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。     

纳米气泡在鞍山式铁矿反浮选中效果探索

纳米气泡已被大量研究证实可有效提高微细颗粒尤其是难浮微细颗粒矿物的浮选效果。但是,以往 的纳米气泡浮选研究主要集中在正浮选（泡沫产品为有价矿物）作业上,为考察纳米气泡对反浮选的影响,探索了 纳米气泡对鞍山式铁矿反浮选（泡沫产品为脉石矿物石英）的影响。针对鞍钢集团鞍千选矿厂的浮选给矿,进行了 实验室纳米气泡浮选与常规浮选的比较试验研究,详细考察了不同浮选条件下,尤其是多种不同药剂用量时纳米 气泡对浮选效果的影响。结果表明：纳米气泡浮选可显著提高精矿 Fe 品位和回收率,同时降低药剂消耗量,改进 的效果取决于药剂用量条件。典型指标是纳米气泡浮选与常规浮选相比在精矿铁品位为 67% 时一段浮选可将铁 回收率从 68% 提高至 84%。讨论了纳米气泡强化浮选的机理,提出空化产生的纳米气泡在疏水性石英颗粒表面优 先生成并引发的疏水性团聚是改善微细粒矿物分选的主要途径。     

润湿性调控界面纳米气泡生成及其对亲水性颗粒浮选的促进

浮选体系中纳米气泡的引入可以有效提高微细粒矿物特别是疏水性矿物的浮选效果,而如何利用纳米气泡提高亲水性矿物的浮选效果是一个难题。以氧化石墨代表亲水性颗粒,采用原子力显微镜(AFM)直接进行纳米气泡形貌表征,通过十二烷基醇聚氧乙烯醚(AEO-15)对石墨表面进行润湿性调控,利用温差法生成界面纳米气泡,对比分析石墨经氧化、表面活性剂吸附等润湿性调控后其表面生成的界面纳米气泡形貌、数量等差异;同时通过浮选试验验证润湿性调控界面纳米气泡的生成对浮选的影响。研究结果表明：界面纳米气泡的产生与颗粒表面亲疏水性密切相关,与其形貌高度无关。相较于亲水性的氧化石墨,经表面活性剂吸附后,其表面可以产生更加密集且均一的界面纳米气泡。此外,纳米气泡的引入可以明显提高亲水性氧化石墨的浮选回收率。研究成果提供了一种亲水性颗粒表面生成界面纳米气泡的方法,对低阶煤、氧化煤等其他亲水性颗粒的浮选强化具有一定的指导意义。     

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...     

纳米煤制备及其改善煤泥浮选的机理研究

为了探究普通浮选药剂里加入纳米级煤对煤泥浮选的影响,采用冷冻研磨的方法制备了纳米级超纯煤,并对其表面特性进行了分析.在煤浮选捕收剂正十二烷中加入纳米煤,制备液固混合浮选捕收剂用于煤泥浮选.通过X射线光电子能谱(XPS)结合润湿性分析表明,纳米煤颗粒主要以C元素为主,表面官能团以疏水性基团C-C和C=C为主,具有极强的疏水性.研究了正十二烷和纳米煤—正十二烷混合捕收剂对煤泥浮选的效果,并且通过扫描电子显微镜(SEM)对2种捕收剂作用后的精煤颗粒表面形貌进行分析表征.结果 表明使用纳米煤-正十二烷混配的新型捕收剂得到的精煤颗粒表面微纳颗粒显著增加,说明纳米煤颗粒在浮选过程中能够粘附于煤颗粒表面,从而增强煤的疏水性,并且增加了煤表面的固体凸起点.在浮选过程中,当气泡粘附煤颗粒时,这些微纳颗粒能够加速水化膜的破裂,促进煤颗粒和气泡的黏附效率,提高煤泥浮选效率.     

微细鳞片石墨纳米气泡浮选与传统浮选的对比研究

微细鳞片石墨资源将是未来利用的主要石墨资源,为了实现微细鳞片石墨高效回收,探究了纳米气泡对微细鳞片石墨浮选强化行为的影响。通过浮选动力学、激光粒度分析仪、Zeta电位仪以及接触角分析仪研究了纳米气泡浮选和传统浮选行为的差异。结果表明,纳米气泡比传统浮选提前25 s完成微细鳞片石墨浮选。传统浮选精矿回收率和碳含量分别为87.89%和72.31%,纳米气泡浮选精矿回收率和碳含量分别为92.91%和73.40%,相比传统浮选精矿回收率高约5百分点,碳含量高约1百分点。纳米气泡可以有效团聚微细鳞片石墨,增大其表观尺寸,改善浮选效果。纳米气泡可以回收传统浮选不能有效回收的10μm以下微细鳞片石墨,进而提高了回收率。纳米气泡浮选精矿表面接触角比传统浮选精矿表面接触角高6.92°,有利于柴油在石墨表面的吸附,改善了石墨表面疏水性。纳米气泡降低了微细鳞片石墨颗粒间的静电斥力,有利于微细鳞片石墨疏水性团聚体的稳定结构,从而提高浮选概率。     

