一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法技术

本发明专利技术公开一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法，所述浮选调浆方法包括以下步骤：(1)将矿浆和药剂加入搅拌机构中，使矿物均匀分散并与药剂充分作用；(2)将步骤(1)得到的混合物料输入浮选槽中进行浮选；其中，在混合物料输入过程中，调整不同输送段的流体压力以使得混合物料中矿物表面产生微纳米气泡。本发明专利技术利用流体压力的减小来增大矿浆流速，达到突然降压的效果，通过流速变化控制矿物表面产生界面微纳米气泡的大小和接触角，选择性提高矿物的可浮性，并促进微细粒矿物疏水团聚，采用本发明专利技术所述的浮选调浆装置进行浮选调浆，可有效提高浮选分离效率及降低药剂用量。效提高浮选分离效率及降低药剂用量。效提高浮选分离效率及降低药剂用量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法


[0001]本专利技术属于矿物加工
，具体涉及一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法。

技术介绍

[0002]矿产资源的开发利用对国民经济发展具有举足轻重的作用，而目前我国矿产资源随着长期开采，优质矿源逐渐枯竭，贫细杂矿物的有效回收利用已迫在眉睫。浮选法作为最主要的微细粒矿物选矿方法，通常需要在调浆时添加各种化学药剂以强化不同矿物的表面性质差异，从而提高分选效率。传统浮选药剂通常含有一定的毒性，若回水利用容易影响浮选效果，但直接排放则会引起环境污染。随着绿色矿山以及节能减排等国家政策的推进，为控制浮选药剂对生态环境造成的危害，探究高效环保的矿物调浆方法成为必要。
[0003]一方面，目前对矿物调浆手段虽已有较多研究，然而对具有多种良好特性的界面微纳米气泡并未引起足够重视；另一方面，了解微纳米气泡产生及生长过程中的相关变化规律，对有效调控矿物表面选择性产生大量微纳米气泡尤为重要。
[0004]因此，给出一种基于调控界面微纳米气泡选择性改变矿物表面疏水性质的调浆方法，建立界面微纳米气泡的生长模型，实现对微纳米气泡生长过程中气泡半径和接触角随时间变化结果的准确预判，结合伯努利方程等对微纳米控制器各段管径、长度及矿浆流速得到数值模型，并根据实际情况选择最佳参数，从而实现矿物界面疏水性差异最优化，以达到提高浮选分离效率及降低药剂用量的目的显得意义重大。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法，本专利技术所述浮选调浆方法基于一种微纳米气泡控制装置，通过所述的微纳米气泡控制装置能在矿物表面产生微纳米气泡，达到提高矿物表面疏水性，增加矿物之间润湿性差异的作用，解决现有矿物浮选中效率低、成本高、药剂用量大等问题。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案得到：
[0007]一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法，包括如下步骤：
[0008](1)将矿浆和药剂加入搅拌机构中，使矿物均匀分散并与药剂充分作用；
[0009](2)将步骤(1)得到的混合物料输入浮选槽中进行浮选；其中，在混合物料输入过程中，调整不同输送段的流体压力以使得混合物料中矿物表面产生微纳米气泡。
[0010]优选的，所述不同输送段至少包括沿输送方向依次排列的第一输送段和第二输送段，且所述第一输送段的输送管径大于所述第二输送段的输送管径。
[0011]优选的，所述第二输送段的输送长度按如下方法获取：
[0012](1)构建模型，得到不同种类矿物表面产生的界面微纳米气泡表面积之差最大状态下的微纳米气泡生成时间T以及压差ΔP；
[0013](2)结合步骤(1)得到的的压差ΔP和伯努利方程，得到所述第二输送段内的矿浆
流速：
[0014][0015]式中：P1为第一输送段内流体的压强，pa；P2为第二输送段内流体的压强，pa；v1为第一输送段内流体的流速，m/s；v2为第二输送段内流体的流速，m/s；ρ为流体密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；ΔH为第一输送段和第二输送段的高度差，m；且ΔP＝P1‑
P2；
[0016](3)根据步骤(1)得到的生成时间T和第二输送段内流体的流速v2输送段的长度：
[0017]L＝v2T (2)
[0018]式中：L为第二输送段的长度，m；T为矿浆经过第二输送段的时间，s。
[0019]优选的，所述步骤(1)中构建模型的步骤如下：
[0020](1)建立球冠状气泡表面积、气泡生长过程中体积变化率、球冠状气泡的体积的初步公式：
[0021]球冠状气泡表面积为：
[0022]S＝2πRh＝2πR2(1+cosθ)
ꢀꢀ
(3)
[0023]气泡生长过程中体积变化率为：
[0024][0025]其中：
[0026][0027]球冠状气泡的体积为：
[0028][0029]式中：h为球冠状气泡的高，m；θ为气泡接触角，度；R为气泡半径，m；V为微纳米气泡的体积，m3；t为气泡生长时间，s；D为溶解气体扩散系数；ρ为矿物表面气泡内的气体密度，Kg/m3；P是环境压力，N/m2；σ是气泡
