旋流-静态微泡浮选柱气含率影响因素研究

浮选柱气含率是决定浮选效果的一个重要因素.研究了循环压力、进气量及起泡剂浓度3个因素对浮选柱气含率的影响.结果表明:旋流-静态微泡浮选柱的气含率随着循环压力、进气量和起泡剂浓度的增大均呈上升趋势.3个因素中,起泡剂浓度对气含率影响最显著,而循环压力最小.在Φ100mm×2000mm旋流-静态微泡浮选柱实验系统上,当循环压力为0.2MPa,进气量为0.2m3/h,起泡剂仲辛醇浓度为12.50mg/L时,浮选柱的气含率可达66.86%.     

浮选柱筛板充填的气含率研究

浮选柱气含率大小是决定浮选柱回收能力和分选效果的重要参数之一．探讨了旋流-静态微泡浮选柱气含率在轴向的分布及其影响因素．研究了筛板充填浮选柱的气含率,结果表明：气含率在清水且不加起泡剂的浮选柱内的轴向分布不均匀,由于气泡的兼并和破裂呈现上部低、下部高的趋势．筛板充填浮选柱的气含率随着循环量的增大先增后减,当循环量为720L／h时,平均气合率达到最大值29．6％;之后,随着给料速度的增大而略有减小;同时,随着筛板数量的增多先增后减,当筛板充填层数为7块时达到最大值．     

筛板充填浮选柱的气泡行为及其影响因素

设计并建立了一套筛板充填旋流微泡浮选柱试验研究系统,利用高速动态分析仪研究了清水-空气条件下筛板充填浮选柱内气泡的运动行为及充填筛板附近流体的流态,探讨了气体表观速度、开孔率、起泡剂用量及筛板充填层数对气泡直径大小的影响.结果表明:在筛板充填个数为6个,φ(起泡剂)为6.5×1-0 3,相同开孔率和表观气速时,气泡直径最大,而且气泡直径随表观气速的增加而增加.研究结果为充填浮选柱的设计提供了依据.     

曝气池清水曝气气泡云团形态特征

目前各种曝气池运行时曝气产生的气泡云团形态差别很大,气泡群时空分布不均,导致氧转移效率在曝气池中的分布差异,能耗高。为了弄清楚盘式曝气气泡云团的形态特征及其时空分布,本文利用高速摄像技术和摄影测量技术,对室内清水曝气实验模型中的气泡云团轴线长度、径向尺度和形态演化进行了观测。结果表明,实验范围内气泡云团轴线形状与水流流速分布曲线形状基本类似,气泡群轴线长度与水深之比介于1.03~1.30之间。曝气量由0.25m3/h增大到2.0m3/h,气泡云团轴线长度和气泡的驻留时间先增大后减小。随着曝气量增大,气泡云团形状变得不规则,且随时间变化越频繁。多个曝气盘曝气,上游的气泡云团会影响下游气泡云团的形态。在流向和展向,气泡云团宽度基本相同;在水深方向上,由曝气盘向水面沿程增大,0.5h0、0.8h0处气泡云团平均宽度明显大于0.2h0处的宽度。不同水深处气泡云团的宽度随时间随机变化;0.8h0处气泡云团宽度随时间的变化最剧烈。气泡群的平均宽度随曝气量增大而增加,曝气量为0.25m3/h、1.0m3/h、2.0m3/h时,气泡云团的平均宽度分别为曝气盘直径的1.0~1.5倍、1.6~2.5倍和1.75~3.5倍。盘式曝气形成的气泡云团在水中可被划分为三个区域：底部的调整区、近自由面区和中部的紊动扩散区,不同区域内的气泡的受力和运动特性不同。气泡云团分区为气泡受力和运动的建模计算提供了依据。     

筛板充填浮选柱浮选流体的速度场分布

为了研究充填筛板对旋流-静态微泡浮选柱分选段流体环境的影响,分别用激光粒度测速仪（LDV）和计算流体力学软件（FLUENT）对分选段的流体速度场分布进行测试与模拟,结果表明,轴向速度在0.18-0.41 m/s之间,径向速度在-0.06-0.08 m/s之间.与柱分选段无充填情况进行对比,筛板减弱了流体切向流动速度的50%-60%,改善了流体和气泡的径向弥散不均匀状态,且使轴向速度分布更趋于均匀,降低了Pe准数,促进了浮选流体的＂塞流＂环境.最后,推导出在筛板充填浮选柱单相流体中单个气泡的运动速度.     

