气泡矿化浮选动力学.docx

本篇计划（11次课）第1章 浮选基本原理（P388-429,61页）【3次课】1.1概述1.2固、液、气各相性质 1.3相界面性质与可浮性1.4气泡矿化 1.5浮选动力学1.4气泡矿化【气泡的矿化】浮选过程中颗粒附着于气泡上的过程称为气泡的矿化气泡矿化的选择性】表面疏水矿物优先附着在起泡上，表面亲水矿粒很难附着于气泡之上影响气泡矿化的因素概要】气泡性质，矿物颗粒性质，动力学因素等一见图 4-1-31.1.4.1气泡矿化的影响因素【浮选过程的四阶段】第一阶段：接触阶段一矿粒在流动中以一定的速度和气泡接近，进行碰撞第二阶段：粘着阶段一气泡选择性附着；第三阶段：升浮阶段一矿粒一气泡联合体升浮；第四阶段：泡沫层形成阶段：一形成稳定泡沫层，被刮出四阶段的概率表示】（自看书，略）1.4.2气泡矿化形式【现代浮选槽内气泡矿化现象的三种形式】—图4-1-32.① 矿粒附着于有碰撞和搅拌切割而成的气泡上，形成矿化气泡，气泡运动时，粘附的颗粒 群往往聚集于气泡尾部一〖所谓的矿化尾壳〗一图a.② 空气在水中由于过饱和而析出在颗粒的疏水表面上，增长和兼并，析出颗粒一微泡联合 体一图b 一此种矿化形式对粗粒浮选有重要意义。

③ 由若干微小气泡和许多细小颗粒构成气絮团，图c此状态的先决条件是形成疏水絮凝 体，此种疏水粒群往往以气絮团浮出气泡矿化形式与浮选机类型及充气方式有关】一｛后边讲浮选机时，可重复｝常用的浮选机是机械搅拌式属正压充气，气泡矿化基本上是第一中形式但叶轮周围有负 压区，可有部分微泡析出，即兼有第二种形式在减压式浮选机中，主要是溶解在矿浆中的空气大量析出在疏水矿粒表面，形成气泡因 次以第二种形式为主，也可形成气絮团在喷射、旋流式浮选机中，喷嘴处压力降低，类似于减压浮选，因此气泡的矿化以第二、 三种形式为主三种形式往往共存只是各种形式所占比例不同三种形式的特点：理论上认为第二中形式有较好的选择性和捕收能力，但实际中，却以第 一种形式为主1.4.3气泡矿化热力学及动力学【矿化完结的热力学解释】从热力学观点看，矿粒向气泡粘附，必须在外力的作用下，排开水 化层，并且粘附前后矿粒和起泡体系的自由能减少，才能形成稳定的气泡矿化体系用热力学方法分析能够确定矿化过程的方向和结果，但不能确定过程的机理和动力学，所 以应将二者结合起来矿物改性的热力学解释】从热力学观点看，矿粒与改性药剂的粘附，必须在外力的作用下，并且包覆前后矿粒和改性药剂体系的自由能减少，才能形成稳定的包覆体系。

用热力学方法分析能够确定包覆过程的方向和结果，但不能确定过程的机理和动力学，所 以应将二者结合起来1. 粘附功【浮选过程的基本行为和基本依据】一①气泡的矿化；②矿物的润湿性不同过程能否自发进行，服从热力学第二定律，即：在恒温、恒压条件下，行为发生后，如体系自由能降低，则过程自发进行反之则不能运用热力学方法分析矿化过程：图4-1-33.矿粒与气泡固着前后的状态〖假设〗体系是一个等温等压体系，则矿粒与气泡附着前体系的自由能为W1,即，W1=SLG ^LG + SSL ^(4-1-10)〖过程进行〗只讨论气附着矿粒一个单位表面积，即Ssg=1, E sgwz固气界面表面自由能，且附着前后气泡保持不变〖过程完结〗则，附着后体系自由能为W2,即W2= (SLG—1) ° LG+ (SSL—1) ° SL + ° SG T(4-1-11)自由能的变化为△ W= W1—w2 =° LG+° SL—° SG 式中，° SG与° SL不能直接测定，用杨氏方程的△ W=° LG (1-cos 0 )(4-1-12)〖讨论〗△W为附着一个单位面积前后体系自由能的变化，浮选上称为可浮性指标或粘附功① 厝W1>W2，则△ W>0，说明粘附过程体系自由能是降低的，按热力学第二定律，此过程可 以自发进行。

