流状态，系统的熵较大．随着浮选药剂和空气的不断输入，系统从环境吸入负熵流，悬浮矿粒与浮选药剂作用，使系统的熵降低，最后稳定在新的有序状态，形成耗散结构，有利于提高矿物回收率．以回收某镍尾矿为例，由于层流态的浮选柱有效泡沫层厚，底部的旋流力场赋予颗粒动能，能够容易地克服颗粒与气泡间的能垒，形成耗散结构．与浮选机相比，利用浮选柱回收的镍尾矿精矿品位提高0．29％，回收率提高3．02％．     

氯化钠对煤泥浮选的影响及作用机理

通过对煤粒表面Zeta电位的分析、浮选过程中煤泥颗粒大小的量化评价和矿浆流变性能的研究,探讨了氯化钠对煤泥浮选的影响及作用机理.结果表明:氯化钠的加入降低了煤粒表面的Zeta电位,从而减弱了煤粒之间及煤粒与气泡之间的静电斥力作用,进而促进颗粒之间的凝聚以及颗粒与气泡之间的碰撞和黏附效果;随着氯化钠浓度的增大,矿浆的黏度及表观粒径逐渐增大,这也进一步验证了氯化钠的添加促进了煤粒之间的凝聚,可以使浮选泡沫更加稳定,进而提高煤泥的可燃体回收率.与去离子水体系相比,当氯化钠添加浓度达到0.2mol/L时,煤泥浮选的可燃体回收率提高约26个百分点,达到90.71%.     

充气自吸浆浮选机放大与动力学性能

浮选流程的水平配置相较于阶梯配置流程简化,能耗降低,技术经济优势显著.充气自吸浆浮选机是实现充气式浮选机水平配置的核心装备.充气自吸浆浮选机放大过程中,为满足吸浆要求,能耗越来越高,浮选动力学性能恶化,无法实现大型浮选流程的水平配置.本文提出了浮选机叶轮中置浅槽化和浮选机吸浆量、矿浆循环量和能耗匹配的充气自吸浆浮选机放大思想.提出中、低比转速上叶片吸浆和高比转速下叶片循环矿浆的大型充气自吸浆浮选机叶轮设计方法.结合计算流体力学(CFD)仿真技术,开发了大型充气自吸浆浮选机,预测了吸浆量、循环量、气液分散特性等动力学性能参数.在某铜硫矿山实现了容积为160 m~3的大型充气自吸浆浮选机首台套工程应用,实现矿浆自吸,控制了能耗,验证了大型充气自吸浆浮选机放大方法和设计方法,解决了大型浮选流程无法实现水平配置的瓶颈问题.     

煤泥浮选过程中粒度对泡沫性质的影响

针对复杂的三相浮选泡沫,探索了不同粒度煤炭颗粒在浮选过程中产率和灰分的变化规律及其对浮选泡沫性质的影响.将煤炭浮选入料分为粗(500～250μm)、中(250～74同的情况下μ,m)、细(-74μm)3个粒级分别进行单独和混合浮选,在入料性质不同而操作条件相分析各粒级煤炭的浮选精煤产率和灰分,以及相应的浮选泡沫性质,包括水回收率、均一性(气泡尺寸)、破裂气泡尺寸、破裂气泡个数和泡沫速度等.结果表明:粗颗粒的浮选精煤产率明显受到细颗粒的影响,加入细颗粒后产率从30%升高到60%,但粗颗粒精煤灰分基本不变;细颗粒的浮选产率独立性好,基本不受粗颗粒和中颗粒的影响,但细颗粒精煤灰分随粗颗粒和中颗粒的加入而升高.通过对浮选泡沫性质的分析,发现粗颗粒促使气泡破裂并破坏泡沫的稳定性,中颗粒能够显著提高泡沫速度,而细颗粒能够增强泡沫稳定性并且降低泡沫速度.当浮选入料性质,即颗粒粒度改变时,各浮选泡沫性质与精煤灰分的相关性规律与入料性质不变而操作条件改变的常规浮选不同,主要是由不同粒度颗粒的特性差异所导致.     