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％．     

连铸结晶器水模型内含气率分布的数值模拟

针对连铸结晶器的水模型内含气率分布问题,采用准单相模型模拟了不同气泡直径、不同水流量和不同吹气量对含气率的分布的影响.结果表明,含气率分布总体外貌呈"蒜头状",气泡直径和水流量对含气率的分布范围影响较大且随气泡直径减小或水流量的增加含气率分布范围增大,而吹气量的影响不显著.通过与实验结果对比,验证了研究方法的正确性.     

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.     

多孔电极的制备及其在煤岩显微组分电浮选分离中的应用

为了提升煤岩显微组分的电浮选分离效果,采用氢气泡模板法在镍和铜电极表面进行了微孔构筑.采用扫描电子显微镜、接触角测量和气泡在线分析系统研究了电极表面孔结构和润湿性对电解氢气泡尺寸、浓度及上浮速度等的影响;在H型电浮选柱反应器中,以神府高惰质组烟煤为对象,考察了电解气泡特征对煤显微组分电浮选分离效果的影响规律.结果表明：经电沉积处理后,电极材料表面可形成孔径在3～70μm之间的间隙结构,且亲水性显著增强,电解时的氢气泡尺寸更小、浓度更高、上升速率更快.调控电沉积反应时间,可实现电解氢气泡尺寸在8～88μm、气泡浓度在13.75～44.85 cm³/cm³之间的调变,进而可控制神府煤岩显微组分的电浮选分离效果;当沉积时间为60 s时,煤岩显微组分电浮选分离的上浮物回收率为64.8%,浮物中镜质组富集率可达95.5%,下沉物回收率为35.2%,沉物中惰质组富集率达到92.9%.电浮选煤浆体系制氢效率更高,与纯水电解制氢相比,煤浆电浮选体系的制氢能耗可降低20.59%,氢气收率增加12.88%.     

文丘里气泡发生器的气泡尺寸及分布

提出使用文丘里气泡发生器的微鼓泡反应器,以空气-水为模拟介质,高速相机为测量手段,考察操作条件和结构参数对文丘里气泡发生器气泡尺寸分布、气泡Sauter平均直径的影响.研究发现,文丘里气泡发生器的气泡Sauter平均直径随着气量的增大而增大,随着液量的增大而减小;当气孔位置位于喉管处时,气泡Sauter平均直径最小;当喉管液速为0.983~2.949m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加而减小;当喉管液速为3.932~4.915m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加先减小后略有增大,当开孔数大于6时,气孔数量对气泡Sauter平均直径的影响较小.通过对多组实验的回归分析,提出气泡Sauter平均直径与液相雷诺数、气相雷诺数的经验关联式,计算值与实际值吻合较好.     

基于BP神经网络的旋流-静态微泡浮选柱气含率预测

分析了影响旋流-静态微泡浮选柱气含率的因素,选取循环压力、进气量和起泡剂浓度3个主控因素作为BP神经网络模型的基本特征量,建立了浮选柱气含率与主控因素之间的相关关系和BP神经网络预测模型,并对气含率进行了预测分析.结果表明:BP神经网络能合理地表达浮选柱气含率与其主控因素之间的非线性映射关系,预测结果与实测值之间的相对误差一般小于5%,达到了较高的预测精度.     

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．     

FCMC—3000旋流微泡浮选柱计算机监控系统的研制

分析和阐述了FCMC－3000旋流微泡浮选柱监控系统的控制方法，硬件和软件系统，采用两点压力法，监测和控制浮选柱内液位，确立了加药量与入料流量的函数关系，编制的Windows3.X或Widows95/98应用软件实现了浮选柱的动态检测与控制，数据存贮与打印。     

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.     

