LHJ浮选柱中的气泡特性

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1996.05.001 第18卷第5期 北京科技大学学报 Vo1.18No.5 1996年10月 Jourmal of University of Science and Technology Beijing 0ct199 LHJ浮选柱中的气泡特性* 朱友益张强王化军 北京科技大学资源工程学院，北京100083 摘要采用光一电探针法对LH山浮选柱下导管内气泡尺寸及局部含气率进行了测定.考察了浮 选柱结构参数及流物化参数各固素对浮选柱气泡直径及局部含气的影响.结果表明，流动压力， 径向和轴向位置，pH值及起泡剂对气泡直径和含气率都有影响，而起泡剂的加入能明显降低气 泡直径，同时提高含气率 关键词浮选柱，气泡尺寸，含气举，测试 中图分类号TD943 LHJ浮选柱是北京科技大学矿研所新近研制出的一种分选设备.其充气形式是通过射流 将空气带人浮选柱，同时经射流泵将气体劈分成气泡.颗粒与气泡碰撞矿化发生在下导管 内，在外部柱体内进行分离，实现了湍流矿化和静态分离的良好分选条件， 对浮选柱内气泡直径及含气率的测量方法有二维板摄相一图像分析法山川、双电极和多电 极导电探针法，还有压力测量含气率及一些经验计算方法).这些方法局限性大，测试误 差大，尤其对气泡直径较小，气泡密度大、气泡运动速度大的情况不适宜 本文采用光一电原理开发的气泡直径及含气率测试方法具有对气泡直径、气泡密度、 运动速度适应范围广的特点采用该法对LH」浮选柱下导管内气泡直径及局部含气率进行了 详细研究，考察了浮选柱不同结构参数及流体物化参数对LH盯浮选柱下导管内气泡特性的 影响 1试验装置及测试装置 -3 试验装置如图1所示.LHJ浮选柱的分 选原理为：将调好药剂的矿浆用泵打入下 导管上部的混合头，经射流泵进人下导管， 10 通过射流产生的负压将空气吸入，固一液 一气三相流在下导管内进行矿化，再进人 浮选柱内实现分离.为便于测试，本试验 将三相流简化为液一气二相流. 气泡测试装置如图2所示.原理是采用 图1LHJ浮选柱试验装置 带有两对红外发射接收对管的毛细管作为1-搅拌槽；2-水泵：3-压力表；4-喷嘴：5-密闭室；6射 探头，置于浮选柱下导管内的某部位，在一流泵；下导管：8分离柱：9溢流槽：10空气流量计 199605-24收稍第一作者男34岁博士 *国家白然科学基金资助项H

第￾￾卷 第￾期 ￾￾￾￾年￾￾月 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ 一 ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾浮 选柱 中的气泡特性 ￾ 朱友益 张 强 王 化 军 北 京 科 技 大学 资源 工 程 学 院 ， 北 京 ￾￾￾￾￾￾ 摘要 采 用 光 一 电探 针法 对 ￾￾￾浮 选柱 下导管 内气泡 尺 寸及 局 部含气率进行 了测 定 ￾ 考察 了浮 选柱 结构 参数及 流 物化参数各 固 素对浮 选 柱 气泡 直 径 及 局 部 含气的影 响 ￾ 结果 表 明 ， 流 动压力 ， 径 向和 轴 向位置 ， ￾￾ 值及起 泡 剂 对气泡 直径 和 含 气率都有影 响 ， 而 起 泡剂 的加人 能 明显 降低 气 泡 直 径 ， 同 时提 高含 气率 ￾ 关键词 浮 选 柱 ， 气泡 尺 寸 ， 含气率 ， 测 试 中图分 类号 ￾￾￾￾ ￾￾￾浮 选 柱 是 北 京 科 技 大 学 矿研 所新 近 研 制 出 的一 种 分 选 设 备 ￾ 其 充 气 形 式 是 通 过 射 流 将 空 气 带 人 浮 选 柱 ， 同 时 经 射 流 泵 将 气 体劈 分 成 气泡 ￾ 颗 粒 与气 泡 碰 撞 矿 化 发 生 在 下 导 管 内 ， 在 外 部 柱 体 内进 行 分 离 ， 实现 了湍 流 矿 化 和静 态 分离 的 良好分 选条件 ￾ 对浮 选柱 内气泡 直 径 及 含 气率 的测 量 方法 有 二 维板 摄相 一 图像分 析 法 「’￾ 、 双 电极 和 多 电 极 导 电探 针 法 ￾ ， 还 有 压 力 测 量 含 气 率 及 一 些 经 验 计算 方 