纳米气泡浮选细粒煤的效果及机理

这是一篇矿物加工工程领域的论文。本研究通过改变浮选捕收剂的用量、起泡剂的用量、给矿速度和充气量等可控因素,针对细粒煤在有纳米气泡和常规气泡条件下进行了浮选柱对比实验研究。在此基础上,阐述了纳米气泡对细粒煤的回收机理。实验结果表明：纳米气泡能够有效提高超细煤颗粒的回收率,保持产品灰分相同的情况下可节省约1/2药剂的用量。此外,较低的充气量条件下,浮选体系中引入纳米气泡依然能够获得较好的分选指标。纳米气泡能够优先吸附在疏水颗粒表面使得细颗粒煤团聚成较大的颗粒,增强了气泡与煤颗粒的碰撞概率从而达到强化浮选的效果。     

微硅粉浮选中的纳米气泡稳定性及协同作用的讨论

针对微硅粉的提纯问题,提出了在微硅粉浮选中引入纳米气泡以提升浮选回收率的方案,分析了纳米气泡对浮选提纯微硅粉的影响;使用纳米颗粒跟踪分析(NTA)测定纳米气泡的稳定性和油酸钠对其稳定性的影响。结果表明:在捕收剂等量的情况下,在微硅粉浮选中引入纳米气泡,可以提高纳米SiO₂的回收率,在捕收剂用量为1.5 g/L时,纳米SiO₂回收率达到最大,为70.2 %;油酸钠可以提高水中纳米气泡的稳定性和分散性;纳米气泡可以提高浮选回收率,可能是由于纳米气泡与浮选中产生的普通浮选气泡发生协同作用。     

浮选气泡及其与颗粒作用研究进展

系统总结了浮选过程中气泡的检测手段、影响因素、运动特征及行为特征的研究现状。指出影响气泡尺寸的因素主要有发泡方式、操作条件、矿浆性质以及起泡剂种类和用量。气泡特征检测主要是通过高速摄像仪等仪器对气泡进行拍摄,然后使用图像处理软件统计计算。由于纳米气泡具有比表面积大,生存周期长等优点,因而关于纳米气泡的研究日益增多。浮选矿浆中气泡与颗粒间的相互作用是一个相当复杂的过程,对此已开展了大量丰富而卓著的研究工作,并建立了一系列碰撞、吸附和脱附过程的微观模型,但这些研究尚未达到指导生产实践的水平。     

微纳米气泡对典型细粒氧化矿物浮选的影响及机理

细粒浮选是一直以来困扰选矿工作者的一大难题,其研究热度与日俱增。针对典型的细粒氧化矿单 矿物锡石、黑钨、白钨、石英,采用微纳米气泡浮选法,拟通过引入微纳米气泡及控制固气界面性质强化细粒矿物的 浮选效果,找出气泡性质与细粒矿物浮选行为间的联系,并探讨其机理。结果表明,经微纳米气泡溶液预处理的细 粒矿物浮选回收率提高明显,四种矿物的回收率均有不同程度的提高（5~15 个百分点）;同时,相比传统浮选,适当 降低微纳米气泡浮选的捕收剂浓度也能获得相近甚至更好的回收效果。沉降试验表明微纳米气泡可使细粒矿物 发生团聚,体积增大,导致颗粒与气泡的碰撞概率提高。接触角及诱导时间测试结果表明微纳米气泡可增大矿物 表面的润湿性,经微纳米气泡溶液处理后的矿物表面接触角明显增大,且气泡与矿物的黏附成功概率也更高。这 一结果对通过控制微纳米气泡行为、强化细粒矿物浮选效果、降低药剂用量具有重要意义。     

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。      

微纳米气泡对典型细粒氧化矿物浮选的影响及机理

细粒浮选是一直以来困扰选矿工作者的一大难题,其研究热度与日俱增。针对典型的细粒氧化矿单 矿物锡石、黑钨、白钨、石英,采用微纳米气泡浮选法,拟通过引入微纳米气泡及控制固气界面性质强化细粒矿物的 浮选效果,找出气泡性质与细粒矿物浮选行为间的联系,并探讨其机理。结果表明,经微纳米气泡溶液预处理的细 粒矿物浮选回收率提高明显,四种矿物的回收率均有不同程度的提高（5~15 个百分点）;同时,相比传统浮选,适当 降低微纳米气泡浮选的捕收剂浓度也能获得相近甚至更好的回收效果。沉降试验表明微纳米气泡可使细粒矿物 发生团聚,体积增大,导致颗粒与气泡的碰撞概率提高。接触角及诱导时间测试结果表明微纳米气泡可增大矿物 表面的润湿性,经微纳米气泡溶液处理后的矿物表面接触角明显增大,且气泡与矿物的黏附成功概率也更高。这 一结果对通过控制微纳米气泡行为、强化细粒矿物浮选效果、降低药剂用量具有重要意义。     

