粗颗粒浮选过程强化研究进展及展望

粗颗粒浮选不仅能够有效拓宽浮选粒度上限、减少碎磨能耗,而且对建设绿色矿山和提高资源利用率具有重要意义。目前,针对粗颗粒浮选过程强化,国内外学者做了大量相关研究并取得了显著成果。从粗颗粒的难浮机理出发,重点综述了当前粗颗粒浮选过程强化技术新进展,并分析了不同分选技术的作用机理、优势与不足,以期为粗颗粒浮选实践提供理论指导与技术借鉴。浮选矿浆的高紊流环境是造成粗颗粒难浮的根本原因,基于此,为了降低粗颗粒紊流效应,更多研究聚焦于高效粗颗粒浮选装备开发,如矿冶科技集团有限公司研制的CLF粗粒浮选机和美国Eriez公司设计的流态化浮选设备——水力浮选机。最后提出了未来粗颗粒浮选技术的新发展方向,主要包括低紊流高相含率的浮选环境下浓相流态化浮选机理、大型流态化浮选智能装备开发以及由此带来的新型浮选工艺开发设计。     

浮选颗粒-气泡脱附机理研究进展及展望

浮选颗粒-气泡矿化包括碰撞、黏附以及矿化气絮体升浮3个子过程,部分目的矿物会在矿化气絮体升浮过程中发生脱附,降低目的矿物浮选回收率,这也是粗颗粒浮选效率较低的根本原因。深入理解颗粒-气泡的脱附机理一直是浮选领域的研究热点与难点,更是实现粗颗粒浮选强化的前提条件。围绕矿浆相、泡沫相以及矿浆-泡沫相界面区3个脱附区域,综述了颗粒-气泡脱附机理最新的研究进展,以期为粗颗粒浮选强化提供理论指导。湍流与气泡兼并脱附分别是颗粒在矿浆相和泡沫相中发生脱附的主要机制,而矿浆-泡沫相界面区颗粒脱附机理尚存在争议,一种观点认为矿化气絮体撞击界面时动能的改变导致脱附,另一种观点认为界面处气泡兼并引起的气泡振荡才是脱附的主要原因,该区域的脱附机理尚需进一步探索。最后提出了未来颗粒-气泡脱附机理研究的发展方向,包括矿浆相多种脱附机制协同作用、宽粒级物料的原位脱附过程及其粒度匹配效应、矿化气泡在相界面处碰撞及兼并脱附过程的能量演化竞争机制。     

浮选述评

浮选是在气液固三相界面分选矿物的科学技术。目前全世界每年经浮选处理的矿石已超过１０亿ｔ。由于辗经济对矿物质原料需求的增加,以及矿产资源的贫,细,杂化,我国的浮选工业得到了很大的发展。     

体相纳米气泡的制备方法及强化细颗粒矿物浮选机理研究现状

体相纳米气泡是分散在溶液中的亚微米气体域,它们应该能存活几个小时甚至几天。过去二十多年,体相纳米气泡的应用越来越广泛。体相纳米气泡技术是一种新兴的解决方案,用于应对气候变化、环境挑战、工业过程中的成本和能源降低、治疗和诊断技术的优化以及其他应用。虽然体相纳米气泡的生产和开发是一个新发展的领域,但已经有许多关于其性质的报道和研究,并有望在各个领域实现。特别是大量关于体相纳米气泡在浮选中应用的报道不断涌现。目前,体相纳米气泡浮选强化作用已被各种细颗粒矿物的浮选性能所广泛验证,为细颗粒矿物浮选提供了一种高效、低能的分选技术。本文总结了体相纳米气泡常用的制备方法,包括水力空化法、电解法、多孔膜法等。基于体相纳米气泡的特殊性质,归纳了体相纳米气泡强化细颗粒矿物浮选的机理,特别是体相纳米气泡与矿物颗粒间的作用机制以及对矿物颗粒表面性质的影响。在此基础上,指出了体相纳米气泡在细颗粒矿物浮选领域的研究方向,为后续研究提供了新的思路。     

宽粒级煤泥浮选机流体动力学模拟与试验研究

针对常规浮选中粗颗粒与气泡碰撞概率低,且与气泡粘附后也会因矿浆的强烈湍流运动而极易从气泡上脱落的问题,结合粗、细粒矿物浮选特点,设计了一种适合于粗、细粒矿物分选的宽粒级煤泥浮选机。采用FLUENT软件对该浮选机进行了气液两相流场数值模拟研究,通过对浮选机内流体速度、湍流强度和气相浓度的分析,验证了该结构浮选机可为粗粒和细粒矿物浮选提供各自所需的流体力学环境。采用组建的实验室宽粒级煤泥浮选试验系统对章村矿选煤厂0～1mm煤泥进行了浮选试验。结果表明,通过选择合适的浮选工艺条件,采用该浮选机对0～1mm宽粒级煤泥浮选时,浮选精煤数量指数和可燃体回收率分别为96.33%和92.07%。     

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。     

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。      

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...     