法 ￾ ￾ 这 些 方 法 局 限性 大 ， 测 试 误 差 大 ， 尤 其 对气泡 直 径 较小 、 气 泡 密度 大 、 气泡 运 动速 度 大 的情 况不 适 宜 ￾ 本 文 采 用 光 一 电 原理 开 发 的气 泡 直 径 及 含 气率 测 试方 法 具 有 对气 泡 直 径 、 气 泡 密度 、 运 动 速 度 适 应 范 围 广 的特 点 ￾ 采 用 该法 对 ￾￾￾浮 选 柱 下 导管 内气 泡 直 径及 局 部 含 气 率进 行 了 详 细 研 究 ， 考 察 了浮 选 柱 不 同结 构 参数 及 流 体 物 化 参数 对 ￾￾￾浮 选 柱 下 导管 内气泡 特 性 的 影 响 ￾ ￾ 试验装置及测试装置 试 验 装 置 如 图 ￾所 示 ￾ ￾￾￾浮 选 柱 的 分 选 原 理 为 ￾ 将 调 好 药 剂 的 矿 浆 用 泵 打 人 下 导 管 上 部 的 混 合 头 ， 经 射 流 泵 进 人 下 导 管 ， 通 过 射 流 产 生 的 负 压 将 空 气 吸 人 ， 固 一 液 一 气 三 相 流 在 下 导 管 内进 行 矿 化 ， 再 进 人 浮 选 柱 内 实 现 分 离 ￾ 为 便 于 测 试 ， 本 试 验 将 三 相 流 简化 为液 一 气二 相 流 ￾ 气 泡 测 试装 置 如 图 ￾所示 ￾ 原理 是 采 用 上 ￾ 图￾ 带 有 两 对 红 外 发 射 接 收 对 管 的 毛细 管 作 为 ￾ 一 搅拌槽 ￾ ￾ 一 水泵 ￾ 探 头 ， 置 于 浮 选 柱 下 导管 内的某 部 位 ， 在 一 流泵 ￾ ￾ 一 下导管￾ ￾￾￾￾ 一 ￾￾ 一 ￾￾ 收 稿 第 一 作 者 男 ￾￾岁 博 上 ￾ 国 家 自然 科 学 鉴 金 资助 项 日 ￾￾￾浮选柱试验装置 ￾ 一压 力表 ￾ ￾ 一 喷嘴￾ ￾ 一 密闭室 ￾ ￾ 一射 ￾ 一 分离柱 ￾ ￾ 一 溢流槽 ￾￾ 一 空气流量计 ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．１９９６．０５．００１

·402· 北京科技大学学报 1996年N:5 定的负压下吸取浮选柱下导管内的气一液两相流，气泡与液体在毛细管中呈气液柱状段以 一定速度通过两对红外发射接收对管探头.根据对水、气透光率的不同，通过电子回路转换 成方波信号.通过软件进行数据匹配及体积计算.该系统一次能采集10000个气泡.统计数 量大，频响快.测试具有迅速、正确的特点通过计算机可直接得到气泡平均直径、分布图 及含气率. T型阀 水银压差计) 高位水箱 计算机 单片机 计时器 →真空 LED T型阀 探测回路 集气量简 P8031 毛细管 打印机 状态指示(7×LED) 图2气泡特性测试装置示意图 2测试结果及讨论 2.1流体给入压力对气泡特性的影响 2.10 770 测点为小5mm管径下导管中心点，抽 目2.00 的 吸负压为62.56kPa,不同流体给人压力下气 91.90 000 60 泡平均直径及含气率变化关系如图3所示. 1.80 55 由图3可见，气泡平均直径开始随压力 1.70 直径 上升而增加，压力达到一定值时(P= 1.60 ·含气率 50 2.0×105Pa)又随之有所下降.这是因为压 159.01.201401.601.802.002.20246 力低时含气率较低，液体易将气泡劈分，气 P/×I0Pa 泡也不易兼并，因而气泡平均直径小，压力 图3气泡平均直径与流体压力的关系 增高时，含气率增加，气泡易兼并，故平均 直径有所增大.而当压力高到一定值时(P=2.0×103Pa),含气率基本趋于恒定.此时，流 体动力大，则对气泡的劈分力大，因而气泡直径有所下降.这与下导管内总体含气率与流体 压力的变化关系一致 2.2气泡直径及含气率沿径向和轴向的分布 对直行中25mm的下导管沿径向分为4点（距管中心点0,4,8,12mm),轴向分为4点 (距喷嘴分别为100,300,500,700mm处)，测定气泡直径及局部含气率分布.固定流体压力 为2.0×105Pa,抽吸负压62.56kPa,测试结果如图4和5所示 由图4可见，气泡平均直径沿径向分布总趋势为中心点处气泡直径小，靠近管壁处气 泡直径大，而中间部位气泡直径居中，这是因为中心处的射流速度大，对气泡的劈分力强， 此外气泡也不易兼并；在管壁处射流劈分力弱，靠流体的回流、湍流的旋涡作用劈分裹卷

