1、浮选过程中矿粒与气泡相互作用浮选过程中矿粒与气泡相互作用 u浮选机是实现浮选过程的工业设备，也是影响浮选技术指标的一个浮选机是实现浮选过程的工业设备，也是影响浮选技术指标的一个重要因素。重要因素。u浮选设备主要包括浮选机和辅助设备浮选设备主要包括浮选机和辅助设备(搅拌槽、给药机等搅拌槽、给药机等)。浮选机。浮选机为标准设备，而辅助设备大多属于非标准件。为标准设备，而辅助设备大多属于非标准件。浮选机浮选机工作原理 浮选过程浮选过程n浮选物料先在搅拌捅中与药剂作用，并调成具有一定浓度的浮选物料先在搅拌捅中与药剂作用，并调成具有一定浓度的矿浆，然后进入浮选机。矿浆，然后进入浮选机。n在浮选机中添加起
2、泡剂，并进行适当的搅拌，疏水性较强的在浮选机中添加起泡剂，并进行适当的搅拌，疏水性较强的矿粒与气泡相遇，并附着在气泡上，升浮到矿浆液面，刮取后矿粒与气泡相遇，并附着在气泡上，升浮到矿浆液面，刮取后成为精矿；亲水性较强的脉石粒则随矿浆流出即为尾矿。成为精矿；亲水性较强的脉石粒则随矿浆流出即为尾矿。& 搅拌区：对矿浆空气混合物进行激烈搅拌，粉碎空气流，使气搅拌区：对矿浆空气混合物进行激烈搅拌，粉碎空气流，使气泡弥散；避免矿粒沉淀，增加矿粒与气泡的接触几率等；气泡升浮泡弥散；避免矿粒沉淀，增加矿粒与气泡的接触几率等；气泡升浮速度较慢。速度较慢。& 分离区：气泡随浆气流一起上浮，并与气泡附着形成矿化气
3、泡。分离区：气泡随浆气流一起上浮，并与气泡附着形成矿化气泡。随静水压力的减小，矿化气泡的升浮速度逐渐增加。随静水压力的减小，矿化气泡的升浮速度逐渐增加。& 泡沫区：矿化气泡升浮至浮选槽液面形成泡沫层。由于大量气泡沫区：矿化气泡升浮至浮选槽液面形成泡沫层。由于大量气泡聚集，其升浮速度减慢。上层气泡不断自发兼并，具有二次富集泡聚集，其升浮速度减慢。上层气泡不断自发兼并，具有二次富集作用。作用。 3.1.1 浮选机的基本作用浮选机的基本作用u 充气作用：引入空气，产生大小合适、数量足够，稳定性适宜的气泡，充气作用：引入空气，产生大小合适、数量足够，稳定性适宜的气泡，并使之分散在矿浆中。并使之分散在矿
4、浆中。u 搅拌作用：搅拌作用： 使矿粒悬浮并均匀分布在浮选槽内；使矿粒悬浮并均匀分布在浮选槽内； 促进某些难溶药剂的溶解和分散；促进某些难溶药剂的溶解和分散； 赋予矿浆一定的动能，促进矿粒与气泡和药剂间的作用。赋予矿浆一定的动能，促进矿粒与气泡和药剂间的作用。 搅拌强度要适宜搅拌强度要适宜 u 循环作用：矿浆多次通过充气搅拌机构，加强矿粒与气泡的碰撞几率。循环作用：矿浆多次通过充气搅拌机构，加强矿粒与气泡的碰撞几率。 矿浆的循环量应能够调节，以创造最佳的浮选条件。矿浆的循环量应能够调节，以创造最佳的浮选条件。u 形成平稳的泡沫区：矿化气泡升至液面，应能形成具有一定厚度的三相形成平稳的泡沫区：矿