‑
液体界面张力，N/m；C
∞
为气泡无限远处溶解气体浓度，Kg/m3；C
s
为溶解气体浓度，Kg/m3；τ是无量纲时间；
[0030](2)建立微纳米气泡的θ和R变化过程中不同阶段的模型，所述不同阶段包括恒定半径生长的浮动阶段、半径和接触角均变化的过渡阶段以及恒定接触角生长的膨胀阶段：
[0031]由公式(4)(5)(6)得到恒定半径生长的浮动阶段中基于扩散理论的模型如下：
[0032][0033]根据公式(4)、(5)、(6)式可得半径及接触角同时变化的过渡阶段中基于扩散理论的模型如下：
[0034][0035]由(4)、(5)、(6)式可得到恒定接触角生长的膨胀阶段中基于扩散理论的模型如下：
[0036][0037](3)结合亨利公式及公式(3)、(7)、(8)、(9)确定在不同压差ΔP下，矿物表面产生的界面微纳米气泡的表面积S在不同时间点t的变化曲线，根据上述变化曲线得到不同种类矿物表面产生的界面微纳米气泡表面积之差最大状态下的微纳米气泡生成时间T以及压差ΔP，
[0038]亨利公式为：C
s
＝K
H
P2，C
∞
＝K
H
P1，ΔP＝P1‑
P2；
[0039]式中：K
H
为亨利常数，其值受温度和溶液性质影响；C
∞
为气泡无限远处溶解气体浓度，Kg/m3；C
s
为溶解气体浓度，Kg/m3。
[0040]优选的，所述步骤(2)还包括确定第二输送段的内径D2：
[0041][0042]式中：D1为第一输送段的输送管内径；D2为第二输送段的输送管内径。
[0043]优选的，所述矿浆为有色金属硫化矿浆、有色金属氧化矿浆、非金属矿浆、黑色金属矿浆、含氧盐矿浆和煤矿浆中的一种。
[0044]优选的，所述药剂为捕收剂、pH调整剂、抑制剂和起泡剂中的一种或两种以上。
[0045]与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果和进步：
[0046]本专利技术相对于现有技术，采用界面微纳米气泡控制器来调浆，由于界面微纳米气泡控制器的第二管体内径小于第一管体内径，使矿浆流经所述第二管体时流速增加，以形成负压，该负压在饱和蒸汽压之上，使所述第二管体内矿浆因压力骤降而优先于疏水性较高的矿物表面产生大量界面微纳米气泡；该微纳米气泡不同于常见的空化气泡，是由溶解气浓度差引起的扩散现象而产生的空气气泡，具有高选择性、可调控性、桥联性及能耗低等特点。矿物表面大量产生的微纳米气泡将进一步提高疏水性矿物的疏水性，以达到选择性改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将矿浆和药剂加入搅拌机构中，使矿物均匀分散并与药剂充分作用；(2)将步骤(1)得到的混合物料输入浮选槽中进行浮选；其中，在混合物料输入过程中，调整不同输送段的流体压力以使得混合物料中矿物表面产生微纳米气泡。2.根据权利要求1所述一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法，其特征在于，所述不同输送段至少包括沿输送方向依次排列的第一输送段和第二输送段，且所述第一输送段的输送管径大于所述第二输送段的输送管径。3.根据权利要求2所述一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法，其特征在于，所述第二输送段的输送长度按如下方法获取：(1)构建模型，得到不同种类矿物表面产生的界面微纳米气泡表面积之差最大状态下的微纳米气泡生成时间T以及压差ΔP；(2)结合步骤(1)得到的压差AP和伯努利方程，得到所述第二输送段内的矿浆流速：式中：P1为第一输送段内流体的压强，pa；P2为第二输送段内流体的压强，pa；v1为第一输送段内流体的流速，m/s；v2为第二输送段内流体的流速，m/s；ρ为流体密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；ΔH为第一输送段和第二输送段的高度差，m；且ΔP＝P1‑
P2；(3)根据步骤(1)得到的生成时间T和第二输送段内流体的流速v2得到第二输送段的长度：L＝v2T
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(2)式中：L为第二输送段的长度，m；T为矿浆经过第二输送段的时间，s。4.根据权利要求3所述一种基于调控界面微纳米气泡的浮选调浆方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建模型的步骤如下：(11)建立球冠状气泡表面积、气泡生长过程中体积变化率、球冠状气泡的体积的初步公式：球冠状气泡表面积为：S＝2πRh＝2πR2(1+cosθ)
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(3)气泡生长过程中体积变化率为：其中：球冠状气泡的体积为：
式中：h为球冠状气泡的高，m；θ为气泡接触角，度；R为气泡半径，m；V为微纳米气泡的体积，m3；t为气泡生长时间，s；D为溶解气体扩散系数；ρ为矿物表面气泡内的气体密度，K...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思原，王李张政，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：