基于湍流动力学模型的油水分离装置

目前,各变电站采用在变压器底部建筑蓄油池的方式处理变压器废油,废油混入雨水后形成油水混合物,不仅浪费能源、外泄造成污染,而且还会造成安全隐患。为了解决上述问题,基于新型旋流微泡浮选原理以及湍流动力学,设计一套回流式含油废水高效处理装置,在所设计浮选柱旋流器内将油水混合液体进行分离,由于油、水两相间存在密度差,在混合体系中会发生水中油滴、气泡升浮以及油中水滴沉降的现象,油滴在浮选柱气浮段发生重力场中的聚结行为,聚结形成大的油滴更有利于后续分离。油水分离后将过滤液体回流至池中,通过多次循环高效分离,实现变压器油的提取分离收集和积水清洁化。同时从理论、Fluent软件仿真、自动化和结构优化等方面对该设备进行了研究,通过试验加以验证并且得出了一系列最优控制参数,在最优参数下油水分离效率可达90%。     

废线路板电子元器件高效拆解熔焊效率影响因素研究

针对废线路板资源化处理,采用结合拆卸元器件的回收方式,以空气作为熔焊加热介质,采用数值模拟的方式,以流体分析软件FLUENT为工具,研究了熔焊时热风温度、速度和喷嘴(即热风出口)的结构尺寸对加热效率和焊点附近温度场分布的影响.研究发现,最佳热风温度范围为200～230℃,最佳热风速度在7 m/s左右;喷嘴结构尺寸对加热效率和焊点附近的温度场分布产生影响;喷嘴距线路板30 mm时,合理的喷嘴尺寸为喷嘴上底直径D在9 mm左右,喷嘴α角在20°～30°之间,喷嘴高度h在4 mm左右.     

微气泡曝气中微气泡收缩特性研究

微气泡曝气是一种新的气泡曝气方式,气泡特性对微气泡曝气性能具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置,考察了微气泡曝气中气泡尺寸和微气泡收缩特性及其影响因素。结果表明,微气泡发生装置在清水中产生的微气泡平均直径为55．85μm,标准偏差为30．03μm;40～50μm直径范围内的微气泡所占的体积分率最大,表面活性剂SDS会降低微气泡的平均直径。微气泡具有加速收缩消失的行为特性,微气泡初始直径与收缩时间之间存在显著的正相关关系,静态条件下相同初始直径的微气泡收缩过程存在明显差异。表面活性剂SDS存在时,微气泡的收缩时间显著延长。微气泡的收缩时间与传质区域面积具有负相关关系,表明微环境影响微气泡收缩过程。     

自吸式微泡发生器充气性能研究

介绍了气泡发生器的结构及工作过程,计算了它所形成的气泡尺寸,并通过图像分析的实测结果验证了理论计算．结合大型浮选柱的充气量,全面分析讨论了自吸式微泡发生器［１］的充气性能．     

中低品位铝土矿浮选柱短流程分选研究

我国铝土矿绝大多数为中低铝硅比的一水硬铝石型,矿物嵌布粒度细,分选困难.在分析铝土矿矿石性质的基础上,利用旋流-静态微泡浮选柱对中低品位铝土矿进行分选,考察了捕收剂用量、循环压力、处理量等因素对浮选效果的影响.研究结果表明:铝土矿易泥化,微细粒级含量高,其有效分选是关键;随着捕收剂用量、循环泵压力、处理量的增大,氧化铝回收率增加、精矿铝硅比下降;当捕收剂用量1000g/t,循环泵压力0.17MPa,处理量4.0t/(m2.h)时,精矿铝硅比8.02～8.13,氧化铝回收率88.77%～90.01%.采用"一粗一精"两段浮选柱分选可以完成浮选机"一粗两精两扫"五段分选作业,分选流程短,工艺简洁.     

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.