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起泡剂作用下单气泡运动特性实验研究

来源:贾彦 浏览 86 次 发布时间:2022-12-20

【摘要】:旋流-静态微泡浮选柱以其分选粒度细、选择性好等优点已在选煤和选矿上广泛应用。在浮选过程中,空气以小气泡的形式分散在浮选系统中,作为载体,将粘附在其上的目的矿物带到液面,气泡的尺寸和运动规律将会直接影响到其携带矿物的能力,通常利用起泡剂来调节气泡的尺寸和稳定性。因此,有必要开展起泡剂作用下的气泡动力学特性研究,建立起泡剂用量与气泡运动规律之间的关系,为提高浮选效率提供理论基础。

本文选取矿物浮选中常用的起泡剂仲辛醇作为研究对象,利用Kruss K100表面张力仪测定了不同浓度仲辛醇溶液的表面张力,然后使用OLYMPUS i-SPEED3高速动态摄像系统记录单气泡在仲辛醇溶液中的运动,最后采用i-SPEED Suite与Image-Pro Plus7.0软件处理得出气泡大小、形状、轨迹、坐标和上升速度等运动参数,基于实验数据得出了起泡剂对气泡大小、形状、轨迹、上升速度以及曳力等的影响机理。实验结果表明,起泡剂可以减小气泡大小,抑制气泡变形,增加气泡运动稳定性,降低气泡上升末速。


起泡剂作用下,气泡在脱离针头后速度首先增加到最大值,然后经历减速达到末速,并且随着起泡剂浓度增加,气泡末速与最大速度之间的差值减小;气泡变形越大气泡的瞬时速度越高,当气泡接近球形时,瞬时速度最小;气泡运动达到末速后,瞬时速度的波动周期随着起泡剂的浓度增加而减小。实验中拍摄的气泡形状并不完全是椭圆形,本文不对气泡形状进行椭圆假设,而是利用气泡面积与周长表征气泡变形程度,并根据实验数据拟合得出气泡变形系数与表面张力、Eo、Re和We之间的计算公式,预测值与实验值的最大平均相对误差为2.07%;基于Mendelson速度公式,建立了适用于仲辛醇溶液环境的气泡运动速度的计算模型,预测值与实验值的最大平均相对误差为3.47%;基于Schiller-Nauman曳力模型,建立了预测气泡在起泡剂溶液中上升时的曳力系数计算模型,预测值与实验值的最大平均相对误差为4.16%,以上模型的建立可为浮选CFD计算提供基础。