② 讨论4-1-12式可浮性指标=F(a LG，cos 0 )—e = 0°—矿粒亲水，则，△ w = 0,矿粒不能自发附着于气泡；—0 > 0°—矿粒有亲水一疏水，则，△ W >0,矿粒趋于自发附着于气泡；一△ W值越大，则疏水性越强，则此过程越倾向于自发如何造成疏水表面，是△W大？】2. 矿粒与气泡碰撞附着(1) 水化层薄化图 4-1-34【①矿物表面水化性强的情况】一图中曲线1.【②中等水化性情况】一图中曲线2.【③弱水化性情况】一图中曲线3.【浮选过程非完全亲水和绝对疏水一属中等水化性情况】【矿粒向气泡附着的a/b/c/d四阶段和相对应的矿粒与气泡间距离h1、h2、h3、h4】(2) 碰撞过程及影响因素① 层流碰撞：雷诺数<103,|图4-1-35机械搅拌式浮选机不同的分区：I、II、m、W矿粒运动轨迹图4-1-36.② 紊流碰撞：雷诺数104〜106〜3. 微泡析出附着水一溶解(量：服从亨利定律)一析出水中微泡直径数量级为10-4j m矿物表面疏水性越强，则气泡增长速度越快】图4-1-37.不同油酸钠浓度，有液相析出气体在重晶石和萤石上成泡后的增长速度【微泡是颗粒表面疏水区的气核，可以提高表面疏水性不均匀颗粒和难浮颗粒的附着几率，特 别是提高粗、重颗粒的回收率和浮选效率，并可改善细粒矿物的选择性】—克拉辛实验。

图4-1-38.4. 诱导时间和接触时间【诱导时间】【接触时间】实际浮选过程中，诱导时间（从接触到矿化的时间）要小于接触时间，才能使矿粒吸附于 气泡上诱导时间的影响因素】〖浮选药剂〗〖矿粒大小〗一诱导时间随矿粒颗粒粒度增大而增加，但当粒度大于50um时，诱导时间 趋于常数〖其他因素〗气泡大小、颗粒表面粗糙度、润湿阻滞效应、颗粒形状等1.4.4泡沫层分析1、 两相泡沫是气相在液相中的一种分布形式，其特点是气相体积远大于液相体积，故液相呈薄层状分割 气体作用】评价及研究起泡剂及泡沫时经常用到〖图4-1-39〗两相泡沫剖面图〖普兰台边界及其作用〗【三相泡沫层结构】图4-1-40.【泡沫层的不稳定性】【泡沫层中气泡破灭的主要原因】-基本原理性结论，十分重要，要很好领会① 脱水作用：② 泡沫层气泡的兼并③ 分割水层的破裂：水膜（黑斑或黑膜）2、 三相泡沫一矿化泡沫层【特性】图4-1-40浮选中理想的三相泡沫及其特点】【固体颗粒强烈影响】【矿粒的形状和大小也影响泡沫层的稳定】例：0.1mm方铅矿…【泡沫层的形成和破灭是一个动态过程】【二次富集作用及其作用和调节方式一注意刮泡方式及及时刮泡】【新型一泡沫分选机】1.4浮选动力学【浮选速率】【浮选动力学的主要任务】是研究浮选速率的规律，分析各种影响因素。

研究的意义】是①改善浮选流程、②发展新的浮选工艺，③改进浮选机的设计，④改革浮选 的研究方法、⑤研制浮选流程的计算机仿真，⑥应用于浮选厂的设计，⑦实现浮选回路的最佳 控制及自动化1.5.1浮选动力学影响因素【浮选的复杂过程的概括】一4点影响浮选过程的4方面因素】1.5.2浮选速率方程和级数1. 一级反应2. n级反应1.5.3浮选速率常数分布特性。