超声驻波场中疏水颗粒稳态声团聚机理
发布时间：2021-07-05 23:44
浮选过程中普遍存在分选速率慢、选择性差的问题。针对这一难题,常采用选择性絮凝或团聚的方式改善浮选。传统方法采用搅拌等水力空化的方式实现絮凝或团聚,采用超声波对颗粒进行团聚的方式尚未有公开文献报道。本文基于超声驻波技术,在不添加任何药剂的情况下,实现了一种全新的颗粒声团聚方式,并从声团聚行为和机理上进行分析与解释。本论文在超声波以及浮选领域都具有重要的理论意义和潜在的应用价值。本文主要研究成果如下:首先,通过超声驻波系统对颗粒在超声驻波场中的行为进行探究。颗粒的声团聚试验结果表明,超声驻波仅对疏水颗粒有团聚效果。此外,超声驻波的声强和频率均对声团聚的实现起着至关重要的作用。声团聚行为的产生需要一定的声强,并且一定范围内声团聚效果随声强增加而提高。当声强过高时,声团聚效果将趋于稳定。与此同时,超声驻波频率也决定了声团聚能否发生。颗粒的声团聚在50 kHz超声驻波场无法实现,而在200 kHz和600 kHz超声驻波场中均能发生。超声驻波产生的聚团非常稳定,具有较高的力学强度。频率在600 kHz时,超声驻波对于-45μm煤颗粒悬浮液的团聚效果最为显著。显微镜观测的结果显示,聚团中颗粒与气泡...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线图
2文献综述52文献综述2LiteratureReview2.1空化理论研究现状（ResearchStatusonCavitationTheory）2.1.1空化的基本概念空化现象在日常生活中很普遍，水中螺旋桨容易发生腐蚀就是由空化现象造成[32,33]。空化在絮凝浮选领域并不陌生，高速搅拌是实现絮凝的重要方式之一，但同时也是水力空化的一种形式。然而却很少有人从空化的角度探究及分析空化作用对絮凝的影响。加强空化作用的研究不但可以完善传统高速搅拌絮凝机理，同时也可以为超声波絮凝或团聚提供理论基矗空化可以认为是一个成核过程，或者说是产生气泡的过程。液体中产生气泡主要有两种实现方法，即空化和沸腾[34]。如图2-1所示，空化是指将外部压力降低至小于气体饱和蒸气压时液体中的成核过程，而沸腾指成核过程发生在外部温度高于沸点的时候。准确地说，空化是通过在恒定的液体温度下降低压力而使液体中形成气体或蒸气腔的过程。图2-1水的相图Figure2-1Phasediagramofwater根据成核过程的不同方式，空化可分为均质空化和非均质空化（或异质空化）。抗拉强度是空化的一个重要概念，它指单一液体相破裂成气液两相所需的压力[35]。抗拉强度又称为空化阈值。在绝对纯净的水中，理论的抗拉强度在常温下可以达到1400bar[36]。这种类型空化需要水中气体处于过饱和状态，因为在气体分子的热运动中需要克服一个较高的能量壁垒来创造出一个新的相。均质空化是一个理
博士学位论文 想过程，现实条件下只能无限趋近于理想状态。因为没有杂质，绝对纯净而没有气核的水是很难获得的。另一种空化方式称为非均质空化，且非均质空化是普遍存在的。非均质空化相对于均质空化最大的特点是水中本身就存在气液两相。由于不需要克服高能势垒来形成新的相，非均质空化的最高抗拉强度几乎比均质空化的强度小好几个数量级。 事实上，理论条件下气泡或气核在水中不可能稳定存在[34]。如图 2-2 所示，其中P 和P 分别是溶解在液体中气体的蒸汽压和大气压力，P 是液体中的压强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤泥选择性絮凝浮选中颗粒间相互作用研究[J]. 邹文杰,曹亦俊,孙春宝,张志军. 中国矿业大学学报. 2015(06)
[2]细粒赤铁矿、石英和绿泥石选择性絮凝分选试验研究[J]. 王丹,刘四清,刘海林,赵礼兵,赵阳. 矿产综合利用. 2015(05)
[3]煤泥浮选过程中的细泥夹带与罩盖机理[J]. 于跃先,马力强,张仲玲,王立雨,姚立阳. 煤炭学报. 2015(03)
[4]W/O型油水乳化液物理破乳技术及装置研究进展[J]. 顾国疆,刘阁,陈彬,田敏,武宏阳. 化工进展. 2015 (02)
[5]Nano-microbubble flotation of fine and ultrafine chalcopyrite particles[J]. Ahmadi Rahman,Khodadadi Darban Ahmad,Abdollahy Mahmoud,Fan Maoming. International Journal of Mining Science and Technology. 2014(04)
[6]煤及高岭石的选择性絮凝[J]. 邹文杰,曹亦俊,李维娜,刘炯天,王永田. 煤炭学报. 2013(08)
[7]超声波预处理对稀缺难浮煤浮选的作用[J]. 康文泽,荀海鑫,李明明. 中国矿业大学学报. 2013(04)
[8]不均匀伴流场中螺旋桨空化的黏性流数值模拟和低频噪声预报[J]. 杨琼方,王永生,张明敏. 声学学报. 2012(06)
[9]细粒煤选择性絮凝分选试验研究[J]. 沙杰,谢广元,李晓英,谢领辉. 煤炭科学技术. 2012(03)
[10]螺旋桨空化崩溃性能图谱的多相流模拟[J]. 杨琼方,王永生,张志宏. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(02)
博士论文
[1]煤泥中粘土矿物的选择性团聚机理研究[D]. 梁龙.中国矿业大学 2017
[2]柱浮选精煤细泥污染形成机理及抑制研究[D]. 倪超.中国矿业大学 2016
[3]声波对球形粒子的声辐射力研究[D]. 吴融融.南京大学 2016
