浮选过程中矿粒与气泡相互作用
浮选机是实现浮选过程的工业设备，也是影响浮选技术指标的一个 重要因素。
浮选设备主要包括浮选机和辅助设备(搅拌槽、给药机等)。浮选机 为标准设备，而辅助设备大多属于非标准件。
浮选机
浮选机工作原理 浮选过程
浮选物料先在搅拌捅中与药剂作用，并调成具有一定浓度的 矿浆，然后进入浮选机。
• 充气性能与浮选指标（精矿、尾矿的数量和质量） • 处理能力（各种形式）
处理量：单位容积浮选槽在单位时间内处理的矿物吨 数，t/m3•h，t/台•h；
矿浆通过能力：浮选机在单位时间通过的矿浆体积 m3/h。 • 动力消耗(吨原矿计) • 价格、安装、运行、维护及占地面积等。
3.1.3 浮选机的分类
泡沫区：矿化气泡升浮至浮选槽液面形成泡沫层。由于大量气 泡聚集，其升浮速度减慢。上层气泡不断自发兼并，具有二次富集
作用。
3.1.1 浮选机的基本作用
充气作用：引入空气，产生大小合适、数量足够，稳定性适宜的气泡， 并使之分散在矿浆中。
搅拌作用： 使矿粒悬浮并均匀分布在浮选槽内； 促进某些难溶药剂的溶解和分散； 赋予矿浆一定的动能，促进矿粒与气泡和药剂间的作用。
• 浮选机种类繁多，分类方法也比较多。 • 通常，按充气和搅拌方式的不同对其进行分类。 • 根据是否具有机械搅拌器，可将浮选机分为机械搅拌式
和无机械搅拌式。 • 根据充气方式的不同，机械搅拌式浮选机又分为自吸气
式和压气式，无机械搅拌式浮选机分为空气压入式和空 气析出式以及真空减压式等。
3.1.4 浮选矿浆的充气
• 一定充气量时空气分散成气泡的程度，表示充气质量。 • 弥散程度越高，生成的气泡越小，矿浆中气泡数量越多，矿粒与气
矿化气泡的升浮，还受负载矿粒的影响。
3.1.4 充气程度测定与评价
• 矿浆充气程度：矿浆中的空气含量、气泡的弥散程度 以及气泡在矿浆中分布的均匀性。
• 矿浆充气程度直接影响气泡的矿化、浮选的速度、以 及工艺指标和药剂用量等。
• 矿浆的充气程度与浮选机的类型、充气器的结构、搅 拌强度、矿浆浓度以及起泡剂用量等有关。
• 从矿浆中析出的气泡具有直径小、分散度高、气-液界面大、有选择地优 先在疏水性矿粒表面析出的特点，被称为活性微泡。
• 喷射式浮选机气泡生成的主要方式。
通常，浮选机中气泡的生成方式是上述一种或几种方 式的结合。
气泡的兼并和溶解
• 气泡兼并是一个自发过程。如果兼并过快，将使矿浆中气泡的数 量减少，直径增大，稳定性降低，对矿化过程不利；
• 添加起泡剂，由于气-液界面张 力降低，有利于气泡从细孔通 过，并可以防止细孔间气泡的 兼并。
气泡生成—3.气体从矿浆中析出形成微泡
• 正常情况下，矿浆中都溶有一定量的空气，当压力降低时，溶解的气体 就会以微泡的形式析出。(亨利定律)
• 矿浆压力降低的原因很多：如压力矿浆的喷射，矿浆由槽底向顶部运动， 叶轮叶片后缘压力的降低，叶轮甩出矿浆时造成瞬时的压力波动和降低 等；
• 机械搅拌式浮选机中气泡生成的主要方式。 • 搅拌使矿浆产生强烈的漩涡运动，漩涡的剪切作用可
将空气分散成直径不等的气泡。 • 搅拌的强度越大，气流被剪切分割成的气泡直径越小，
数量越丰富。 • 搅拌强度过大，会导致液面不稳，且能耗显著增加；
气泡直径太小，对粗粒上浮不利。 • 加入起泡剂，在同样的动能消耗下，可生成数量多、
在不同的矿浆浓度下，气泡群的平均升浮速度为3~4cm/s，单个 气泡在静止纯液体中的升浮速度是20~30cm/s.这是由于矿浆中存 在矿粒、起泡剂以及矿浆运动的涡流特性等，对气泡的升浮运动 起到了阻碍作用。
一定范围内，随矿浆浓度的增大，气泡升浮的平均速度减慢。但 矿浆过浓，空气不容易弥散，呈大气泡升浮，使气泡的升浮速度 又有所提高。
• 气泡在液相中溶解使气泡消失，矿浆中的气泡数量减少，对矿化 不利。但气泡溶解一般不像气泡兼并现象明显；
• 浮选过程应主要控制气泡兼并不能过快，添加起泡剂可以减少气 泡兼并。
气泡的升浮运动
矿浆浓度 %
10 15
平均升浮速度 cm/s
4.05 3.39
矿浆浓度 %
35 50
平均升浮速度 cm/s
2.88 3.70
• 矿浆充气是泡沫浮选的前提，是决定浮选机效果的主要因素。 • 浮选矿浆充气主要包括两个过程：气泡的生成、气泡的兼并和溶解。 • 气泡生成，原则上有三种方法：
机械搅拌作用将空气流粉碎生成气泡； 空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡； 气体从矿浆中析出形成微泡。
气泡生成—1.机械搅拌用粉碎空气流形成气泡
在浮选机中添加起泡剂，并进行适当的搅拌，疏水性较强的 矿粒与气泡相遇，并附着在气泡上，升浮到矿浆液面，刮取后 成为精矿；亲水性较强的脉石粒则随矿浆流出即为尾矿。
搅拌区：对矿浆空气混合物进行激烈搅拌，粉碎空气流，使气 泡弥散；避免矿粒沉淀，增加矿粒与气泡的接触几率等；气泡升浮 速度较慢。
分离区：气泡随浆气流一起上浮，并与气泡附着形成矿化气泡。 随静水压力的减小，矿化气泡的升浮速度逐渐增加。
稳定、细小的气泡。
机械搅拌分散空气示意图
气泡生成—2.空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡
空气通过细孔形成气泡示意图源自• 压入式浮选机（如浮选柱）的 气泡生成采用此方式。
• 多孔介质如帆布、微孔陶瓷以 及微孔塑料等。
• 影响因素：
气体压力 (大小由充气器决定)
孔的大小 (影响空气通过的阻力)
孔的间隔 (影响气泡兼并)
搅拌强度要适宜 循环作用：矿浆多次通过充气搅拌机构，加强矿粒与气泡的碰撞几率。
矿浆的循环量应能够调节，以创造最佳的浮选条件。 形成平稳的泡沫区：矿化气泡升至液面，应能形成具有一定厚度的三相
泡沫层，并产生二次富集作用。 连续作业并利于调节：工业使用的浮选机，应能连续地给矿和排矿。
3.1.2 浮选机评价（参考指标）
充气量及其测定
充气量：浮选机正常工作时，单位时间、单位浮选槽面积所具 有的空气量（m3/m2﹒min）。
矿浆中气泡数量直接影响浮选速度，故要求充气量大； 不同矿物、不同工艺要求不同的充气量，要求其易于调节。 对机械搅拌吸气式浮选机而言，充气量大小取决于真空度h0 ：
h0
3v 2 2g
H
气泡弥散程度