【摘要】：旋流-靜態(tài)微泡浮選柱以其分選粒度細(xì)、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)已在選煤和選礦上廣泛應(yīng)用。在浮選過程中，空氣以小氣泡的形式分散在浮選系統(tǒng)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(yùn)動(dòng)規(guī)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(diào)節(jié)氣泡的尺寸和穩(wěn)定性。因此，有必要開展起泡劑作用下的氣泡動(dòng)力學(xué)特性研究，建立起泡劑用量與氣泡運(yùn)動(dòng)規(guī)律之間的關(guān)系，為提高浮選效率提供理論基礎(chǔ)。

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(dòng)態(tài)攝像系統(tǒng)記錄單氣泡在仲辛醇溶液中的運(yùn)動(dòng)，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(biāo)和上升速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yùn)動(dòng)穩(wěn)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(jīng)歷減速達(dá)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(shí)速度越高，當(dāng)氣泡接近球形時(shí)，瞬時(shí)速度最小；氣泡運(yùn)動(dòng)達(dá)到末速后，瞬時(shí)速度的波動(dòng)周期隨著起泡劑的濃度增加而減小。實(shí)驗(yàn)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(jìn)行橢圓假設(shè)，而是利用氣泡面積與周長表征氣泡變形程度，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出氣泡變形系數(shù)與表面張力、Eo、Re和We之間的計(jì)算公式，預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)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(huán)境的氣泡運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算模型，預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)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(yù)測氣泡在起泡劑溶液中上升時(shí)的曳力系數(shù)計(jì)算模型，預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)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(jì)算提供基礎(chǔ)。