充填介质-微泡浮选柱流态特性与微细颗粒浮选动力学行为耦合关系研究

In this project, the relationship between fluid characteristics of horizontal baffled-microbubble flotation column and the dynamics behavior of micro-grained particles will be studied by selecting scheelite, zinc oxide ore and hard diaspore monohydrate with different density range as the research objects, aiming at developing a novel flotation machine for micro-grained particle seperation. By studying the influence of the structural and working parameters of flotation column on fluid properties, and the influence of mineral particles on flotation behavior under specific fluid regime will be investigated, we aim at revealing the matching realtion between flotation behavior of micro-grained minerals and fluid properties of flotation column, and model the relationship between structural equipment parameters and mineral particles flotstingation behaivior followed by ore verification testing. The research achievements will give new insights into micro-grained mineral flotation and novel flotation machine study, as well as provide theortical support for the development and research of new flotation equipments.

本项目以开发新型微细粒矿物浮选设备为目标，选取具有不同密度区间的白钨矿、氧化锌矿和一水硬铝石为研究对象，研究充填介质-微泡浮选柱流态特性与微细颗粒浮选动力学行为之间的耦合关系。通过研究浮选柱结构参数和工作参数对柱内流态特性影响规律，以及特定流态下矿物颗粒特性对浮选行为的影响规律，揭示微细粒矿物颗粒浮选行为与浮选柱流态特定匹配关系，并建立工艺设备流态特性参数与矿物颗粒浮选行为间关联关系模型。最后，通过实际矿石浮选试验验证。项目研究成果有助于我们对微细粒矿物的浮选以及新型细粒浮选设备的研究形成新的认识，为新型微细粒矿物浮选设备的开发和研制提供理论依据。

针对微细粒矿物在浮选中与脉石矿物分离不理想并且回收困难的问题，从调控浮选过程中流体力学环境的角度入手，系统性研究了充填介质对逆流浮选柱内部流场特性的影响，考察了微细粒铝土矿在特定流场环境中的浮选行为，提出了逆流浮选柱的“介质多层充填-流场优化”强化浮选的技术思路。研究结果对于微细粒矿物高效分选新技术及新设备的开发具有一定的参考价值。.设计了新型栅板类介质用于浮选柱内部充填，研究了介质充填对微细粒铝土矿浮选行为的影响规律。借助X射线荧光分析、激光粒度分析和实际矿石浮选试验等技术手段，研究发现在逆流型浮选柱捕收区多层充填栅板类介质，能够提高微细粒铝土矿的浮选指标，强化微细粒级别的矿物颗粒浮选回收。单次浮选较无充填时Al2O3回收率提高了2.11个百分点，铝硅比提高了4.55。与此同时，浮选精矿中-20 μm的矿物颗粒比例较无充填时增加了7.48个百分点，-37 μm颗粒比例增加了10.52个百分点。.提出了以介质充填程度 作为物理量，表征充填式浮选柱的内部结构参数；建立了栅板类介质充填式浮选柱内部流场物理量湍动能k、湍流强度I和气泡群平均直径db与介质充填程度Pm的关系方程 ，可用于柱形浮选设备的结构设计与优化。.栅板类充填介质能够降低浮选柱捕收区的湍流动能和湍流耗散率，使流场湍流强度降低。采用多层水平充填的方式，能在浮选柱内部形成轴向梯级分布的弱湍流环境，有利于不同颗粒性质的矿物实现分离。与此同时，提高了气泡群小尺寸气泡的比例，减小了气泡群的平均直径。既能提高对小颗粒矿物的捕收能力，也能增加气泡在矿浆中的体积数量浓度，进而提高微细粒铝土矿的浮选回收。.采用另外两种几何结构的充填介质，验证了栅板充填介质对浮选柱内部流场特性的影响规律及对微细粒铝土矿分选行为的影响规律。.基于以上研究结果，建立了充填介质浮选柱流场特性与微细粒铝土矿浮选行为的关系模型，提出了“介质充填-流场优化-强化分选”的技术思路。