￾ ￾￾￾ ￾ 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾年 卜、、 ￾ 定 的 负压 下 吸 取 浮 选 柱 下 导管 内的气 一 液两相 流 ， 气泡 与液体在 毛细 管 中呈 气液 柱状段 以 一 定 速 度 通 过 两 对 红 外 发射 接 收 对管 探 头 ￾ 根 据 对水 、 气 透 光 率 的 不 同 ， 通 过 电子 回路 转 换 成 方 波 信 号 ￾ 通 过 软 件 进 行 数 据 匹 配及 体积计算 ￾ 该系 统 一 次能采集 ￾￾￾￾ 个气 泡 ￾ 统计 数 量 大 ， 频 响快 ￾ 测 试 具 有 迅 速 、 正 确 的特 点 ￾ 通 过 计算 机 可 直 接得 到 气 泡 平 均 直 径 、 分 布 图 及 含 气 率 ￾ ￾型 阀 高位水箱 真 空 ￾ 型 阀 打 印机 ￾硫 计 时器 ￾ 卜 困￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ 状态指 示￾￾￾ ￾￾￾ ￾ 图￾ 气泡特性测试装置 示 意图 ，￾了︸ ￾曰」亡 ￾ 测试结果及讨论 ￾ ￾ ￾ 流体 给入 压 力对气泡特性 的影 响 ￾ ￾ ￾￾ ，一全一 ￾艺︸￾︸ ￾ 一￾︸ 等犷和︵岁︶ ￾ 直径 。 含气率 ，‘￾ ￾￾，￾￾￾￾ ￾￾￾，‘， ￾ 侧丫塑日斗烈￾日 测 点 为 ￾ ￾￾￾￾￾ 管 径 下 导 管 中心 点 ， 抽 吸 负 压 为 ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ， 不 同流 体 给 人 压 力 下 气 泡 平 均 直 径 及 含 气 率 变 化 关 系 如 图 ￾ 所 示 ￾ 由 图 ￾ 可 见 ， 气 泡 平 均 直径 开始 随压 力 上 升 而 增 加 ， 压 力 达 到 一 定 值 时 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ， ￾￾又 随 之 有 所 下 降 ￾ 这 是 因 为 压 力 低 时 含 气 率 较 低 ， 液 体 易 将 气泡 劈 分 ， 气 泡 也 不 易 兼 并 ， 因 而 气 泡 平 均 直径 小 ， 压 力 增 高 时 ， 含 气率增 加 ， 气泡 易 兼 并 ， 故平 均 直 径 有 所 增 大 ￾ 而 当压 力 高 到 一 定 值 时 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ 月 ￾ ￾ ￾ 转￾ 甲￾ ￾六乙￾ ，￾ 分￾ 斗￾ ￾￾ 州￾ ￾ 份￾ ，上 ￾ 练￾￾ 二乙 七￾ ￾￾ ￾乙 袱￾ 乙 二￾ ‘ ￾ 仔形￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ 图￾ 气泡平 均直径与流体压 力的关 系 ￾ ￾￾’ ￾￾￾ 体 动 力 大 ， 则 对气泡 的劈分 力 大 ， 因而 气 泡 直 径 有 所 下 降 ￾ 压力 的变 化 关 系 一 致 ￾’ ￾ ， 含 气 率基 本 趋 于 恒 定 ￾ 此 时 ， 流 这 与下 导管 内总 体 含气率 与流体 ￾ ￾ ￾ 气泡直径 及 含气率沿 径 向和轴 向的分布 对 直 社 中￾￾￾￾ 的 下 导 管 沿 径 向分 为 ￾ 点 ￾距 管 中心 点 。 ， ￾ ， ￾ ， ￾ ￾￾ ￾ ， 轴 向分 为 ￾点 ￾距 喷 嘴分 别 为 ￾￾ ， ￾￾ ， ￾￾ ， ￾￾ ￾￾ 处￾ ， 测 定 气泡 直径 及 局 部含 气率分布 ￾ 固定流体压力 为 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾’ ￾￾ ， 抽 吸 负压 ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾， 测 试结 果 如 图 ￾ 和 ￾所 示 ￾ 由图 ￾ 可 见 ， 气 泡 平 均 直 径 沿 径 向分 布 总 趋 势 为 中心 点 处气 泡 直 径 小 ， 靠 近 管壁处气 泡 直 径 大 ， 而 中 间部 位 气泡 直 径 居 中 ￾ 这 是 因 为 中心 处 的射 流 速 度 大 ， 对气 泡 的劈分 力 强 ， 此 外 气 泡 也 不 易 兼 并 ￾ 在 管 壁 处 射 流 劈 分 力 弱 ， 靠 流 体 的 回 流 、 湍 流 的旋 涡 作 用 劈 分 裹 卷

