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。     

电解质强化煤泥浮选效果的机制

对电解质强化煤泥浮选效果的机理进行了综述。电解质的添加可以薄化矿物颗粒表面的水化膜,压缩气泡与颗粒表面的双电层,降低气泡与颗粒表面的静电斥力,有利于气泡的矿化。同时电解质有利于阻止气泡的兼并,降低气泡的尺寸,增加浮选体系中微小气泡的数量,提高浮选的动力学,并在一定浓度范围内增加浮选泡沫的稳定性。     

钼粗扫选作业KYF-320浮选机浮选动力学研究

对洛阳栾川钼业集团股份有限公司选矿三公司粗扫选作业技术改造采用的KYF-320浮选机空气分散度、气含率、气泡负载率、悬浮能力等关键浮选动力学参数进行了测试。测试结果表明:浮选机空气分散度均在2以上,分散效果良好;单台浮选机气含率分布均匀,最大气含率达到16.0%,能够保证矿物颗粒与气泡间的碰撞概率;气泡负载率变化幅度较小,证实在矿化气泡上升过程中矿物颗粒无明显脱附显现;近泡沫层区域矿物颗粒有一定分层现象,有利于目的矿物和脉石分离,KYF-320浮选机浮选动力学特征能够满足该项目钼浮选工艺要求。     

煤泥浮选旋流器的研究

基于离心力场强化煤泥浮选的原理，开发研制了新型煤泥浮选设备——浮选旋流器。该旋流器对煤泥，特别是对细煤泥的浮选效果好，浮选速度快。本文简介了该设备的结构、工作原理、矿化气泡运动行为及其在南山选煤厂的工业性试验结果。     

HIF-130浮选机在铜尾矿选铜中的设计与应用

研究了采用HIF-130浮选机处理选铜尾矿的技术可行性,并详细描述了HIF-130浮选机在尾矿再选方面的设计特点。这些特点包括槽体内循环强化配置、泡沫稳定快速回收装置、高效叶轮定子搅拌装置、液位检测与控制系统、泡沫图像优化控制系统以及充气量在线测量及沉槽监测装置等：即在浮选机构建上针对目的矿物难矿化、易脱落的特点,采用大型中置叶轮型浮选机结构,通过扩大容积给予难矿化颗粒以足够的浮选时间,使矿粒与气泡、药剂等发生充分作用,形成有效的矿化气泡;借着通过中置叶轮与假底、导流筒相配合,在浮选槽内形成低紊流的大循环流程,并通过引入循环区使矿化气泡的迁移距离变短,从而保证易脱落矿粒能够有效上浮至泡沫区;通过双轴向泡沫槽+径向泡沫槽的配置形式,既可以稳定尾矿浮选的泡沫层又能够快速回收泡沫,确保最终的回收效果。此外,还分析了HIF-130浮选机的浮选动力学性能,包括充气特性、悬浮特性和停留时间分布特性。最后,研究指出,经过优化设计的HIF-130浮选机能够解决粗贫连生体矿粒上浮问题,从而提高铜尾矿选铜回收率。这项研究对于铜尾矿资源的综合利用具有重要的理论和实际意义。     

脉冲对复杂硫化矿石浮选的影响

作用于复杂硫化矿石浮选槽的脉冲导致矿浆中气泡振动 ,增强气泡与颗粒的碰撞 ,颗粒与气泡之间的液膜变薄和破坏降低了能量 ,结果颗粒与气泡粘附速率增大 ;此外 ,气泡表面机械振动有效地脱除了夹裹的亲水颗粒 ,微弱粘附的聚集体形成泡沫表面。泡沫影像分析表明 ,气泡振动形成的泡沫是较稳定的 ,气泡尺寸较小且负载量显著变大。在适当振动强度下 ,可获得较好的硫化矿回收率和较高的精矿品位。对于 6 0 % - 75 μｍ的样品 ,浮选回收率和品位分别提高约 2 .3%和 1.2 % ,而对于 85 % - 75 μｍ的样品则分别提高约 3.5 %和 2 .0 %。脉冲对复杂硫化…     

低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间研究

为表征低阶煤颗粒-气/油泡间矿化过程的差异,通过Sutherland理论下固体颗粒进入泡沫产品的总概率(E)和浮选速率常数(k)之间关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验,求得了低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间。浮选实验研究表明,在相同的捕收剂消耗量下低阶煤-油泡浮选产率均高于低阶煤-气泡浮选产率。诱导时间测试表明,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间(35 ms)要明显低于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间(93 ms)。上述实验结果表明,油泡表面的疏水性要强于传统浮选气泡表面的疏水性。然而,进一步利用Sutherland理论中固体颗粒进入泡沫产品的总概率和浮选速率常数之间的数学关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验求得的低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间分别为9.67和8.46 ms,其与诱导时间测试仪分别测量的诱导时间差异很大。这主要是由于在实际浮选过程中气/油泡的上升速度分别为23.26和22.68 cm/s,其远高于2015EZ型诱导时间仪测试过程中气/油泡碰撞速度(2.0 cm/s)。因此,诱导时间理论计算表明气泡-颗粒间的碰撞速度对颗粒-气泡间的诱导时间影响很大。上述研究结果表明油泡浮选效果优于传统浮选的内在原因在于低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间小于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间。     