5、化气泡升至液面，应能形成具有一定厚度的三相泡沫层，并产生二次富集作用。泡沫层，并产生二次富集作用。 u 连续作业并利于调节：工业使用的浮选机，应能连续地给矿和排矿。连续作业并利于调节：工业使用的浮选机，应能连续地给矿和排矿。3.1.2 浮选机评价浮选机评价（参考指标）（参考指标） 充气性能与浮选指标（精矿、尾矿的数量和质量）充气性能与浮选指标（精矿、尾矿的数量和质量） 处理能力（各种形式）处理能力（各种形式） 处理量：单位容积浮选槽在单位时间内处理的矿物吨处理量：单位容积浮选槽在单位时间内处理的矿物吨数，数，t/m3h，t/台台h； 矿浆通过能力：浮选机在单位时间通过的矿浆体积矿浆通过能力：浮
6、选机在单位时间通过的矿浆体积m3/h。 动力消耗动力消耗(吨原矿计吨原矿计) 价格、安装、运行、维护及占地面积等。价格、安装、运行、维护及占地面积等。 3.1.3 浮选机的分类浮选机的分类 浮选机种类繁多，分类方法也比较多。浮选机种类繁多，分类方法也比较多。 通常，按充气和搅拌方式的不同对其进行分类。通常，按充气和搅拌方式的不同对其进行分类。 根据是否具有机械搅拌器，可将浮选机分为机械搅拌式根据是否具有机械搅拌器，可将浮选机分为机械搅拌式和无机械搅拌式。和无机械搅拌式。 根据充气方式的不同，机械搅拌式浮选机又分为自吸气根据充气方式的不同，机械搅拌式浮选机又分为自吸气式和压气式，无机械搅拌式浮选
7、机分为空气压入式和空式和压气式，无机械搅拌式浮选机分为空气压入式和空气析出式以及真空减压式等。气析出式以及真空减压式等。3.1.4 浮选矿浆的充气浮选矿浆的充气矿浆充气是泡沫浮选的前提，是决定浮选机效果的主要因素。矿浆充气是泡沫浮选的前提，是决定浮选机效果的主要因素。浮选矿浆充气主要包括两个过程：气泡的生成、气泡的兼并和溶解。浮选矿浆充气主要包括两个过程：气泡的生成、气泡的兼并和溶解。气泡生成，原则上有三种方法：气泡生成，原则上有三种方法： 机械搅拌作用将空气流粉碎生成气泡；机械搅拌作用将空气流粉碎生成气泡； 空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡；空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡； 气体从矿浆
8、中析出形成微泡气体从矿浆中析出形成微泡。气泡生成气泡生成1.机械搅拌用粉碎空气流形成气泡机械搅拌用粉碎空气流形成气泡 机械搅拌式浮选机中气泡生成的主要方式。机械搅拌式浮选机中气泡生成的主要方式。 搅拌使矿浆产生强烈的漩涡运动，漩涡的剪切作用可搅拌使矿浆产生强烈的漩涡运动，漩涡的剪切作用可将空气分散成直径不等的气泡。将空气分散成直径不等的气泡。 搅拌的强度越大，气流被剪切分割成的气泡直径越小，搅拌的强度越大，气流被剪切分割成的气泡直径越小，数量越丰富。数量越丰富。 搅拌强度过大，会导致液面不稳，且能耗显著增加；搅拌强度过大，会导致液面不稳，且能耗显著增加；气泡直径太小，对粗粒上浮不利。气泡直径太
9、小，对粗粒上浮不利。 加入起泡剂，在同样的动能消耗下，可生成数量多、加入起泡剂，在同样的动能消耗下，可生成数量多、稳定、细小的气泡。稳定、细小的气泡。机械搅拌分散空气示意图机械搅拌分散空气示意图气泡生成气泡生成2.空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡压入式浮选机（如浮选柱）的气压入式浮选机（如浮选柱）的气泡生成采用此方式。泡生成采用此方式。多孔介质如帆布、微孔陶瓷以及多孔介质如帆布、微孔陶瓷以及微孔塑料等。微孔塑料等。影响因素：影响因素： 气体压力气体压力 (大小由充气器决定大小由充气器决定) 孔的大小孔的大小 (影响空气通过的阻力影响空气通过的阻力) 孔的间隔