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。     

浮选中颗粒-气泡间相对运动研究进展

颗粒-气泡间相对运动的研究对浮选机理的认知至关重要,对新型浮选机的开发和提高浮选效率均具有指导意义,本文系统综述了颗粒-气泡间相对运动的研究进展。早期研究过程中,研究者忽略了颗粒和气泡性质的影响,将颗粒视为随流线运动的点,气泡视为刚性球体,利用流线方程对颗粒-气泡间的相对运动展开研究;随着认知过程的不断深入,颗粒和气泡物理化学性质的影响逐步得到了关注,研究者分别从颗粒惯性力、重力、形状和粗糙度以及气泡表面流动性等方面并展开了大量研究;颗粒-气泡间相对运动的试验研究多通过颗粒沉降法进行,研究对象由单个玻璃微珠发展为大量矿物颗粒,且出现了关于运动玻璃球与上升气泡之间相对运动的研究。研究表明,当颗粒粒度较细、密度较小时,利用流线方程对颗粒-气泡间相对运动的研究具有一定的适用性;当颗粒粒度较粗、密度较大时,需考虑正负惯性力、重力等因素对颗粒-气泡间相对运动的影响。此外,颗粒形状的不规则性会影响颗粒周围液体对颗粒的作用力,导致临界碰撞半径减小,且颗粒表面不规则的凸起会促进颗粒-气泡间水化膜的破裂,减少诱导时间,增大颗粒表面粗糙度有助于增强颗粒-气泡间的黏附强度。气泡表面的流动性可采用"滞留帽"模型进行分析,具有较好的适用性。对于颗粒-气泡间相对运动的试验研究主要采用颗粒沉降法,亲水玻璃微珠只能在气泡上半球滑行,到达气泡赤道位置附近后便离开气泡,疏水玻璃微珠会刺破颗粒-气泡间的水化膜,越过气泡赤道后会继续沿气泡表面滑行并最终黏附在气泡底部,煤颗粒与气泡的黏附效率随碰撞角和密度的增大而减小。然而目前的试验研究多集中于静水领域,对于浮选流场中颗粒-气泡间相对运动的试验研究尚需进一步探索。     

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%.     

浮选旋流器的特征试验研究

采用先进的SP - 2 0 0 0型高速动态分析系统 ,捕捉浮选旋流器内颗粒及气泡的运动轨迹 ,并对颗粒和气泡的运动轨迹进行计算和分析 ,得出了在一定条件下浮选旋流器内离心力场的大小、泡沫柱形状以及矿化的形式。揭示了浮选旋流器的力场特征、泡沫特征以及矿化特征 ,为浮选旋流器的今后开发研究提供了理论依据     

纳米技术浮选技术研究进展

本文简述了微细粒矿物资源开发利用现状、纳米技术概况和纳米捕收剂的应用。介绍了纳米技术在微细粒矿物浮选中应用发展趋势。重点介绍了纳米气泡的基本性质、纳米药剂的合成以及纳米捕收剂应用现状。研究发现纳米气泡在微细粒浮选中可以大幅度提高浮选效率,尽可能减小气泡尺寸有利于细矿粒的浮选。纳米药剂的合成存在诸多困难,乳化合成是主要的纳米粒子的合成方法。应用纳米技术合成新型浮选药剂是未来的发展方向。     

高气泡表面积通量浮选柱选煤参数的研究

采用高气泡表面积通量浮选柱浮选肥煤和气煤,检验浮选柱的性能, 探讨浮选规律,并根据试验结果对浮选柱的结构和操作参数进行调整。试验表明,多段发泡器的采用和布置显著增大浮选柱的气泡表面积通量, 还可以使气泡输送某些疏水颗粒的路程得到缩短, 有效地防止气泡的兼并以及疏水大颗粒因输送路程长而脱落的现象, 增加了对物料粒级的适应性, 提高了煤浮选效率。     

湍流条件下气泡-颗粒间碰撞效率的数值计算

为了研究浮选过程中的气泡与微细粒煤泥之间的碰撞效率,提出了一种基于数值模拟软件FLUENT的碰撞效率数值计算方法,并采用此方法模拟了微观尺度下不同颗粒粒径、颗粒密度、气泡直径、流场湍流强度下单气泡与颗粒碰撞行为,计算出气泡-颗粒间的碰撞效率,得到各因素对单气泡与颗粒碰撞效率的影响规律。结果如下:颗粒粒度和气泡尺寸是影响气泡颗粒间的碰撞效率的主要因素。随着颗粒粒度、密度以及湍流强度的增加,碰撞效率增大。在静水中,碰撞效率随气泡尺寸的增大而增大;在湍流中,随着气泡尺寸变大,碰撞效率呈减小趋势。