浮选微泡调控及其作用机制的研究进展

气泡作为浮选过程的载体,其特征对浮选效率有显著影响,气泡特征调控是强化浮选过程的有效手段,近年来,微泡浮选引起广泛的关注。本文从微泡生成、气泡特征调控及矿化机制等方面总结了微泡浮选的研究进展。介绍了射流发泡、微孔介质发泡、溶气发泡、超声发泡和电解发泡的发泡原理及应用。从表面活性剂、电解质和能量输入角度分析了微泡直径的调控机制,并基于气泡形态和上升速度方面探讨了微泡运动特性的调控机制;从颗粒与气泡的碰撞、粘附和脱附过程角度全面分析了微泡与颗粒的作用机理。最后对浮选微泡调控及其作用机制的未来发展趋势进行展望。      

在浮选泡沫中颗粒—气泡附着的问题

在浮选过程中，由于气泡的结合、破裂及泡沫过载而使泡沫相中的疏水颗粒从气泡上脱落。当某些脱落的颗粒返回到矿浆中时，另有一部分颗粒可能会选择性地再附着于从泡沫中上升的气泡上。这样可能形成泡沫中品位变化的特性。虽然这过程未经详细研究，但定性的数据表明，这种现象出现在较深的、载荷小的泡沫中，正如浮选柱过程所出现的情况那样。已研究出一种描述上述过程的数学模型，这种模型考虑了气泡表面被可浮颗粒复盖的程度以及随     

浮选泡沫相中现象及机理研究进展

泡沫相(层)是浮选重要组成部分之一,决定了最终精矿品位和整体浮选效率。由于泡沫相中的气泡与颗粒的相互作用比较复杂,近些年国内外学者围绕浮选泡沫层开展了大量相关研究。本综述在介绍浮选泡沫的结构和性质后归纳了浮选泡沫失稳的机理,即排液、粗化和兼并在现阶段的研究进展。对颗粒强化泡沫稳定性的相关机理进行了分析和总结,且归纳出颗粒疏水性、粒度和形状是颗粒影响泡沫层稳定的主要因素。之后回顾了泡沫层中常见的泡沫夹带现象,分析总结了泡沫夹带的三个主要机理;颗粒物理性质、水回收率、湍流强度、矿浆浓度、泡沫层性质和表观气速是影响泡沫夹带的主要因素;夹带模型的建立对脉石夹带程度的有效预测以及浮选工艺流程的优化具有重要意义。最后提出在今后的研究中加强泡沫相流体力学研究和推进泡沫层颗粒追踪技术是浮选泡沫相研究的方向之一。     

离心力场中浮选旋流器的流态及浮选性能研究

离心力场中的粗颗粒分选设备较重力场中的分选设备有着明显的优势。介绍了完全是在离心力场中工作的煤泥浮选设备－浮选旋流器,阐述了其分选规律及特点,提出了非碰撞矿化理论。浮选旋流器的开发与研制,为微细粒煤泥的分选提供了一个崭新的发展方向。     

Pyrite grain and air bubble attachment kinetics in agitated pulp

Air bubble and pyrite grain attachment is studied. It is found that mineralization area on an air bubble depends on pulp agitation time, potassium butyl xanthate concentration and pyrite grain size. The authors show the relation between mineralization area of air bubble and weight of mineral load. Using experimental data, it is calculated how many pyrite grains from a narrow size range attach to an air bubble during pulp agitation time, and the weight of these grains is estimated. Physical forces on mineral loading exerted by pyrite grains of–0.1 + 0.071,–0.071 + 0.044 and–0.044 + 0 mm in size at an air bubble at different pulp agitation times, as well as the absolute and specific retention forces are calculated, as well.     

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.     

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。     

气泡发生器喷嘴的改进及两相流数值模拟研究

为了提高浮选效果,对气泡发生器的喷嘴进行了改进,加入了螺旋叶片并利用VOF多相流模型进行了数值模拟计算,得到了速度、压力和湍动能等流场分布规律图,结果表明,有螺旋叶片喷嘴的气泡发生器具有更好的性能,大大提高了矿浆中的气泡矿化效果。     

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。     

煤炭的浮选溶液化学分析

对煤炭浮选过程所涉及的浮选溶液化学问题进行了简单评述,主要分析了矿物表面的润湿性、气泡表面的选择性矿化以及浮选药剂与矿物的作用三方面内容。     

旋流-静态微泡浮选柱旋流流场的数值模拟与试验测量

针对旋流-静态微泡浮选柱进行了气-液两相流非稳态数值模拟,分析了旋流单元的流动特征及矿化方式,然后采用2台高速动态摄像机连用的方法,进行了气泡、颗粒在旋流流场下的三维运动轨迹及碰撞行为的测量,得出了与数值模拟相一致的结论。主要结论如下：在旋流单元,气、液两相的流动均以切向运动为主,锥上区域具有向心和向上的趋势,锥内区域具有离心趋势,锥下区域液相旋流向下运动;气、液两相具有轴向和径向速度差,切向速度虽然不具有明显相间速度差,但其在径向上的梯度极高;锥内区域气含率最高,在10%～13%,锥下区域气含率小于1%。旋流单元的分选作用以分离尾矿和分选中等粒级矿物为主,气泡与颗粒的矿化方式体现为绕轴心旋转过程中发生的轴向与径向的“逆流碰撞”,锥下区域不具备矿化条件,旋流强度是影响该单元分选和分离效率的重要因素。     

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。