煤泥浮选过程中粒度对泡沫性质的影响

针对复杂的三相浮选泡沫,探索了不同粒度煤炭颗粒在浮选过程中产率和灰分的变化规律及其对浮选泡沫性质的影响.将煤炭浮选入料分为粗(500～250μm)、中(250～74μm)、细(-74μm)3个粒级分别进行单独和混合浮选,在入料性质不同而操作条件相同的情况下,分析各粒级煤炭的浮选精煤产率和灰分,以及相应的浮选泡沫性质,包括水回收率、均一性(气泡尺寸)、破裂气泡尺寸、破裂气泡个数和泡沫速度等.结果表明:粗颗粒的浮选精煤产率明显受到细颗粒的影响,加入细颗粒后产率从30%升高到60%,但粗颗粒精煤灰分基本不变;细颗粒的浮选产率独立性好,基本不受粗颗粒和中颗粒的影响,但细颗粒精煤灰分随粗颗粒和中颗粒的加入而升高.通过对浮选泡沫性质的分析,发现粗颗粒促使气泡破裂并破坏泡沫的稳定性,中颗粒能够显著提高泡沫速度,而细颗粒能够增强泡沫稳定性并且降低泡沫速度.当浮选入料性质,即颗粒粒度改变时,各浮选泡沫性质与精煤灰分的相关性规律与入料性质不变而操作条件改变的常规浮选不同,主要是由不同粒度颗粒的特性差异所导致.     

煤泥浮选过程中粒度对泡沫性质的影响

针对复杂的三相浮选泡沫,探索了不同粒度煤炭颗粒在浮选过程中产率和灰分的变化规律及其对浮选泡沫性质的影响.将煤炭浮选入料分为粗(500～250μm)、中(250～74同的情况下μ,m)、细(-74μm)3个粒级分别进行单独和混合浮选,在入料性质不同而操作条件相分析各粒级煤炭的浮选精煤产率和灰分,以及相应的浮选泡沫性质,包括水回收率、均一性(气泡尺寸)、破裂气泡尺寸、破裂气泡个数和泡沫速度等.结果表明:粗颗粒的浮选精煤产率明显受到细颗粒的影响,加入细颗粒后产率从30%升高到60%,但粗颗粒精煤灰分基本不变;细颗粒的浮选产率独立性好,基本不受粗颗粒和中颗粒的影响,但细颗粒精煤灰分随粗颗粒和中颗粒的加入而升高.通过对浮选泡沫性质的分析,发现粗颗粒促使气泡破裂并破坏泡沫的稳定性,中颗粒能够显著提高泡沫速度,而细颗粒能够增强泡沫稳定性并且降低泡沫速度.当浮选入料性质,即颗粒粒度改变时,各浮选泡沫性质与精煤灰分的相关性规律与入料性质不变而操作条件改变的常规浮选不同,主要是由不同粒度颗粒的特性差异所导致.     

化学工程方法在浮选机放大中的应用

以磷块岩为例,阐述浮选过程中的化学工程问题,依据动量传递、质量传递和化工动力学的有关概念提出用两区综合模型描述浮选机,以传质系数表征浮选动力学常数并以传质系数相等为比拟放大准则。借用whitman,w.G.,的膜理论与矿物双电层理论相结合,将浮选动力学建立在多相扩散传质基础上,为浮选动力学的应用及浮选机(柱)的开发探索了一种新方法。     