Vol.18 No.5 朱友益等：LH山浮选柱中的气泡特性 ·403· 气泡.管壁处的旋涡较大，气泡有一定的兼并，因而气泡较大.在中间区域射流速度相对 低，含气率又较大，故平均气泡直径稍大.在8mm处比4mm处平均直径略小.这是因为 8mm处在中心点下射流与边壁处向上回流之交界点，该处湍流速度大，因而流体剪切力也较 大，对气泡劈分力相应较大.这一结果与圆管内的射流速度分布及湍流度分布相对应 65 2.10 60 2.00 1.90 55 1.80 Y100● 50 ●Y100 3000 1.70 500。 45 Y7000 1.60 4681012 40 0 24681012 径向位置/mm 径向位置/mm 图4气泡直径沿径向和轴向的分布 图5含气率沿径向和轴向的分布 (图中Y轴向，数字单位mm) (图中y轴向，数字单位mm) 气泡沿轴向分布也不同.在离喷嘴较近的点(Y100)射流速度大，但由于刚将气体引入， 劈分不够完善，故气泡比下部相对较大.距喷嘴300mm及500mm为下导管的中部.此处溶 气率高，射流速度居中，溶体对气泡劈分较好，流态较稳定均匀.在距喷嘴700mm处的 射流速度已降低，但由于下部含气率稍低，又受到浮选柱液面的影响，静水压力较大，气 泡析出兼并少，故气泡直径较小. 从图5可见，含气率沿下导管中轴向分布总的趋势为上部和下部空气含量低，中部含 气率较高这是因为LHJ浮选柱是由高速射流将空气卷吸进下导管中，分散在混合体中的气 泡有上升的浮力，而射流又迫使其向下流动，从而气泡会有向下导管中部聚集的倾向，形 成中部含气率相对较高.含气率沿径向分布也不均匀，总的趋势是中心及边壁处含气率相 对较低，中间区域含气率较高 2.3下导管管径、长度对气泡直径和含气率的影响 对不同直径的下导管，高度一致，浸入深度相同，测点为轴向距喷嘴500mm处，液体 压力固定为2.0×103P,气泡直径及含气率变化如图6所示.对不同长度的下导管，管 径和浸人深度相同，测点位置和液体压力同前气泡直径及含气率变化如图7所示， 2.1p 65 2.10r 65 60 昌 2.00 60 1.9 0 55 对 1.90 55 1.8 1.80 1.7 50 1.70 ·含气率50 如 1.6 ●含气率 45 罗 。直径 45 1. 。直径 1.60 40 222426283032343 0 1.50%0010001200140016001800 下导管管径d/mm 下导管长∥mm 图6下导管管径对气泡尺寸和含气率的影响 图7下导管长度对气泡尺寸和含气率的影响 图中气泡平均直径为径向不同点的算术平均值，含气率为径向不同点的含气率面积平均

￾￾ ￾ ￾ ￾已 ￾ 朱友益 等 ￾￾￾￾浮 选柱 中的气泡特性 ￾ ￾￾ ￾ 气 泡 ￾ 管 壁 处 的 旋 涡 较 大 ， 气 泡 有 一 定 的兼 并 ， 因而 气 泡 较 大 ￾ 在 中 间 区 域 射 流 速 度 相 对 低 ， 含 气 率 又 较 大 ， 故 平 均 气 泡 直 径 稍 大 ￾ 在 ￾￾ 处 比 ￾￾￾〔。 处平 均 直 径 略小 ￾ 这 是 因 为 ￾￾￾ 处在 中心 点 下 射 流 与边 壁 处 向上 回流 之 交界 点 ， 该处湍 流 速度 大 ， 因而 流体 剪切 力 也 较 大 ， 对气泡 劈 分 力相 应 较 大 ￾ 这 一结果 与 圆管 内的射流 速度 分 布及 湍 流度 分布相 对应￾ ￾ 厂 ︶、︸ ￾￾乙︸︸尸、亡、 ￾￾口哎 研犷如︵岁︶ 占，一 山咔月 ﹂￾乙 ￾口‘ ￾‘￾￾‘￾￾ ︸￾￾﹃ ￾ ￾ ￾ 月￾￾山 ﹃，‘￾︸ 任月 产尸户山︸， ￾￾ 侧理犷塑日除￾日 ‘，￾￾ 径 向位置￾￾ 径 向位置￾￾ 图￾ 气泡直径沿径 向和轴 向的分布 图￾ 含气率沿径 向和轴 向的分布 ￾图 中￾ 轴 向 ， 数字单位￾￾￾ ￾图 中￾ 一轴向 ， 数字单位￾￾￾ 气 泡 沿 轴 向分 布 也 不 同 ￾ 在 离 喷 嘴较 近 的点 ￾￾ ￾￾￾射 流 速度 大 ， 但 由于 刚将气体引入 ， 劈分 不 够 完 善 ， 故气 泡 比下 部 相 对较 大 ￾ 距 喷 嘴 ￾￾ ￾￾￾ 及 ￾￾ ￾￾ 为下 导管 的 中部 ￾ 此处溶 气 率 高 ， 射 流 速 度 居 中 ， 溶 体 对气 泡 劈分 较 好 ， 流 态 较 稳 定 均 匀 ￾ 在 距 喷 嘴￾￾ ￾￾ 处 的 射 流 速 度 已 降低 ， 但 由于 下 部 含 气 率 稍 低 ， 又 受 到 浮 选 柱 液 面 的 影 响 ， 静 水 压 力 较 大 ， 气 泡 析 出兼 并 少 ， 故 气泡 直 径 较小 ￾ 从 图 ￾ 可 见 ， 含 气率 沿 下 导管 中轴 向分 布 总 的趋 势 为 上 部 和 下 部 空 气 含 量 低 ， 中部 含 气 率较 高 ￾ 这是 因 为 ￾￾￾浮 选柱 是 由高速 射 流 将 空 气卷 吸 进 下 导管 中 ， 分 散在 混 合 体 中的气 泡 有 上 升 的 浮 力 ， 而 射 流 又 迫 使 其 向下 流 动 ， 从而 气 泡 会 有 向下 导管 中部 聚集 的倾 向 ， 形 成 中部 含 气 率相 对较 高 ￾ 含 气 率 沿 径 向分 布 也 不 均 匀 ， 总 的趋 势是 中心 及 边 壁 处含 气 率相 对较低 ， 中间 区域 含气率 较高 ￾ ￾ ￾ ￾ 下导 管管径 、 长 度对气泡直径和 含气率 的影 响 对不 同直 径 的下 导管 ， 高度 一 致 ， 浸 入 深度 相 同 ， 测 点 为 轴 向距 喷 嘴 ￾￾ ￾ 处 ， 液体 压 力 固 定 为 ￾ ￾ ￾ ￾ ’ ￾￾ ， 气 泡 直 径 及 含 气率 变 化 如 图 ￾ 所 示 ￾ 对 不 同 长度 的 下 导 管 ， 管 径 和 浸 人 深 度 相 同 ， 测 点 位 置 和 液 体压 力 同前 气泡 直 径 及 含 气率 变 化 如 图 ￾所 示 ￾ 一 、、、 ￾ ‘、、 ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ 哥州和︵岁︶ ￾ ￾ ￾￾ 二一 二引 ￾ ￾、勺尸￾￾￾一￾￾甘 ￾￾￾ ￾ … ￾︸， ￾亡、 ︼￾︸ ￾ ￾寸 ￾￾ 产￾ … 五且怪目￾￾ 侧犷塑刃阵契、三日 ￾ 含 气率 ￾ 直径 ￾ 直 径 ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ 哪润霸除契丫￾日 · ￾￾品 研丫扣︵岁︶ ￾，￾ ︺￾气、￾￾￾曰￾八亡‘ 门￾￾ ￾ 习￾￾￾ 醉况补戳川￾￾￾ 下 导管管径￾ ￾￾ 图￾ 下导管管径对气泡尺 寸和 含气率的影 响 ￾ 图 中气泡平 均直 径 为 径 向不 同点 的算术 平 均值 ， ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ 下 导管 长 ￾ ￾￾们。 图￾ 下导管长度对气泡尺 寸和含气率的影 响 含 气率 为径 向不 同点 的含 气率 面积 平均

。404· 北京科技大学学报 1996年，5 值.由图6可见，随管径增大，前4种管径含气率基本相似，最大的管径内气体流速太低， 为使下导管充满，需增加密封室内的负压，为此需关小气门从而使含气率下降.气泡直径 随管径增大逐渐下降.这一方面是由于管径增大空间的自由度增大，从而使气泡兼并现象减 弱，另一方面管径增大含气率有所下降，液体比率大更易将气泡劈分成小泡，因而气泡呈减 小趋势. 由图7可见，随下导管长度增加，含气率下降.这是因为下导管长度增加，使下导管充 满所需克服的静水压力大，相同液体压力下负压损耗大，故吸气量减小.气泡平均直径随 管长增加有所下降，这与含气率下降有关；长度超过1300mm时气泡直径又有所回升，这 是由于管子长度增加，流体动力大部分损耗于克服静水压力，这相当于减小了下导管内的 湍流脉动速度，从而使气泡劈分力减弱.这一作用超过了含气率下降使气泡兼并减小的作 用因素，故气泡直径有所增加 2.4起泡剂对气泡直径及含气率的影响 下导管管径小25mm,测点为轴向500mm 2.0m 65 中心截面，压力1.75×105Pa,测试结果见图 60 8.