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浮选过程中的调浆混合机理

工程上,混合物料的基本方法有3种:

1.机械搅拌。依靠搅拌桶叶轮旋转,造成容器内一定方式的运动以实现物料的混合。

2.射流混合。由喷嘴产生较高速度的射流,利用射流的卷吸效应使容器或管道中的流体混合。

3.静态混合。在管道或设备内放置若干混合单元,物料在静压下通过管道时,被多次分割与复合,从而达到混合。浮选工艺的调浆单元一般以机械搅拌的方式使物料与药剂相混合。

搅拌混合过程包含宏观混合和微观混合。宏观混合是指微元群体的行为,即物料主体对流扩散和湍流扩散两个较大尺度上的过程。而微观混合是物质微元上的均匀化过程,即物料从湍流分散后的最小微团(Kolmogorov)尺度到分子尺度上的均匀化过程。搅拌混合工艺本质是在强制对流下将不同物料以大团块形式混合,然后通过涡流扩散,将大块物料进一步扭曲变形分散为更小尺度的微团,直至涡流尺度,继之通过分子扩散达到理想的均匀混合过程。在本文搅拌桶中,对流扩散和涡流扩散主要指的是轴向速度与切向速度的作用,而分子扩散主要是指径向速度的作用。

近年来研究发现,搅拌过程中的高剪切对一些金属矿物的浮选取得了良好的效果。Lui:valderrama等在高剪切调浆改善细粒金的浮选研究中叙述了能级变换在剪切力调节试验中对矿浆中细粒金浮选回收率、品位和动力学的影响,指出了矿粒剪切力的调节选择是重要的和必不可少的改进矿物回收率、品位和提高浮选速率的关键因素。T·内格里等对实验室调浆槽的混合特性和参数与工业型调浆槽进行对比,发现高剪切调浆可以形成更清洁的、活性更高的闪锌矿表面,有利于提高锌的回收率。Asmurphyf对超细难浮煤的浮选研究结果表明,高剪切调浆(high一intensityconditioning)可以在不增加额外浮选药剂用量的情形下获得更好的浮选效果,并证明这一过程产生的微絮团和微细煤粒粒度增大效应是导致后续浮选产率提高的重要因素,报道了高剪切调浆对Jamesoncell浮选槽分选效果与处理能力影响的实验室研究结果。国内某些专家应用flueni软件研究了水煤浆物料在剪切均质泵内的剪切均质过程,发现水煤浆在均质泵内可以达到微观混合,转速越高,越有利于提高其稳定性。在细粒浮选若干问题的解决方案研究中发现:高剪切调浆去除了颗粒表面的亲水氧化层,促进了颗粒与溶气浮选气泡的勃附,进而提高了金属回收率。通过对镍黄铁矿高剪切调浆浮选进行了研究,高剪切调浆可显著提高镍黄铁矿浮选速率和回收率,其作用机理,镍黄铁矿表面颗粒清洗和剪切絮凝是高剪切调浆改善浮选效果的主要效应。剪切絮凝浮选是在微细粒悬浮体系中,加入表面活性剂。在一定的动力学搅拌下,吸附有表面活性剂的微细粒间相互聚集,从而增大了表观直径,再用泡沫浮选法将絮片浮出,通过高剪切还可以对煤粒表面进行磨擦清洗。

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