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起泡劑作用下單氣泡運動特性實驗研究
來源：賈彥 瀏覽 1174 次 發布時間:2022-12-20
【摘要】：旋流-靜態微泡浮選柱以其分選粒度細、選擇性好等優點已在選煤和選礦上廣泛應用。在浮選過程中，空氣以小氣泡的形式分散在浮選系統中，作為載體，將粘附在其上的目的礦物帶到液面，氣泡的尺寸和運動規律將會直接影響到其攜帶礦物的能力，通常利用起泡劑來調節氣泡的尺寸和穩定性。因此，有必要開展起泡劑作用下的氣泡動力學特性研究，建立起泡劑用量與氣泡運動規律之間的關系，為提高浮選效率提供理論基礎。
本文選取礦物浮選中常用的起泡劑仲辛醇作為研究對象，利用Kruss K100表面張力儀測定了不同濃度仲辛醇溶液的表面張力，然后使用OLYMPUS i-SPEED3高速動態攝像系統記錄單氣泡在仲辛醇溶液中的運動，最后采用i-SPEED Suite與Image-Pro Plus7.0軟件處理得出氣泡大小、形狀、軌跡、坐標和上升速度等運動參數，基于實驗數據得出了起泡劑對氣泡大小、形狀、軌跡、上升速度以及曳力等的影響機理。實驗結果表明，起泡劑可以減小氣泡大小，抑制氣泡變形，增加氣泡運動穩定性，降低氣泡上升末速。
起泡劑作用下，氣泡在脫離針頭后速度首先增加到最大值，然后經歷減速達到末速，并且隨著起泡劑濃度增加，氣泡末速與最大速度之間的差值減小；氣泡變形越大氣泡的瞬時速度越高，當氣泡接近球形時，瞬時速度最小；氣泡運動達到末速后，瞬時速度的波動周期隨著起泡劑的濃度增加而減小。實驗中拍攝的氣泡形狀并不完全是橢圓形，本文不對氣泡形狀進行橢圓假設，而是利用氣泡面積與周長表征氣泡變形程度，并根據實驗數據擬合得出氣泡變形系數與表面張力、Eo、Re和We之間的計算公式，預測值與實驗值的最大平均相對誤差為2.07%；基于Mendelson速度公式，建立了適用于仲辛醇溶液環境的氣泡運動速度的計算模型，預測值與實驗值的最大平均相對誤差為3.47%；基于Schiller-Nauman曳力模型，建立了預測氣泡在起泡劑溶液中上升時的曳力系數計算模型，預測值與實驗值的最大平均相對誤差為4.16%，以上模型的建立可為浮選CFD計算提供基礎。