纳米气泡的制备方法及其强化微细颗粒矿物浮选机理的研究进展

综述了近年来纳米气泡的制备方法以及对矿物浮选行为影响的研究现状,包括体相纳米气泡的产生、界面纳米气泡的制备,总结了纳米气泡对微细颗粒浮选概率、颗粒表面性质差异以及颗粒回收粒度的影响。在此基础上,阐述了纳米气泡强化细颗粒浮选的机理,为纳米气泡浮选技术的基础研究和应用提供了研究方向。     

粗颗粒浮选技术与装备研究进展与趋势

矿物的粒度是影响矿物浮选的关键因素之一,粗颗粒浮选 不仅对于缓解碎磨压力、节能降耗具有重大意义,而且有利于尾矿的资源化利用,为无尾或少尾矿山提供 了新的解决方案,因此粗颗粒浮选对于绿色矿山建设意义重大。从颗粒表面特性基因和泡沫特性基因的角度出发, 结合基因矿物加工工程的理念,综述了国内外对粗颗粒浮选技术与装备的研究进展,分别总结了机械搅拌式粗粒 浮选、粗颗粒流化床浮选和泡沫中分选（SIF 法）浮选技术的原理及其优势和不足。重点对影响粗颗粒浮选过程中的 因素进行了探讨,明确了影响粗颗粒浮选的关键因素,常规浮选技术难以从根本上提升矿石分选的粒度上限,复 合力场与浮选的结合为粗颗粒乃至超粗颗粒的浮选提供了可能,将推动矿物综合回收率的进一步提升和尾矿资源 的高消纳综合利用。     

粗颗粒浮选技术及其应用

粗颗粒浮选技术提高了矿物颗粒可浮选粒度上限,并且可以减少能量的消耗,这对于预选抛尾和粗粒尾矿再选,特别是对易于过粉碎的矿物浮选具有重大意义.近年来已有许多粗粒浮选技术应用于煤炭、磷酸盐矿等的选别.从分析粗颗粒矿物的性质及其难浮选的问题出发,提出了改善粗颗粒浮选的方法,总结了泡沫中浮选法、闪速浮选法、流化床浮选法等浮选方...     

浮选柱技术的应用现状及发展趋势

相比于传统浮选机,浮选柱具有结构简单、易于调控、浮选效率高等优势,更适于处理品位低、嵌布粒度细、矿物组成复杂的矿石资源,其研究和应用逐渐成为矿物加工领域关注的焦点。介绍了浮选柱的发展历程和分类,重点阐述了各种新型浮选柱CPT浮选柱、Jameson浮选柱、充填型浮选柱、旋流-静态微泡浮选柱、CCF浮选柱、KYZ浮选柱、CFC浮选柱在矿物浮选中的应用现状,通过与浮选机的浮选指标对比,在处理微细粒难选矿物时,浮选柱具有常规浮选机所不可比拟的分选效果;同时归纳了电解浮选技术、磁浮选技术、流态化浮选技术与柱浮选技术结合的代表性浮选设备—磁浮选柱、电解浮选柱、流态化浮选柱等的应用进展;最后,指出了浮选柱的未来研发方向应侧重于自动控制系统的完善、流体动力学数值模拟的研究以及与综合力场的结合等方面。     

