浮选体系中颗粒对气泡运动及兼并行为的影响研究

发布时间：2020-06-23 04:42

【摘要】：实际浮选过程中,气泡兼并不仅会影响气泡的尺寸,还会影响矿化气泡的稳定性,进而影响气泡与矿物的碰撞黏附概率,影响浮选效果。在矿浆体系中,气泡兼并行为除了和气液界面性质有关之外还和颗粒行为有关,研究颗粒对气泡兼并行为的影响对矿化气泡的形成和稳定具有重要意义。鉴于此,本课题提出了浮选体系中常见颗粒作用下的气泡运动和兼并行为研究,选取三种不同润湿性的颗粒:无烟煤颗粒、石英、高岭石为研究对象,配制不同浓度和粒度的悬浮液,在此基础上,采用自制的单气泡兼并行为观测装置系统研究了两相和三相体系中的气泡运动和兼并行为。具体研究内容如下:论文首先对三种颗粒对象进行了制备和表界面性质分析。将无烟煤颗粒制备成1250目、400目、200目三个粒度,经激光粒度分析,煤粒样品粒度与试验用高岭石和石英的粒度在组成上基本相似;并把每个粒度配制成0.01wt%、0.02wt%、0.03wt%三种不同浓度的悬浮液,以便观察颗粒作用下的气泡产生和兼并行为;对三种颗粒进行了扫描电镜和接触角分析。结果表明,高岭石颗粒大多以表面光滑的片层状、板状为主,无烟煤颗粒呈现棱角分明的块状,石英颗粒形状不规则,以棱角分明的块状和长条状为主,表面平滑,有贝壳状断口;三种颗粒表面润湿性不同,接触角大小顺序为:煤粒石英高岭石。搭建了单气泡兼并行为观测装置,并采用该装置系统研究了两相体系中气泡生成及其与液面碰撞兼并的微观过程,并记录了气泡兼并时间。结果表明,表面活性剂的表面活性越高、浓度越高,溶液表面张力越低,气泡挣脱尺寸越小;由于Marangoni效应,随着表面活性剂浓度的增大,气泡纵横比减小,外观表现为更接近球型,气泡上升末速减小,弹跳次数和弹跳时间减小,但液膜排液过程变缓,液膜排液时间延长,而液膜排液时间一定程度上决定了兼并时间,总体表现为气泡兼并时间增加。研究了无烟煤、石英、高岭石三种颗粒在不同粒度和浓度条件下悬浮液的表面张力、气泡运动及其与液面的碰撞兼并行为,包括气泡挣脱直径、上升末速和兼并时间等。结果表明,随颗粒浓度的升高,气泡挣脱尺寸有减小的趋势,颗粒粒度对气泡挣脱尺寸的影响较小,同种颗粒浓度和粒度条件下,各悬浮液体系中气泡挣脱尺寸大小顺序为:去离子水高岭石石英煤,这与颗粒吸附在气液界面降低表面能和阻止三相周边的扩散有关;不同颗粒悬浮液中的气泡纵横比和上升末速均略小于去离子水体系,颗粒的浓度、粒度和润湿性对其影响较小;颗粒表面越疏水、浓度越高、粒度越小,气泡兼并时间越长,这主要归结于颗粒以“固体膜”的形式存在于液膜内对液膜起支撑作用,延长了气泡兼并时间。研究表面活性剂-颗粒协同体系中的气泡产生和兼并行为。结果表明,协同体系表面张力小于单一体系,因此气泡挣脱尺寸也略小于单一体系;协同体系中的气泡兼并时间也长于单一体系,且随着颗粒浓度的增加、粒度的减小而延长,这主要是因为低浓度表面活性剂条件下颗粒之间会形成一种具有超强空间位阻的开放式互联结构,阻碍液膜的收缩,延长气泡兼并时间。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD923
【图文】：

技术路线图

照片,照片,无烟煤,高岭石

粒度200 目 400 目 1250 目D50/mm 0.060 0.022 0.008D90/mm 0.111 0.041 0.022由于本课题试验研究方法为用高速动态摄像机观察悬浮液中颗粒对气泡行为的影响，因此颗粒粒径不宜过大，经前期探索试验，最终确定所用微细粒径为 200 目、400 目、1250 目三个粒度。.3 样品的表界面性质（Surface Interface PropertiesofThe Samp.3.1 样品表观形貌本研究采用美国 FEI 公司 Quanta 250 型扫描电子显微镜对三种颗粒的表貌进行了分析。图 2-1 中为高岭石（a）、无烟煤（b）、石英（c）颗粒的扫描电镜照片，放率依次为 3000、2000 和 1000。从图中可以看出，高岭石颗粒大多以表面光片层状、板状为主，无烟煤颗粒呈现棱角分明的块状，石英颗粒形状不规则棱角分明的块状和长条状为主，表面平滑，有贝壳状断口。

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