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泡沫层中矿物颗粒的运动规律及行为研究

作　者: 周丽
导　师: 文书明
学　校: 昆明理工大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 矿物颗粒泡沫层沉降速度沉降分离
分类号: TD923
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

泡沫浮选是目前国内外选矿领域应用最广的选矿方法，但该方法对微细粒和粗粒矿物的回收效率低下，已造成了巨大的金属流失。为了提高泡沫浮选对微细粒和粗粒矿物的回收效果，世界范围内开展了进100年的研究，由于泡沫浮选原理所致，至今仍然没有从根本上解决这一问题。充分弄清矿粒与气泡间相互作用的各种微观过程，是进行浮选设备和流程设计的重要基础。在广泛查阅矿粒与气泡相互作用方面的文献资料的基础上，对矿物颗粒在泡沫层中的行为作了比较详细的理论分析，得出了矿粒与气泡接触前后的自由能变化ΔG，理论分析表明，ΔG不仅与接触角θ值有关，而且与气—液界面张力有关，即疏水性增加，矿粒与气泡接触过程的自由能变化ΔG的负值增加，矿粒与气泡的附着过程越容易进行。对矿粒在水中和泡沫层中与气泡附着和脱落的概率进行了分析，疏水性矿粒直接加入泡沫层，能稳定存在于泡沫层中，且其系统自由能在附着和脱落前后都没有发生变化，因此，气泡与矿粒在泡沫层中附着的可能性要远远大于矿粒在矿浆中附着于气泡的可能性，矿粒在泡沫层中从气泡上脱落的可能性远远小于在矿浆中矿粒从气泡上脱落的可能性。对疏水性矿粒在水中的沉降未速公式和疏水性微细矿粒在水中的阻力进行了详细的探讨。得出了疏水性矿粒在水中的阻力为：由该式可知，微细颗粒表面与水的相互作用对其在水中的沉降阻力具有重要影响，而且颗粒越小，这种影响就越大。疏水性微细矿粒在水中的沉降未速公式为：微细矿粒在水中的自由沉降未速不仅决定于矿粒和水的性质，而且还受矿粒与水之间相互作用的影响。对疏水性粒群在水中的沉降速度也作了一定的探讨，得出了疏水性颗粒干涉沉降速度的对数与松散度的对数也基本保持直线关系，疏水性增加，粒群干涉沉降速度将加快。昆明理工大学硕士学位论文开展了不同粒级的单颗粒方铅矿、黄铁矿和石英粒群及钦铁矿粒群疏水化前后在水中的沉降试验，试验结果表明，不论是方铅矿、黄铁矿，还是石英和钦铁矿，疏水性矿物颗粒在水中的沉降速度受表面疏水性的影响，表面疏水化后，沉降速度加快。这进一步证明了疏水性粒群的干涉沉降速度的对数与松散度的对数基本保持直线关系，也证明了矿粒表面疏水性增加，沉降速度加快的理论研究结果。开展了不同粒级的方铅矿、黄铁矿和磁铁矿颗粒疏水化前后在泡沫层中的沉降试验。掌握了不同疏水性，不同粒度颗粒在泡沫层中的运动规律以及粒级大小对矿粒在泡沫层中的沉降速度的影响。结果表明，粒级的大小对矿粒在泡沫层中的沉降速度的影响很大，粒级大的矿物颗粒在泡沫层中的沉降速度比粒级小的矿物颗粒在泡沫层中的沉降速度要快;疏水性的强弱对矿粒在泡沫层中的沉降速度也有显著的影响，疏水性强的矿粒在泡沫层中的沉降速度比疏水性弱的矿粒在泡沫层中的沉降速度要慢，这就成为在泡沫层中按疏水性分离矿物颗粒的基础和依靠。进行了磁铁矿一黄铁矿人工混合矿在泡沫层中的分离试验。结果表明，粒级大小对混合矿的分离效果有很大的影响，在适当的分离时间下，不同粒级的混合矿均能得到良好的分离效果。而捕收剂用量是分离效果好坏的决定性因素。对于一2.Omm+l .smm粒级的人工混合矿，在泡沫层中分离时，获得黄铁矿回收率84.02%，黄铁矿品位70.49%的良好指标，而对于一0.12mm+0.074mm的细粒级人工混合矿，黄铁矿品位高达90.53%，此时的回收率也有56.1%。所以，特粗粒级的矿粒，在泡沫层中能按疏水性有效的分离，这是常规的泡沫浮选难以做到的，而对于较细粒级，在泡沫层中分离，也能得到跟泡沫浮选类似的结果。