对煤泥浮选机稳态数学模型与模拟的研究——兼论泡沫过负荷现象

根据马家沟、株州两个选煤厂浮选机的工业性试验资料,本文研究了连续性煤泥浮选机的稳态数学模型。当泡沫过负荷现象存在时,线性回归方程与动力学方程的混合模型能较好地反映浮选精煤的产率特性。基于在具有泡沫过负荷的浮选槽中水的质量产率分布与精煤产率有密切的关系,文章提出了一个以水的分布为参考基础的数学模拟方法,即按照一选定的动力学方程来调整浮选槽中水的质量产率分布,并运用已建立的模型来预测浮选机的性能及其产品的特征。模拟研究表明,随着水的质量产率分布被调节到一个合适的范围,泡沫过负荷可得到改善,这将导致最终精煤产率的增加。因此,为了提高选煤厂的经济效益,应当对泡袜过负荷的问题引起重视,并设法予以解决。     

射流-搅拌耦合式浮选装置强化煤泥调浆浮选

为研究射流-搅拌耦合式浮选装置内药剂在煤泥颗粒表面的吸附，强化煤粒改性效果，利用Fluent软件模拟耦合式浮选装置流场，分析流体应变速率、最小涡尺度及湍流动能等流体动力学参数，试验研究不同入料压力调浆后煤粒表面捕收剂吸附密度、表面疏水性及浮选动力学特征.结果表明：随入料压力增加，流体应变速率逐渐增加，最小涡尺度逐渐减小，驱动叶轮处流体应变速率显著高于其他位置，且此处最小涡尺度最小；搅拌叶轮和驱动叶轮处湍流动能较高，最小涡尺度较小，应变速率较高；煤泥颗粒表面捕收剂吸附密度、接触角、浮选动力学常数和最大可燃体回收率均随入料压力的增加而增加，入料压力为0.24 MPa时，试验值最大，捕收剂吸附密度、煤样接触角、浮选速率常数和可燃体回收率分别为0.93 mg/g, 95.91°,0.045 8 s^-1和89.27%,之后下降，射流-搅拌耦合式浮选装置最佳煤泥浮选入料压力为0.24 MPa.     

微细粒锂辉石矿浆流变性特征及对浮选的影响

在锂辉石选矿过程中,易产生较多的微细粒锂辉石与长石.微细粒矿物在浮选过程中易发生非选择性吸附与聚集,并形成一定的网状结构,使得矿浆流变性发生改变,从而影响锂辉石矿物的浮选效果.为了充分了解微细粒锂辉石矿浆流变性特征及对浮选的影响,采用流变特性测试、浮选试验、表面动电位测试和EDLVO理论计算的方法进行系列试验.结果表明：矿物粒度的减小,会提高流体屈服应力与黏度值,在一定粒度范围内恶化锂辉石、长石的浮选效果;长石质量分数的增加提高了微细粒锂辉石矿浆流体的屈服应力与黏度值,导致锂辉石回收率下降,影响微细粒锂辉石浮选效果;通过添加六偏磷酸钠,可以增大微细粒锂辉石、长石颗粒的表面电负性,增强微细粒锂辉石、长石颗粒间的双电层静电作用斥力,降低矿浆体系的黏度与屈服应力,优化流变性能,进而改善了微细粒锂辉石与长石的浮选分离效果,达到优化调控微细粒锂辉石浮选效果的目的.     

纳米泡提高细粒煤浮选效果的研究

泡沫浮选槽中微细粒级低效浮选的原因是颗粒与气泡的碰撞概率低,而粗颗粒浮选回收差的原因是大量颗粒从气泡上脱落,采用文丘里管产生纳米泡,研究了利用纳米泡提高细粒煤浮选效果的机理,结果表明:纳米泡浮选过程中,纳米泡会优先聚集在疏水性颗粒表面,通过调整给料速度、捕收剂添加量等浮选条件,可燃体回收率提高10%～30%,纳米泡起到了辅助捕收的作用,并可以减少药剂用量1/3～1/2.     

