[发明专利]提高微细粒矿物浮选效率的方法及浮选装置

说明书

本发明涉及一种用于提高微细粒矿物浮选效率的方法及浮选装置。

众所周知，矿物浮选过程包含以下一些步骤：1)矿粒与气泡的接触；2)矿粒与气泡的附着；3)负载气泡与矿浆体的分离；4)泡沫层中二次精选。对于微细粒矿物，由于矿粒尺寸小、质量小，矿粒与气泡的接触几率和附着几率都很低；而微细粒矿物与气泡之间无选择性非接触粘着的普遍存在及气泡对矿粒的夹带影响分选的选择性。这些就构成了微细粒矿物浮选效率低的原因。

已知的提高微细粒矿物浮选效率的方法，一是增大矿粒行为尺寸来提高矿粒与气泡的接触几率和附着几率，如载体浮选、絮凝浮选，但矿粒行为尺寸的增大过程也是一个限制分选选择性的过程，要保证这个过程的高选择性，从现有技术水平看，还存在一定难度，因而其应用受到限制；二是减小气泡尺寸，实行微泡浮选，适当减小气泡尺寸能提高微细矿粒与气泡的接触几率和附着几率，但当气泡尺寸太小时，又将发生相反的作用，因而效果有限；三是通过提高矿粒、气泡接触的相对速度和使矿粒、气泡对流来增加矿粒、气泡接触机会，如喷射式浮选、柱浮选，但对微细粒矿物浮选效率提高幅度仍不大，同时喷咀磨损、柱高给配置带来的麻烦也阻碍其大规模应用；四是离心力场浮选，由于在离心力场下，微细矿粒具有较大的惯性力，有利于矿粒、气泡的惯性碰撞接触，但仍需解决诸如在离心力场中矿粒的良好分散，合适气泡的产生及负载气泡与矿浆的快速分离等问题；五是强化浮选药剂的作用，矿粒疏水性的增强及气泡膜性能的改善将使微细矿粒与气泡的附着几率提高，但对接触几率没有多大影响，因而不能从根本上解决问题。

1986年公布的美国专利(专利号4,529,834)给出了一种提高微细粒矿物浮选效率的静态充填式浮选柱，通过在浮选柱内充填波纹板介质，形成许多狭小通道，增加矿粒与气泡的接触机会，同时能保持一个较高的泡沫层，有利于泡沫层的二次精选，提高了微细粒矿物浮选效率。但浮选柱高度仍然在6米以上，生产能力较低，还容易产生堵塞问题，因而至今并末得到推广应用。

1988年，澳大利亚的G.J.Jameson在《Column Flotation′88》上介绍了一种新型喷射式浮选柱，由顶部装有喷头的下导管和分选柱组成。矿浆通过喷咀高速喷射进入下导管，空气由负压自动吸入，由于下导管中高气溶率，矿粒在下导管中快速完成与气泡的接触和附着过程，分选柱只起使负载气泡与矿浆体之间分离和泡沫二次精选作用，因而柱体高度只有1米。其突破之处在于利用下导管中高的气溶率提高矿粒、气泡接触和附着几率，但由于缺少对负载气泡与矿浆体分离及泡沫二次精选过程的创新，因而效率的提高并不显著。虽然柱体的高度得到了极大的降低，但同时也带来了喷咀堵塞和磨损的问题。

以上的一些方法及浮选装置在微细粒矿物浮选不同环节及一定程度上改善了微细粒矿物浮选过程，但均存在一些局限性，没有从根本上解决微细粒矿物浮选效率低的问题。

本发明的目的在于提供一种能显著提高微细粒矿物浮选效率的方法及浮选装置。

本发明的目的可通过以下技术方案来达到：

一种提高微细粒矿物浮选效率的方法，其关键是，在矿粒与气泡的接触、矿粒与气泡的附着、负载气泡与矿浆体的分离及泡沫中的二次精选四个过程中，气泡在外力激发下产生形变振荡，其形变振荡频率1/(2τ₁)＞f＞1/(2τ₂)，形变振荡幅度为气泡直径的10～50％。

以往的技术只注意到了矿物浮选过程中矿粒、气泡的大小，速度及表面物理化学性质的影响，而忽视了气泡形变振荡这一可变因素。分析研究表明，在微细粒矿物浮选过程中，当气泡发生合适的形变振荡时，一方面将促进微细矿粒与气泡的相互接触，增加接触机会，显著提高矿粒与气泡的接触几率同时将激发气泡膜的伸缩振动，使气泡水化膜易于破裂，促进疏水性矿粒与气泡的附着，显著提高疏水性矿粒在气泡上的附着几率；另一方面，还能有效清除微细矿粒在气泡上的无选择性非接触粘着和气泡对矿粒的夹带，强化泡沫的二次精选作用，提高浮选的选择性。因此，合适的气泡形变振荡将极大地提高微细粒矿物浮选效率。

合适的气泡形变振荡参数是这样确定的。当气泡形变振荡时，在一个周期内，与气泡邻近的矿粒受到气泡一次主动接触和一次排斥，可以近似认为，主动接触时间等于气泡形变振荡的半周期。当主动接触时间大于疏水性矿粒的浮选感应时间τ₁而小于亲水性矿粒的浮选感应时间τ₂时，对提高矿物的分选效率有利。