浮选体系中气泡运动特性研究进展.pdf

2024年第4期doi:10.3969/j.issn.1671-9492.2024.04.005有色金属（选矿部分）浮选体系中气泡运动特性研究进展49李东林1.2,张金英，王伟之1.2，韩继康4，李凤久1.2（1.华北理工大学矿业工程学院，河北唐山0 6 30 0 9；2.河北省矿业开发与安全技术实验室，河北唐山0 6 30 0 9；3.华北理工大学轻工学院，河北唐山0 6 30 0 9；4.中国矿业大学化工学院，江苏徐州2 2 1116)摘要：浮选作为一种高效的选矿方法，更适于处理品位低、嵌布粒度细、矿物组成复杂的矿石资源，其研究和应用逐渐成为矿物加工领域关注的焦点。在浮选体系中，气泡作为浮选体系中“运输”矿物颗粒的载体，它的运动特性直接影响着矿物浮选的选别效果，因此，研究气泡的运动特性，对于优化浮选工艺与改善浮选效果有着重要意义。首先简述了浮选中常见的气泡生成方式，主要有机械搅拌发泡、气泡发生器发泡、电解发泡及超声波发泡四种方式。介绍了气泡参数中的形态特征参数、运动特征参数和分布特征参数的含义和计算公式；然后重点阐述了浮选中起泡剂、捕收剂、抑制剂、浮选机叶轮参数、浮选柱气泡发生器及充气量对气泡参数的影响；归纳了纳米气泡在微细粒矿物浮选中的应用。目前，浮选体系中气泡运动特性的研究存在着较多的理想假设和一定的局限性，与实际工艺条件相比存在着很大差距。因此，完善气泡测量方法、侧重于气泡在实际浮选环境中的运动特性研究以及研发新型纳米气泡生成设备将是未来的发展方向，通过提高气泡参数准确性及深入了解气泡在实际浮选环境中的运动特性，为浮选过程中气泡参数的调整及浮选设备的设计优化提供重要的参考依据。关键词：浮选气泡；运动特性；气泡参数中图分类号：TD989；T D 92 3+.7文献标志码：A文章编号：16 7 1-9492(2 0 2 4)0 4-0 0 49-10Research Progress of Bubble Movement Characteristics in Flotation SystemLI Donglin2,ZHANG Jinying”,WANG Weizhil-2,HAN Jikang,LI Fengjiu-?(l.College of Mine Engineering,North China University of Science and Technology,Tangshan 063009,Hebei,China;2.Mining Development and Safety Technology Key Lab of Hebei Province,Tangshan 063009,Hebei,China;3.School of Light Industry,North China University of Science and Technology,Tangshan 063009,Hebei,China;4.School of Chemical Engineering and Technology,China University of Mining&Technology,Xuzhou 221116,Jiangsu,China)Abstract:As an efficient mineral processing method,flotation is more suitable for processing oreresources with low grade,fine embedded particle size and complex mineral composition,and its researchand application have gradually become the focus of attention in the field of mineral processing.In theflotation system,bubbles are used as the carrier of transporting mineral particles in the flotationsystem,and its motion characteristics directly affect the selection effect of mineral flotation,so studyingthe motion characteristics of bubbles is of great importance for optimizing the flotation process andimproving the flotation effect.This paper first briefly describes the common bubble generation methods in收稿日期：2 0 2 3-0 4-30基金项目：河北省自然科学基金资助项目（E2017209214，E2 0 2 2 2 0 912 3）；中央引导地方科技发展资金项目（2 2 6 Z4102G）作者简介：李东林（1993一），男，河北邯郸人，硕士研究生，主要从事矿物分选理论及工艺研究。通信作者：王伟之（197 4一），女，河北定州人，博士，教授，硕士研究生导师，主要从事难选矿物分选理论及工艺研究。