10、孔的间隔 (影响气泡兼并影响气泡兼并)添加起泡剂，由于气添加起泡剂，由于气-液界面张液界面张力降低，有利于气泡从细孔通过，力降低，有利于气泡从细孔通过，并可以防止细孔间气泡的兼并。并可以防止细孔间气泡的兼并。 空气通过细孔形成气泡示意图空气通过细孔形成气泡示意图气泡生成气泡生成3.气体从矿浆中析出形成微泡气体从矿浆中析出形成微泡正常情况下，矿浆中都溶有一定量的空气，当压力降低时，溶解的气体正常情况下，矿浆中都溶有一定量的空气，当压力降低时，溶解的气体就会以微泡的形式析出。就会以微泡的形式析出。(亨利定律亨利定律)矿浆压力降低的原因很多：如压力矿浆的喷射，矿浆由槽底向顶部运动，矿浆压力降低的原因
11、很多：如压力矿浆的喷射，矿浆由槽底向顶部运动，叶轮叶片后缘压力的降低，叶轮甩出矿浆时造成瞬时的压力波动和降低叶轮叶片后缘压力的降低，叶轮甩出矿浆时造成瞬时的压力波动和降低等；等；从矿浆中析出的气泡具有直径小、分散度高、气从矿浆中析出的气泡具有直径小、分散度高、气-液界面大、有选择地优液界面大、有选择地优先在疏水性矿粒表面析出的特点，被称为活性微泡。先在疏水性矿粒表面析出的特点，被称为活性微泡。喷射式浮选机气泡生成的主要方式。喷射式浮选机气泡生成的主要方式。 通常，浮选机中气泡的生成方式是上述一种或几种方通常，浮选机中气泡的生成方式是上述一种或几种方式的结合。式的结合。气泡的兼并和溶解气泡的兼并
12、和溶解气泡兼并是一个自发过程。如果兼并过快，将使矿浆中气泡的数气泡兼并是一个自发过程。如果兼并过快，将使矿浆中气泡的数量减少，直径增大，稳定性降低，对矿化过程不利；量减少，直径增大，稳定性降低，对矿化过程不利；气泡在液相中溶解使气泡消失，矿浆中的气泡数量减少，对矿化气泡在液相中溶解使气泡消失，矿浆中的气泡数量减少，对矿化不利。但气泡溶解一般不像气泡兼并现象明显；不利。但气泡溶解一般不像气泡兼并现象明显；浮选过程应主要控制气泡兼并不能过快，添加起泡剂可以减少气浮选过程应主要控制气泡兼并不能过快，添加起泡剂可以减少气泡兼并。泡兼并。气泡的升浮运动气泡的升浮运动u 在不同的矿浆浓度下，气泡群的平均升
13、浮速度为在不同的矿浆浓度下，气泡群的平均升浮速度为34cm/s，单个，单个气泡在静止纯液体中的升浮速度是气泡在静止纯液体中的升浮速度是2030cm/s.这是由于矿浆中存这是由于矿浆中存在矿粒、起泡剂以及矿浆运动的涡流特性等，对气泡的升浮运动在矿粒、起泡剂以及矿浆运动的涡流特性等，对气泡的升浮运动起到了阻碍作用。起到了阻碍作用。u 一定范围内，随矿浆浓度的增大，气泡升浮的平均速度减慢。但一定范围内，随矿浆浓度的增大，气泡升浮的平均速度减慢。但矿浆过浓，空气不容易弥散，呈大气泡升浮，使气泡的升浮速度矿浆过浓，空气不容易弥散，呈大气泡升浮，使气泡的升浮速度又有所提高。又有所提高。u 矿化气泡的升浮，