[4]炼焦中煤选择性絮凝—浮选分离研究[D]. 邹文杰.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]微泡对高强度聚焦超声声压场影响的数值仿真研究[D]. 喻波涛.天津医科大学 2016
[2]基于声辐射力的超声弹性成像方法研究[D]. 李牧聪.哈尔滨工业大学 2014
[3]超声预处理对煤泥浮选过程的强化作用研究[D]. 唐超.中国矿业大学 2014
[4]功率超声珩磨磨削区空化泡动力学及其辐射声场的研究[D]. 郭策.中北大学 2013
本文编号：3267071
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线图
2文献综述52文献综述2LiteratureReview2.1空化理论研究现状（ResearchStatusonCavitationTheory）2.1.1空化的基本概念空化现象在日常生活中很普遍，水中螺旋桨容易发生腐蚀就是由空化现象造成[32,33]。空化在絮凝浮选领域并不陌生，高速搅拌是实现絮凝的重要方式之一，但同时也是水力空化的一种形式。然而却很少有人从空化的角度探究及分析空化作用对絮凝的影响。加强空化作用的研究不但可以完善传统高速搅拌絮凝机理，同时也可以为超声波絮凝或团聚提供理论基矗空化可以认为是一个成核过程，或者说是产生气泡的过程。液体中产生气泡主要有两种实现方法，即空化和沸腾[34]。如图2-1所示，空化是指将外部压力降低至小于气体饱和蒸气压时液体中的成核过程，而沸腾指成核过程发生在外部温度高于沸点的时候。准确地说，空化是通过在恒定的液体温度下降低压力而使液体中形成气体或蒸气腔的过程。图2-1水的相图Figure2-1Phasediagramofwater根据成核过程的不同方式，空化可分为均质空化和非均质空化（或异质空化）。抗拉强度是空化的一个重要概念，它指单一液体相破裂成气液两相所需的压力[35]。抗拉强度又称为空化阈值。在绝对纯净的水中，理论的抗拉强度在常温下可以达到1400bar[36]。这种类型空化需要水中气体处于过饱和状态，因为在气体分子的热运动中需要克服一个较高的能量壁垒来创造出一个新的相。均质空化是一个理
博士学位论文 想过程，现实条件下只能无限趋近于理想状态。因为没有杂质，绝对纯净而没有气核的水是很难获得的。另一种空化方式称为非均质空化，且非均质空化是普遍存在的。非均质空化相对于均质空化最大的特点是水中本身就存在气液两相。由于不需要克服高能势垒来形成新的相，非均质空化的最高抗拉强度几乎比均质空化的强度小好几个数量级。 事实上，理论条件下气泡或气核在水中不可能稳定存在[34]。如图 2-2 所示，其中P 和P 分别是溶解在液体中气体的蒸汽压和大气压力，P 是液体中的压强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤泥选择性絮凝浮选中颗粒间相互作用研究[J]. 邹文杰,曹亦俊,孙春宝,张志军. 中国矿业大学学报. 2015(06)
[2]细粒赤铁矿、石英和绿泥石选择性絮凝分选试验研究[J]. 王丹,刘四清,刘海林,赵礼兵,赵阳. 矿产综合利用. 2015(05)
[3]煤泥浮选过程中的细泥夹带与罩盖机理[J]. 于跃先,马力强,张仲玲,王立雨,姚立阳. 煤炭学报. 2015(03)
[4]W/O型油水乳化液物理破乳技术及装置研究进展[J]. 顾国疆,刘阁,陈彬,田敏,武宏阳. 化工进展. 2015 (02)
[5]Nano-microbubble flotation of fine and ultrafine chalcopyrite particles[J]. Ahmadi Rahman,Khodadadi Darban Ahmad,Abdollahy Mahmoud,Fan Maoming. International Journal of Mining Science and Technology. 2014(04)
[6]煤及高岭石的选择性絮凝[J]. 邹文杰,曹亦俊,李维娜,刘炯天,王永田. 煤炭学报. 2013(08)
[7]超声波预处理对稀缺难浮煤浮选的作用[J]. 康文泽,荀海鑫,李明明. 中国矿业大学学报. 2013(04)
[8]不均匀伴流场中螺旋桨空化的黏性流数值模拟和低频噪声预报[J]. 杨琼方,王永生,张明敏. 声学学报. 2012(06)
[9]细粒煤选择性絮凝分选试验研究[J]. 沙杰,谢广元,李晓英,谢领辉. 煤炭科学技术. 2012(03)
[10]螺旋桨空化崩溃性能图谱的多相流模拟[J]. 杨琼方,王永生,张志宏. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(02)
博士论文
[1]煤泥中粘土矿物的选择性团聚机理研究[D]. 梁龙.中国矿业大学 2017
[2]柱浮选精煤细泥污染形成机理及抑制研究[D]. 倪超.中国矿业大学 2016
[3]声波对球形粒子的声辐射力研究[D]. 吴融融.南京大学 2016
[4]炼焦中煤选择性絮凝—浮选分离研究[D]. 邹文杰.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]微泡对高强度聚焦超声声压场影响的数值仿真研究[D]. 喻波涛.天津医科大学 2016
[2]基于声辐射力的超声弹性成像方法研究[D]. 李牧聪.哈尔滨工业大学 2014
[3]超声预处理对煤泥浮选过程的强化作用研究[D]. 唐超.中国矿业大学 2014
[4]功率超声珩磨磨削区空化泡动力学及其辐射声场的研究[D]. 郭策.中北大学 2013
本文编号：3267071
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