由图8可见，随起泡剂用量增加，气泡直径 1.6 的 55 大幅度降低，用量加到40×10-6mo/1基本 1.2 o直径 趋于平缓；含气率却随起泡剂用量增加而稍有 ●含气葬50 0.8 增大.这是因为起泡剂的添加显著地降低了液 45 一气界面张力，有利于气泡的形成和稳定；空 0.4 0 2办40—60300 气在液相中的分散速度快，下导管内液面也易 气泡剂含量/×10 充满和稳定.起泡剂能在气泡表面形成一层水 图8起泡剂对气泡尺寸和含气率的影响 化层保护膜，防止气泡兼并.因而，LH耵浮选 柱形成稳定小气泡的关键在于添加一定量的起泡剂，这将大大提高气体利用率，增加气泡 密度，形成大量小气泡，使气泡活性增大，从而提高气泡与矿粒的碰撞矿化几率. 2.5pH值对气泡直径的影响 下导管管径小25mm,加起泡剂量为20×10-6mol/1,测点为轴向500mm中心点. 在不同pH值下测试结果表明，在pH7~9范围内气泡直径基本不变，pH值较低时气泡直 径有所变大，而pH值过大时气泡直径有所减小.这是由于酸性介质中水的粘度较小，有 消泡作用，气泡易破裂兼并，而碱性条件下粘度增大，气泡不易破裂兼并的缘故. 4 结论 (1)下导管气泡直径和含气率随压力增加开始有所上升，当含气率达到稳定值时气泡直 径随压力增加又有所下降. (2)气泡直径沿径向总趋势是中心点小边壁处大；沿轴向分布是上部略大、下部略小.含 气率沿径向分布为中心点和边壁处相对较小，中间区域相对较大，沿轴向分布为中部大， 两头小 (3)气泡直径随管径增大有所减小，随管长增加先有所减小，后有所回升，含气率随管

￾ ￾￾￾ ￾ 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾年 人￾、 ￾ 值 ￾ 由 图 ￾可 见 ， 随管径 增 大 ， 前 ￾ 种 管径 含 气率基本相 似 ， 最 大 的管 径 内气体流 速 太低 ， 为使下 导管 充 满 ， 需 增 加 密 封 室 内的 负压 ， 为此 需 关小 气 门从而 使含 气率 下 降 ￾ 气 泡 直 径 随管 径 增 大 逐 渐 下 降 ￾ 这 一 方 面是 由于 管 径 增大 空 间 的 自由度 增 大 ， 从而使 气泡 兼并 现 象 减 弱 ， 另 一 方 面 管 径 增 大 含 气 率 有 所 下 降 ， 液 体 比率 大 更 易 将 气 泡 劈分 成 小 泡 ， 因 而 气 泡 呈 减 小 趋 势 ￾ 由图 ￾ 可 见 ， 随下 导管 长度增 加 ， 含 气率 下 降 ￾ 这是 因 为下 导管 长度 增 加 ， 使下 导管 充 满 所 需 克服 的静 水 压 力 大 ， 相 同液 体压力 下 负压 损耗 大 ， 故 吸气量 减 小 ￾ 气泡 平 均 直 径 随 管 长 增 加 有 所 下 降 ， 这 与含 气率 下 降有 关￾ 长度 超 过 ￾￾￾ ￾ 时气泡 直 径 又 有 所 回 升 ， 这 是 由于 管 子 长度 增 加 ， 流体 动力 大 部分 损 耗 于 克服 静 水 压 力 ， 这相 当于 减 小 了下 导管 内的 湍 流脉 动 速 度 ， 从而 使气 泡 劈 分力减 弱 ￾ 这 一 作 用 超 过 了含 气 率下 降使 气 泡 兼 并 减 小 的作 用 因 素 ， 故气 泡 直 径 有所增 加 ￾ ￾ ￾ ￾ 起泡剂对气泡直径及 含气率 的影 响 研丫钾︵岁︶ ￾ 曰︶￾气﹄ ￾ ￾一气￾ ￾ ￾ ，￾￾ 下 导 管 管 径 小￾￾￾￾ ， 测 点 为轴 向 ￾￾￾￾￾ 中心 截 面 ， 压力 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ’ ￾￾ ， 测 试结 果 见 图 ￾ ￾ 由 图 ￾ 可 见 ， 随起 泡 剂 用 量 增 加 ， 气 泡 直 径 大 幅 度 降低 ， 用 量 加 到 ￾￾ ￾ ￾ 一 “ ￾￾￾￾基 本 趋 于 平缓 ￾ 含 气 率 却 随起 泡 剂 用 量 增 加 而 稍 有 增 大 ￾ 这 是 因 为起 泡 剂 的添 加 显 著 地 降低 了 液 一 气界 面 张力 ， 有利于 气泡 的形成 和 稳 定 ￾ 空 气在 液 相 中的分 散 速 度 快 ， 下 导 管 内液 面 也 易 充 满和 稳 定 ￾ 起 泡 剂 能 在 气 泡 表 面 形 成 一 层 水 化 层 保 护 膜 ， 防 止 气 泡 兼 并 ￾ 因 而 ， ￾￾￾浮 选 ￾直径 ￾ 含气区 州日件了即烈︸已日 ￾￾ ￾￾ ￾￾ 气泡剂 含 量￾火 ￾￾’“ 」￾￾ ￾￾ ￾ ￾褂￾￾ 图￾ 起泡剂对气泡尺 寸和含气率 的影 响 柱 形 成 稳 定 小 气 泡 的 关键 在 于 添 加 一 定 量 的起 泡 剂 ， 这 将 大 大 提 高 气 体 利 用 率 ， 增 加 气 泡 密度 ， 形 成 大量 小 气泡 ， 使气泡 活性 增 大 ， 从 而 提 高气泡 与矿 粒 的碰撞 矿 化 几 率 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ 值对气泡直径 的影 响 下 导管 管 径 小￾￾￾￾ ， 加起 泡 剂量 为￾￾ ￾ 一。 一 “ ￾￾一￾￾ ， 测 点 为轴 向 ￾￾￾ ￾￾ 中心 点 ￾ 在 不 同 ￾￾ 值 下 测 试结 果 表 明 ， 在 ￾￾￾ 一 ￾ 范 围 内气 泡 直 径 基 本 不 变 ， ￾￾ 值 较 低 时气泡 直 径 有 所 变 大 ， 而 ￾￾ 值 过 大 时气泡 直 径 有 所 减 小 ￾ 这是 由于 酸性 介 质 中水 的粘 度 较 小 ， 有 消 泡 作 用 ， 气 泡 易 破 裂 兼 并 ， 而 碱 性 条 件 下 粘 度 增 大 ， 气 泡 不 易 破 裂兼并 的缘 故 ￾ ￾ 结论 ￾￾下 导管 气 泡 直径 和含 气 率 随压 力增 加 开 始有 所 上 升 ， 当含 气 率 达 到 稳 定 值 时 气 泡 直 径 随压 力 增 加 又 有 所 下 降 ￾ ￾￾气 泡 直 径 沿 径 向总 趋 势 是 中心 点 小边 壁 处 大 ￾ 沿 轴 向分 布 是 上 部 略 大 、 下 部 略小 ￾ 含 气 率 沿 径 向分 布 为 中心 点 和 边 壁 处 相 对较 小 ， 中 间 区 域 相 对较 大 ￾ 沿 轴 向分 布 为 中部 大 ， 两 头小 ￾ ￾ 气 泡 直 径 随管 径 增 大 有 所 减 小 ， 随 管 长增 加 先 有 所 减 小 ， 后 有 所 回 升 ￾ 含 气 率 随管

Vol.18 No.5 朱友益等：LHJ浮选柱中的气泡特性 ·405· 径增大有所降低，随管长增加而下降， (4)起泡剂能大大降低气泡直径，并使含气率有所提高，这是获得小气泡关键措施. (5)气泡直径在pH7~9范围内基本不变. 参考文献 1 Miller R S.Photographic Observations of Bubble Formation in Flashing Nozzle Flow.Trans ASME, 1985,107:750755 2 Yasumishi A.Measurement of Behaviour of Gas Bubbles and Gas Holdup in a Surry Bubble Column by a Dual Electroresistivity Probe Method.J Chem Eng,1986,19(5):444 ~449 3 Buchholz R,Zakrzewski W.Schugerl K.Techniques for Determining the Properties of Bubbles in Bubble Columns.Chemical Engineering,1989,21(2):180~187 4荀志远.低高度浮选柱按比例放大的研究：[学位论文].北京科技大学，19952 5潘文全.流体力学基础（上，下册）.北京：机械工业出版社，1982 Bubble Properties in LHJ Flotation Column Zhu Youyi Zhang Qiang Wang Huajun University of Science and Technology Beijing 100083,PRC ABSTRACT Bubble sizes and gas hold-up are important parameters of flotation column. bubble sizes and local gas hold-up in downflow pipe of LHJ column were determined with