喷射-搅拌自吸气浮选装置气泡尺度分布及影响因素

结合喷射吸气和搅拌吸气的特点,设计一种喷射-搅拌自吸气浮选装置.为研究该装置的气泡生成能力及气泡尺度分布,采用控制变量法研究了叶轮转速、吸气量及起泡剂(甲基异丁基甲醇,MIBC)浓度的变化对气泡尺度分布的影响规律.结果表明:吸气量随叶轮转速增加而增大,因此该装置有能力产生足量气泡;气泡Sauter直径(d_(32))随药剂浓度的增加而减小,小气泡数量增多,大气泡数量减少,气泡尺度范围变窄;超过临界兼并浓度0.089mmol/L时,d_(32)保持不变,气泡尺度分布更加均匀.叶轮转速和吸气量共同影响d_(32)和气泡尺度分布;d_(32)随叶轮转速及吸气量变化时存在最小值临界交点,即n=610r/min,q=4.08L/min,d_(32)=0.45mm.d_(32)随吸气量增加而呈线性增大,在小于临界转速时,随叶轮转速增加而减小,超过临界转速时先增大后保持不变.     

基于胶磷矿反浮选过程粒级变化特征的分步浮选研究

为进一步提高胶磷矿反浮选的全粒级回收效果,研究了工业生产过程的粒级变化特征、循环压力及充气量对主要适配参数气泡尺寸的影响,开展了胶磷矿分步浮选半工业试验并对产品进行了分析.基于粒度对于矿化过程的重要影响,提出了与浮选过程粒级变化特征相适配的分步强化思路.结果表明:反浮选过程中细颗粒优先浮出,粗颗粒后期浮出;分步浮选前期应提高循环压力、充气量,后期与之相反;与常规系统相比,精矿回收率提高了1.88个百分点,捕收剂、抑制剂用量分别降低了14%和10%,表明通过粗、细颗粒的分步浮选强化可有效提高浮选效果.     

泡沫油运动形态的可视化研究

委内瑞拉Orinoco地层油复杂的"泡沫油"流动特征在油藏开发及实验室研究中受到高度重视,不同压力下的泡沫油微观形态研究对探寻渗流机理尤为重要.低于泡点压力时泡沫油表现出复杂的形态变化,实验利用可视化模型观察和分析了气泡的形成、生长过程、合并和分裂现象,并发现气泡通过孔隙时具有独特的运移特征:当气泡接近和通过孔喉时,运移速度明显加快.不同直径的气泡伴随有变形、翻转和吸附等形式.对模型表面粗糙度、孔隙大小、气泡尺寸等因素进行分析后,发现气油比是影响气泡数量的关键因素,但其不是气/液界面相互作用的主要因素.气泡的产生及运动过程受压降和重质组分的双重作用,高沥青质、胶质含量决定了泡沫油的渗流特征.     

柱浮选优化充填的动力学分析

充填是提高浮选柱分选效率和降低浮选柱高度的有效途径之一．以筛板充填为基础,对旋流一静态微泡浮选柱浮选段进行充填方式优化,提出了筛板充填和蜂窝管充填的高效混合充填模式．基于气泡-矿粒碰撞概率理论分析了蜂窝管充填的优越性,并推导出气泡与矿粒碰撞概率的动力学方程．应用轴向扩散模型分析混合充填在保证回收率中的作用,导出了捕集区轴向无量纲扩散模型．混合充填使浮选柱下部保持矿浆高紊流的同时,上部浮选段形成“静态化”环境．     

微细粒疏水矿物表面微泡强化浮选的作用机理

微泡在微细粒矿物浮选中,体现了较高的回收率和较好的选择性.相比较大气泡而言,微气泡对浮选的显著改善主要是由于气泡-颗粒之间碰撞频率和附着概率的增加.研究结果表明：矿物表面的微气泡,即已经附着在颗粒上的气泡,可增加浮选回收率;细辉钼矿颗粒(D₅₀=21.8μm)的微泡浮选试验表明,通过流体空化产生的表面微泡可以实现更高的回收率.辉钼矿可浮性的提高主要原因是：矿物表面微泡引起的颗粒团聚和颗粒与浮选气泡之间的诱导时间减少.Zeta电位分布的分析表明微泡在矿物颗粒表面空化.经光学显微镜观察,发现矿物颗粒是通过表面微泡形成团聚.通过动态力装置(Dynamic Force Apparatus, DFA)观测到了表面微泡和浮选气泡之间液膜的快速排液过程.本文拓展了微细粒浮选中表面微泡的理论深度,对实际生产具有一定的指导意义.     

