颗粒罩盖对气泡兼并动力学的影响规律研究

借助高速动态显微实验装置,从微观层面上系统研究了无颗粒罩盖、非对称颗粒罩盖和对称颗粒罩盖条件下的气泡兼并时间变化及气泡兼并动力学特性,并以阻尼系数为评价指标分析了颗粒罩盖对气泡兼并动力学的影响规律。结果表明:当气泡表面无颗粒罩盖时,相邻气泡快速发生兼并,兼并时间仅为3.33 ms;而当气泡表面罩盖有颗粒后,气泡的兼并时间显著增加,尤其是双气泡罩盖,兼并时间高达56.9 s。由气泡的兼并动力学可知,气泡兼并发生后,新形成的气泡表面呈现出典型的阻尼震荡运动形式。对于无颗粒罩盖气泡兼并,兼并过程较为剧烈,且在震荡运动的第一个周期,气泡两侧均产生明显“凸出”;对于非对称颗粒罩盖气泡兼并,仅在无颗粒罩盖气泡的一侧产生“凸出”;对于对称颗粒罩盖气泡兼并,兼并过程则较为平缓,且气泡两侧均未产生“凸出”。三种气泡兼并诱导的界面震荡运动的阻尼系数分别为0.019 ms^(-1)、0.038 ms^(-1)和0.094 ms^(-1),与气泡的兼并时间呈明显正相关。阻尼系数越大,震荡运动的强度就越弱,界面颗粒脱附的概率也就越低。

浮选起泡剂对气泡兼并行为的影响研究

采用高速摄像装置观测液相体系中2个相邻气泡之间的兼并现象.通过添加甲基异丁基甲醇(MIBC)、仲辛醇(2-Octonal)和甲氧基聚丙烯乙二醇(DF-250)3种具有起泡性质的表面活性剂来改变液相体系的表面张力和气液界面弹性,并在这3种起泡溶液中记录分析了气泡在接触过程中的兼并行为.研究表明:溶液的表面张力随着起泡剂质量浓度的增大而减小,并最终达到平衡;气泡之间的兼并时间随着起泡剂表面活性的提高而延长;相同用量条件下,起泡剂分子量越大,溶液中气泡的兼并时间越长;溶液的气液界面弹性随着起泡剂质量浓度的增加而增大,并在表面张力平衡值附近出现拐点,这与气泡兼并时间的变化规律一致.起泡剂MIBC,2-Octoanl和DF-250在表面张力平衡质量浓度条件下所对应的气泡兼并时间分别为8.34,10.50和13.47s.

无烟煤颗粒对浮选体系中气泡运动及兼并行为的影响

为探究颗粒浓度及粒度对浮选体系中气泡运动及兼并行为的影响,以无烟煤颗粒为研究对象,采用单气泡兼并行为观测系统,对不同条件下的气泡兼并行为进行了研究。试验结果表明:随着无烟煤颗粒浓度的增加,溶液的表面张力及气泡挣脱直径逐渐下降,但下降趋势逐渐变缓;随着颗粒粒度的增加,二者变化趋势不明显;气泡的运动速度随着颗粒粒度和浓度的增加而减小,同时减少了气泡与液面碰撞弹跳次数。

表面疏水性对气-液界面颗粒运动行为的影响

利用改进的L-B水槽,借助高速动态显微试验装置,基于颗粒间相互作用力计算、界面聚团微观结构分析、聚团重组过程解析以及颗粒所受平衡作用力计算,系统研究了气泡与气-液界面单颗粒层兼并后不同疏水性颗粒的震荡运动行为。结果表明,在界面颗粒吸附密度相同的情况下,低疏水性颗粒(接触角43°)更容易形成密实的聚团,而高疏水性颗粒(接触角75°)形成的聚团则较为松散。气泡与单颗粒层兼并可诱导界面产生震荡,在此影响下,位于界面上的聚团受表面压力梯度和震荡波的影响不断发生重组,并最终使界面颗粒的分散变得更加均匀,其原理和起泡剂分子稳定液膜的Gibbs-Marangoni效应非常类似。在界面聚团重组的过程中,水平曳力和惯性力以及颗粒间的相互作用力起着关键作用。相同试验条件下,低疏水性颗粒由于额外受到垂直向上毛细力的作用,其瞬时速度和均方位移(MSD)均明显大于高疏水性颗粒,这意味着低疏水性颗粒的震荡运动强度更加剧烈,振幅更大,脱附概率也更高。

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。

起泡剂对气泡大小的影响

用UCT气泡尺寸测定仪和HUT气泡尺寸分析仪测定了浮选槽中的气泡大小。对被测的3种起泡剂,都得到相近的气泡临界兼并浓度值(CCC),并且也显示出了重要的差异。HUT气泡尺寸分析仪可以测定较小尺寸的气泡。当起泡剂浓度超过CCC值时,就能够发现3种被测起泡剂所产生的气泡大小差异。起泡剂既影响浮选槽中叶轮-定子区域中气泡的破裂,也影响气泡的兼并。而长烃链聚丙烯乙二醇起泡剂(例如DF-1012)比短烃链聚丙烯乙二醇起泡剂(DF-250和DF-200)产生的气泡更大更稳定。DF-1012的CCC值低于DF-250和DF-200的值。

浮选泡沫的形成、稳定和破灭的力学分析

以浮选泡沫为研究对象,对球形气泡形成、气泡兼并、气泡表面层形成、矿粒黏附气泡、泡沫的形成以及泡沫的破灭过程进行力学分析.结果表明,搅拌形成的不规则气团在液相中受到界面附加压强作用趋于球形;气泡之间的压强差引起气泡兼并;新生表面层的内外界面的附加压强维持住气泡液上结构;液下气泡和液上气泡以不同方式与矿粒黏附;分子间作用力使气泡黏贴,形成稳定的泡沫层结构;在泡沫层中,破裂气泡能引起周围气泡的膨胀.