50flotation,including mainly mechanical stirring foaming,bubble generator foaming,electrolytic foamingand ultrasonic foaming.The meanings and calculation formulas of morphological feature parameters,motioncharacteristic parameters and distribution characteristic parameters in bubble parameters areintroduced.Then,the effects of flotation foaming agent,collector,inhibitor,flotation machine impellerparameters,flotation column bubble generator and inflation amount on bubble parameters wereemphasized.The application of nanobubbles in fine-grained mineral flotation was summarized.At present,the study of bubble motion characteristics in flotation system has many idealized assumptions and certainlimitations,and there is a big gap compared with the actual process conditions.Therefore,it is pointed outthat improving the bubble measurement method,focusing on the study of the motion characteristics ofbubbles in the actual flotation environment and the research and development of new nano-bubble generationequipment will be the future development direction.Improving the accuracy of bubble parameters and in-depth understanding of the motion characteristics of bubbles in the actual flotation environment wouldprovide an important reference for the adjustment of bubble parameters in the flotation process and thedesign and optimization of flotation equipment.Key words:flotation bubble;motion characteristics;bubble parameters有色金属（选矿部分）2024年第4期浮选作为一种有效分选细粒、微细粒矿物的方法，在金属矿和非金属矿选矿中得到了广泛应用，此外，浮选还应用于其他工业领域，如污水处理门、纸张脱墨 2 、油脂回收 3、微生物分离 4 和塑料回收 5。浮选体系由气、液、固三相组成，气泡和矿粒在浮选设备内部发生矿化，完成碰撞、黏附和脱附三个子过程。而气泡的矿化程度即其携带矿物的能力主要受气泡尺寸、分布、速度、轨迹及气含率等参数的直接影响。因此，对浮选体系中气泡运动特性及其与矿粒间相互作用的研究受到了众多学者的重视。本文综述了浮选体系中常用的气泡生成方式、气泡参数、影响气泡运动特性的主要因素以及纳米气泡在浮选体系中的应用，旨在阐明气泡运动特性在矿物浮选过程中的重要作用。气泡运动特性的研究对浮选过程中气泡的调整及浮选设备的设计优化等具有重要的理论意义。1浮选中气泡生成方式1.1机械搅拌发泡机械搅拌发泡已广泛应用于矿物浮选，发泡过程如图1所示，空气被引入叶轮高速搅拌形成的负压区域，然后，空气在强烈搅拌下被剪切成微气泡。叶轮转速较高时更有利于产生微气泡，也有利于提高气泡与矿粒的碰撞及黏附概率。研究发现，机械搅拌式浮选机的叶轮类型、直径、转速和数量等对气泡的产生有着综合影响。空气泡沫层D尾矿图1机械搅拌发泡过程示意图Fig.1Schematic diagram of mechanicalstirring foaming process1.2气泡发生器发泡空气压缩机将气体保存到储气罐，然后由气泡发生器产生气泡，发泡过程如图2 所示。浮选柱的泡沫层3膨胀延伸脱离上升41一空气压缩机；2 一储气罐；3一浮选柱；4一气泡发生器。图2 发泡器产生气泡过程示意图Fig.2SSchematic diagram of bubble generationprocess of foaming machine给矿合矿空气尾矿2024年第4期气泡发生器有两种：内部气泡发生器和外部气泡发生器。