14、还受负载矿粒的影响。矿化气泡的升浮，还受负载矿粒的影响。矿浆浓度矿浆浓度%平均升浮速度平均升浮速度cm/s矿浆浓度矿浆浓度%平均升浮速度平均升浮速度cm/s104.05352.88153.39503.703.1.4 充气程度测定与评价充气程度测定与评价 矿浆充气程度：矿浆中的空气含量、气泡的弥散程度矿浆充气程度：矿浆中的空气含量、气泡的弥散程度以及气泡在矿浆中分布的均匀性。以及气泡在矿浆中分布的均匀性。 矿浆充气程度直接影响气泡的矿化、浮选的速度、以矿浆充气程度直接影响气泡的矿化、浮选的速度、以及工艺指标和药剂用量等。及工艺指标和药剂用量等。 矿浆的充气程度与浮选机的类型、充气器的结构、搅矿浆
15、的充气程度与浮选机的类型、充气器的结构、搅拌强度、矿浆浓度以及起泡剂用量等有关。拌强度、矿浆浓度以及起泡剂用量等有关。充气量及其测定充气量及其测定l充气量：浮选机正常工作时，单位时间、单位浮选槽面积所具充气量：浮选机正常工作时，单位时间、单位浮选槽面积所具有的空气量（有的空气量（m3/m2min）。）。l矿浆中气泡数量直接影响浮选速度，故要求充气量大；矿浆中气泡数量直接影响浮选速度，故要求充气量大；l不同矿物、不同工艺要求不同的充气量，要求其易于调节。不同矿物、不同工艺要求不同的充气量，要求其易于调节。l对机械搅拌吸气式浮选机而言，充气量大小取决于真空度对机械搅拌吸气式浮选机而言，充气量大小取
16、决于真空度h0 ：Hgvh2320气泡弥散程度气泡弥散程度一定充气量时空气分散成气泡的程度，表示充气质量。一定充气量时空气分散成气泡的程度，表示充气质量。弥散程度越高，生成的气泡越小，矿浆中气泡数量越多，矿粒与气弥散程度越高，生成的气泡越小，矿浆中气泡数量越多，矿粒与气泡的碰撞附着机会越大。泡的碰撞附着机会越大。矿浆浓度过大或过小时，空气的弥散程度均比较差。矿浆浓度过大或过小时，空气的弥散程度均比较差。根据气泡直径判断弥散程度。根据气泡直径判断弥散程度。但气泡过小，不利于携带矿粒上浮，且升浮速度慢，影响浮选速度。但气泡过小，不利于携带矿粒上浮，且升浮速度慢，影响浮选速度。添加起泡剂和加强搅拌可
17、提高气泡的弥散程度。添加起泡剂和加强搅拌可提高气泡的弥散程度。气泡分布均匀性气泡分布均匀性气泡在浮选机中并不是均匀分布在整个矿浆中，但只有在气泡存在气泡在浮选机中并不是均匀分布在整个矿浆中，但只有在气泡存在的那部分矿浆中，矿粒和气泡才有机会碰撞、附着。的那部分矿浆中，矿粒和气泡才有机会碰撞、附着。有气泡存在的那部分槽体的容积称为充气容积或有效容积。有气泡存在的那部分槽体的容积称为充气容积或有效容积。 充气容积充气容积槽体容积有效利用系数槽体容积有效利用系数= 槽体总容积槽体总容积气泡分布越均匀，按单位槽体衡量的浮选机生产能力就越大。气泡分布越均匀，按单位槽体衡量的浮选机生产能力就越大。气泡分布的均匀性可用充气均匀度气泡分布的均匀性可用充气均匀度K和充气容积利用系数和充气容积利用系数F来评价来评价提高搅拌强度可以改善气泡分布的均匀性。提高搅拌强度可以改善气泡分布的均匀性。有研究表明：矿浆浓度为有研究表明：矿浆浓度为2035%时，气泡的弥散程度和分布均匀性时，气泡的弥散程度和分布均匀性最好，浮选效率也最佳。最好，浮选效率也最佳。
