[发明专利]一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置

说明书

本发明公开了一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，包括竖向布置的管流段，管流段的上下端分别连通混合桶入料口和出料口，混合桶出料口与管流段之间设循环泵，管流段内设有格栅，混合桶的流体从管流段底部流经格栅后形成湍流，管流段两侧分别设有分光镜与双脉冲激光器，分光镜的两端分别安装有第一波长滤镜、第二波长滤镜、第一CCD相机和第二CCD相机，双脉冲激光器、第一CCD相机以及第二CCD相机的输入端分别与同步器的输出端电连，同步器输入端与数据处理系统的输出端电连，第一CCD相机和第二CCD相机的输出端与数据处理系统的输入端电连，本装置结构简单、操作方便、易于控制，能够为颗粒在湍流场中运动的机理研究提供条件。

技术领域

本发明涉及颗粒运动观测领域，具体涉及一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置。

背景技术

浮选法是选矿生产中最广泛应用的一种分选方法，是利用矿物表面物理化学性质差异来分选矿石的一种方法。随着富矿和易选别矿石资源日趋减少，矿产资源呈现品位低、嵌布细、赋存复杂的特点。为了更好地实现这类矿物的回收，选矿生产中常常需要通过细磨使矿物充分解离，由此产生了大量微细粒矿物。因此，有效浮选回收有用微细粒矿物对提高资源综合利用具有重要意义。

矿物浮选大多在湍流环境中进行。微细粒矿物质量小、动能低，难以突破气泡表面的液膜而实现粘附，浮选回收率较低。通过强化湍流环境，提高微细颗粒动能，可有效提高颗粒与气泡的碰撞效率。在浮选机内，通过强化搅拌，矿浆反复通过叶轮，颗粒和气泡在高湍流环境下发生碰撞。在浮选柱中，通过集成强湍流管路单元，也可有效提高对微细粒矿物的回收。因此，强化湍流环境可提高微细颗粒的动能，有利于微细颗粒的浮选回收。

对湍流场中颗粒运动的研究，不仅可以更深层次理解颗粒在湍流环境中的运动过程，同时对改进浮选过程、优化浮选工艺也具有重要意义。由于湍流的复杂性和随机性，现有的研究多采用数值计算的方法，实验数据较少。因此，开发一种观测湍流场中颗粒运动的装置对微细粒浮选过程研究具有重要意义。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，其结构简单、操作方便、易于控制，能够为颗粒在湍流场中运动的机理研究提供条件。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，包括竖向布置的管流段，所述管流段的上下两端分别通过管路连通混合桶的入料口和出料口，所述混合桶出料口与管流段之间的管路上设有循环泵，所述管流段内设有横向布置的格栅，混合桶的流体从管流段底部流经格栅后进入其上方的观测区形成湍流，所述管流段观测区的两侧分别设有分光镜与双脉冲激光器，所述双脉冲激光器与分光镜的连线水平布置，分光镜的两端分别安装有第一波长滤镜和第二波长滤镜，第一波长滤镜和第二波长滤镜的后方分别设有对应的第一CCD相机和第二CCD相机，所述双脉冲激光器的输入端、第一CCD相机的输入端以及第二CCD相机的输入端分别与同步器的输出端电性连接，所述同步器输入端与数据处理系统的输出端电性连接，第一CCD相机和第二CCD相机的输出端与数据处理系统的输入端电性连接。

优选地，所述第一波长滤镜选用532nm波长滤镜，第二波长滤镜选用570nm波长滤镜。

优选地，所述双脉冲激光器频率为0-15Hz。

优选地，所述分光镜与双脉冲激光器垂直布置，分光镜能够将接收的光线分成两束光线。

优选地，所述循环泵具有调节转速的功能。

本发明的有益效果在于：本装置结构简单、操作方便、通过调节循环泵转速改变管流段内部湍流场的速度和矿物颗粒的运动速度，数据处理系统能够计算颗粒的运动速度和湍流场的速度分布，本装置能够对易于控制的微细颗粒运动过程进行观测，为实现颗粒在湍流场中运动的机理研究提供了条件，实现了对湍流场和颗粒的同时测量，具有无接触、精度高、易于控制的优点，可实现对湍流场中颗粒速度的精确测量。