碳酸根对方解石浮选速率的影响及机理研究

通过方解石单矿物浮选试验,研究了不同浓度碳酸根离子以及矿浆pH值对方解石浮选速率的影响,结果表明:加入1.5mmol/L碳酸根离子时,方解石完全上浮的时间由原来的2min缩短至30s,浮选速率显著提高,而pH值对其浮选速率无显著影响.利用ζ-电位测定、溶液化学计算以及颗粒间相互作用原理,探讨了碳酸根离子影响方解石浮选速率的作用机理,结果表明:碳酸根离子在方解石表面发生静电吸附,生成碳酸钙沉淀,中和了颗粒表面电性,方解石颗粒间的静电排斥力减小,颗粒间的两种吸引力即范德华作用力和疏水作用力占主导地位,颗粒相互吸引靠拢产生聚沉,颗粒更易于向气泡附着,使得方解石浮选速率显著提高.     

颗粒气泡的匹配关系对细粒锡石浮选的影响

针对细粒锡石难以分选的问题,采用改进的Hallimond管对不同粒级细粒锡石的浮选行为进行研究,并采用电解H2浮选和高速摄影仪研究颗粒与气泡间的匹配关系.在确定捕收剂用量和pH值的条件下,对颗粒粒度、电解条件(如阴极孔径、电流强度等)对锡石浮选回收率的影响进行了探索,考察了气泡大小变化及分布规律,探索了颗粒与气泡间相互作用.结果表明,颗粒粒度、阴极孔径、电流强度均对浮选回收率有很大影响;颗粒与气泡间有一个最佳匹配范围,在这个范围内,颗粒气泡捕集概率最大,浮选回收率较高.当pH约为4.5,MOS用量为100mg/L时,锡石矿物浮选效果较好.     

基于分水岭变换的浮选泡沫图像分割

针对煤泥浮选泡沫图像中煤泥气泡互相粘连、边界模糊的情况,根据分水岭变换模拟浸水原理,提出一种新的、有效的分割算法,同时应用数学形态学中的腐蚀和膨胀算法,解决了过分割和欠分割问题,使得粘连的煤泥气泡得到了有效的分割。并对分割后的图像进行了物理特征提取,如气泡的数目、颜色、大小分布等,这些特征参数是评价浮选过程好坏的重要信息,利用它们可监测和优化浮选过程。该分割算法成功的用于煤泥浮选泡沫的分割,并且提取出了煤泥泡沫图像所有静态的物理特征参数。     

超细石英粉对煤颗粒浮选行为的影响及机理研究

以疏水低灰煤粒为研究对象,采用Zeta电位、表面张力、表观黏度、泡沫层性质测定和浮选实验等探究不同含量超细石英粉对煤颗粒浮选的影响及其机理.结果表明:石英粉与煤粒之间的相互作用力以斥力为主;随着石英粉的增加,石英粉悬浮液的表面张力先降低后升高,泡沫层最大高度和半衰期先升高后降低,悬浮液的表观黏度逐渐增加,煤粒-气泡间液膜的计算排液速率急剧下降.其中m_(石英粉)∶m_(煤粒)为5%时,出现最小表面张力和最大泡沫层高度/半衰期.浮选精煤产率随着石英粉的增加,先略有增加,而后逐渐降低,精煤产率在m_(石英粉)∶m_(煤粒)为5%时最高.煤颗粒浮选行为与表面张力、表观黏度、泡沫层性质、液膜排液速率等存在显著的相关性.