electro-optical probe method in this paper.the affection of bubble sizes and local gas hold-up of LHJ column by column structure parameters and fluid physic -chemical parameters was investigated.The results showed that fluid pressure,radial and axial posi- tion of downflow pipe,pH and dosage of frother all have effection on the bubble sizes and local gas hold-up,and that addition of frother can obviously decrease the mean bubble size and mean while increase the gas hold-up. KEY WORDS flotation column,bubble sizes,gas hold-up,determinatoin

￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ 朱友 益等 ￾￾￾￾浮选柱 中的气泡特性 ￾ ￾￾￾ ￾ 径增 大 有 所 降低 ， 随管 长增 加而下 降 ￾ ￾￾起 泡 剂 能大大 降低气泡 直径 ， 并使 含气率有所提 高 ， 这是 获得 小气 泡 关键措施 ￾ ￾￾气泡 直 径 在 ￾￾￾ 一 ￾ 范 围 内基 本不 变 ￾ 参 考 文 献 ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾’ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾幻。￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾ ，￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 一 ￾￾￾ ￾ 荀志 远 ￾ 低 高度 浮 选 柱按 比例放大 的研究 ￾ 〔学位论 文￾ ￾ 北 京科技大学 ， ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ 潘 文全 ￾ 流体力 学基 础 ￾￾ 、 下 册￾ ￾ 北 京 ￾ 机械工 业 出版社 ， ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ 不￾改￾￾ ￾加￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ 一 ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ · ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ 一￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾一 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ 一￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ 一 ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ， ￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ 一￾￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ 一 ￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾， ￾￾￾ ￾￾￾ 一 ￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