New directions in flotation machine design

The theoretical background for flotation kinetics of ultrafine and coarse particles are explored. Recent advances in flotation technology for these difficult areas are reviewed, with a focus on improving the flotation rate of ultrafines, and extending the upper limit for coarse particle flotation.For ultra-fine particles, the theory suggests that the rate of flotation can be improved by increasing the rate of shear in the suspension of particles and bubbles. A new cell has been developed, the Concorde Cell, in which the pre-aerated feed is raised to supersonic velocities before passing into a high-shear zone in the flotation cell. The local dissipation rate is of the order of 100 kW/m³, one to two orders of magnitude higher than is available in conventional mechanical cells. The Concorde Cell has been trialed on a finely ground PGM feed in South Africa, with excellent results. By recycling the tailings, and using the mass pull or solids recovery as the control variable, the Cell is capable of producing a high-grade concentrate at high recoveries, over a wide range of particle sizes.Theory for the upper limit of coarse particle flotation suggests that a quiescent flow field is necessary to prevent the particles from becoming detached from the bubbles. A liquid-fluidized bed provides a suitable environment. The flotation feed is introduced into the fluidized bed, and air bubbles are dispersed in the fluidizing water. Coarse particles attach to the bubbles rising through the bed and are lifted into the froth layer that is maintained on top of the cell in the usual way. Particles of galena up to 1 mm in diameter have been recovered in such a bed, while for particles of lower density such as quartz and coal, the upper limit for flotation has been extended to at least 2 mm and 5.6 mm respectively. The fluidized bed technology provides major advantages beyond the ability to recover coarse particles currently lost in existing operations. Thus, if the upper flotation limit can be extended, the top size for grinding can be raised, with significant reductions in energy costs. Liberation of the values is the key limitation. Also, a fluidized bed flotation cell can accept a feed with much higher percent solids, leading to significant reductions in water requirements.     

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。     

难浮粗颗粒煤泥在浮选柱柱体轴向的脱附规律

粗颗粒煤泥易于脱附是限制粗颗粒煤泥浮选的主要因素,为了探究粗颗粒煤泥在柱体内轴向的脱附规律,运用一种可在浮选柱给料口上方不同轴向位置添加上升水流的自制流化床浮选柱使浮选柱给料口以上的上升水流表观流速大于粗颗粒粒群的最大沉降末速,从而将经气泡携带至给料口以上的粗颗粒带入泡沫产品,减少在给料口以上因粗颗粒脱附而引起的精煤损失。研究结果表明,难浮粗煤粒在柱体轴向的脱附率和柱体轴向高度之间成线性关系,且界面脱附约占总脱附率的40%,从而证明难浮粗颗粒的主要浮选缺陷是脱附概率大,通过在给料口以上添加上升水流或者降低给料口以上柱体高度可有效实现难浮粗颗粒的浮选。     

基于气动信号小波分析的风机叶片裂纹故障诊断

 叶片裂纹和断裂是风机中普遍存在的一种严重安全隐患,能够尽早的检测出裂纹现象的存在对于工矿安全生产具有重要意义。本文利用小波分析方法对采集的叶片正常工作状态和叶片具有裂纹时的气动信号分别进行五层小波分解,并对分解系数进行重构,获取各频带归一化能量作为特征向量进行识别,结果证明：该方法能有效识别风机叶片裂纹故障,且直观性强,实用性高。     

基于CPFD多密度矿粒流化与分选特性研究

本文基于一种流态化干法选矿装置,实现在约束环境下对多密度矿粒进行分离。通过矿物分选机理研究、利用Barracuda计算平台探索适用于干法选矿装置内气固流动模拟的计算颗粒流体力学（CPFD）仿真计算,并与实验研究相结合,对多密度矿粒分选特性进行研究。结果表明：当风速4.2m/s,矿粒W在分布距离170mm处分选品位较好,在开口为4mm时品位可达10.655%,回收率达88.6%;矿粒Mn在分布距离270mm处矿粒富集程度最佳,开口为3mm时品位达到最大值48.3%,回收率达80.9%。本文研究成果对风力干法选矿技术具有参考意义。     

宽粒级煤炭颗粒在三相流化床中的分选实验研究

拓宽浮选粒度上限是浮选领域挑战的难题之一。应用三相流化床技术,在上升水流中引入气泡流,对比有无气泡对煤炭颗粒床层膨胀度的影响,得出气泡流的引入能够加强低密度颗粒的流化。并在单独上升水流、上升水流+气泡流和上升水流+气泡流+捕收剂(煤油)3种水流条件下,进行煤炭分选实验。结果表明,气泡流的引入,能够大幅减少低密度级颗粒悬浮所需的上升水流速度,气泡流对低密度级颗粒的影响强于高密度级,气泡的存在强化了颗粒密度、弱化了粒度对分选的影响;在上升气泡流中添加捕收剂后,低密度级颗粒与气泡形成颗粒-气泡结合体,低密度级颗粒便能够在较低的上升水流速度下进行分选,低速上升水流稳流度较低,保证了大颗粒与气泡的稳定性。添加捕收剂后,各粒级颗粒分选所需上升水流速度较为接近,各粒级精煤灰分在10%左右。