全文目录

摘要(Abstract)  5-11
第一章文献综述  11-23
  1.1 常规浮选技术现状及发展趋势  11-13
    1.1.1 细颗粒矿物难浮的原因  11-12
    1.1.2 国内外各种提高微细粒矿物浮选效率的措施  12-13
    1.1.3 粗颗粒难浮选的原因  13
  1.2 矿物颗粒与气泡碰撞速度理论阐述  13-21
    1.2.1 颗粒与气泡碰撞理论介绍  14-15
    1.2.2 气泡产生的方式及其性质  15-16
    1.2.3 颗粒与气泡接触过程中的热力学理论  16-17
    1.2.4 颗粒与气泡接触过程中的动力学理论  17-19
    1.2.5 颗粒尺寸对颗粒与气泡相互作用的影响  19-21
    1.2.6 疏水性对颗粒与气泡接触效率的影响  21
  1.3 研究问题的提出及意义  21-23
第二章试料、试验仪器、试验方法  23-29
  2.1 颗粒在水中的沉降试验  23-25
    2.1.1 单颗粒在水中的沉降试验  23-24
    2.1.2 粒群在水中的沉降试验  24-25
  2.2 颗粒在泡沫层中的沉降试验  25-26
    2.2.1 试料及试验用品  25
    2.2.2 试验设备  25
    2.2.3 试验方法及步骤  25-26
  2.3 粒群在泡沫层中的分离试验  26-27
    2.3.1 试料  26
    2.3.2 试验设备  26-27
    2.3.3 试验方法及步骤  27
  2.4 药剂的准备及配比  27-29
第三章颗粒在泡沫层中的形为分析  29-35
  3.1 气泡与矿粒的附着  29-30
    3.1.1 水中矿粒与气泡附着的热力学分析  29-30
    3.1.2 矿粒直接加入泡沫层中气泡与矿粒附着的可能性分析  30
  3.2 矿粒从气泡上脱落的热力学分析  30-31
    3.2.1 水中矿粒与气泡脱落的热力学分析  30-31
    3.2.2 泡沫层中气泡与矿粒脱落的行为分析  31
  3.3 矿粒在气泡上附着的概率分析  31-32
    3.3.1 水中矿粒在气泡上附着的概率  31-32
    3.3.2 泡沫层中矿粒在气泡上附着的概率  32
  3.4 疏水性对矿粒在水中沉降速度的影响  32-35
    3.4.1 疏水性微细矿粒在水中的阻力  32-33
    3.4.2 疏水性矿粒在水中的沉降末速公式  33-34
    3.4.3 粒群在水中的沉降速度  34-35
第四章颗粒在水中和泡沫层中的沉降试验  35-63
  4.1 颗粒在水中的沉降试验  35-36
    4.1.1 单颗粒在水中的自由沉降试验  35-36
    4.1.2 粒群在水中的沉降速度测定试验  36
  4.2 颗粒在泡沫层中的沉降试验  36-63
    4.2.1 方铅矿颗粒在泡沫层中的沉降试验  36-52
    4.2.2 磁铁矿颗粒在泡沫层中的沉降试验  52-56
    4.2.3 黄铁矿颗粒在泡沫层中的沉降试验  56-59
    4.2.4 磁铁矿和黄铁矿在加黄药的情况下在泡沫层中的沉降对比试验  59-63
第五章混合矿在泡沫层中的分离试验  63-71
  5.1 粒级-2.5mm+2.0mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验  63-64
  5.2 粒级-2.0mm+1.5mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验  64-65
  5.3 粒级-1.5mm+1.0mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验  65-66
  5.4 粒级-1.0mm+0.75mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验  66-67
  5.5 粒级-0.75mm+0.6mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验  67-68
  5.6 粒级-0.6mm+0.25mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验  68
  5.7 粒级-0.25mm+0.12mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试  68-69
  5.8 粒级-0.12mm+0.074mm的磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验  69-71
第六章试验研究结果及分析  71-85
  6.1 颗粒在泡沫层中沉降试验结果分析  71-75
    6.1.1 方铅矿在泡沫层的沉降试验结果分析  71-73
    6.1.2 磁铁矿颗粒未疏水时在泡沫层中的沉降试验结果分析  73-74
    6.1.3 黄铁矿颗粒未疏水时在泡沫层中的沉降试验结果分析  74-75
    6.1.4 磁铁矿和黄铁矿在加黄药的情况下在泡沫层中的沉降对比试验  75
  6.2 磁铁矿-黄铁矿人工混合矿分离试验结果分析  75-85
第七章结论  85-87
致谢  87-89
参考文献  89-91

泡沫层中矿物颗粒的运动规律及行为研究

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