与内部气泡发生器相比，外部气泡发生器具有起泡性能强、易更换、耐磨等优点，逐渐受到研究人员的青睐，成为研究的主流方向。1.3电解发泡电解发泡技术可以产生微米级气泡，在电解发泡过程中，电场可以将水电解击穿，产生直径在17105m内的微气泡（氢气泡和氧气泡)7-9。1904年，ELMORE首次提出电解浮选的概念 10 1。与浮选机机械搅拌产生的气泡相比，电解浮选产生的气泡尺寸小，有利于气泡与微细粒矿物间的碰撞及黏附，适于处理微细粒矿物。1.4超声波发泡超声波的频率在2 0 40 KHz(千赫兹)内，可以通过空化效应产生气泡 11，该技术应用于浮选领域的原理是处理溶液时产生的空化效应和Bjerknes效应，如图3所示。除此之外，超声波在矿物浮选时具有清洁、溶蚀及脱硫作用 12 。(a)H(b)OHF(c)图3超声瞬态空化(a)稳态空化(b)和李东林等：浮选体系中气泡运动特性研究进展OH矿粒氧化膜煤泥层瞬态气泡金属离子稳定气泡。浮选药剂国丽自由基51Sauter直径 13，气泡等效直径多用于描述单气泡的大小，气泡Sauter直径用来描述气泡群直径的大小。与单个气泡具有相等表面积的圆的直径，称为气泡等效直径，计算公式如式(1)所示。d。=小元4A式中,de为气泡等效直径，mm;A为气泡表面积，mm。气泡Sauter直径是描述气泡群中气泡大小的重要参数，计算公式如式（2）所示。d32=i=1式中，d32为Sauter平均直径,mm；d,为气泡等效直径，mm；N为气泡个数。与气泡直径相比，气泡体积的求解过程相对复杂，且易造成较大误差，尤其是变形较大的气泡。随着数字图像处理技术的发展和高速摄像机的更新，国内外研究人员进行了一系列的探索，使得气泡体积的求解过程变得越来越简单，误差也逐渐降低。近年来，部分学者利用重建算法来获取气泡的体积。重建算法是在气泡图像二维信息的基础上，假设沿气泡的每个截面为椭圆，然后进行尺寸标定，建立像素长度与气泡物理长度之间的关系，与将整个气泡视为球体或者椭球相比，重建算法的误差更小 14。式（3）为表示各层的椭圆方程。ai一ai(1)(2)b;-b112Bjerknes效应(c)对矿物浮选的影响Fig.3Effect of ultrasonic transient cavitation(a),steady-state cavitation(b)and Bjerkneseffect(c)on mineral flotation机械搅拌发泡、气泡发生器发泡、电解发泡以及超声波发泡是浮选过程中常用的气泡生成方式，实际应用中，不同的发泡方式可以产生不同运动特性的气泡。2浮选气泡参数根据气泡的不同特征，可以把气泡参数分为三类：形态特征参数、运动特征参数以及分布特征参数。2.1气泡形态特征参数1)气泡大小参数通常用气泡的直径和体积等参数来描述浮选体系中气泡的大小。气泡直径可分为气泡等效直径和22式中，i为沿气泡高度的某一层；和b；分别为在i层截取的长轴和短轴长度，mm。2)气泡形状参数浮选体系中涉及到气-液-固三相之间的相互作用，并且具有多尺度的特点，是一个不断变化的复杂体系，气泡形状变化复杂，为了准确描述气泡的形状，浮选及相关领域的研究人员引人圆形度 15、纵横比 16 以及气泡倾角 17 用于描述气泡的形变程度。圆形度计算公式如式（4）所示。C=2VSP式中，C为圆形度；S为气泡面积,mm；P为气泡周长，mm。C 越接近1，气泡越趋近于圆形。气泡的纵横比是指气泡的长轴与短轴之比，气泡在运动过程中，纵横比越大，气泡的变形程度越2(）(3)(4)52大，计算公式如式（5）所示。E=DD.式中，E为纵横比；D，为气泡短轴,mm；D。为气泡长轴，mm。气泡倾角的定义为气泡长轴方向与水平线之间的夹角，可以用来描述气泡的晃动和翻转的变化程度。2.2气泡运动特征参数气泡运动特征参数主要分为轨迹和速度，求解此参数之前，首先要确定气泡的质心坐标（，又），即气泡区域内（或）像素点的总和与气泡区域内像素点总和之比 18 ，计算公式如式（6)所示。MN22af(a,y)MN2Zf(a,y)通过得出的质心坐标，可以求出气泡在二维平面的速度和轨迹，在此基础上，结合相机标定技术，经过相机内外参数的获取和空间坐标系转换，可以得出气泡的三维坐标，进而得出气泡的运动轨迹及速度，空间坐标系转换过程如图4所示。P.(X,Y,Z)4YRIBZAX门P图4空间坐标转换示意图Fig.4Schematic diagram of space coordinatetransformation由图4可知,将世界坐标系Ou一XYZ（m）中的点Pu.转换到像素坐标系Op一uu（p i e l）下的点p（u,o），需经过相机坐标系O。一X.Y.Z。（m）再到图像坐标系O一y（m）的转换。世界坐标系经过刚体变换到相机坐标系，再经过透视投影到图像坐标系，最后经过二次转换到像素坐标系 19-2 0，由此可以得到气泡的三维质心坐标。将不同的质心坐标相连接，便可以得到气泡轨迹；将相邻的质心坐标相减，然后除以运动时间，由此得到气泡速度。目前，大多数学者采用一台高速摄像机对气泡参数进行求解，停留在二维空间的研究，得出的结果较为片面，为了获取更加精确的气泡参数，在此基础上，添加一台高速摄像机或者根据镜面反射原理，可有色金属（选矿部分）得到两个方向上的气泡图像，获取的气泡信息更加全面，并且可以求出气泡的三维参数，如速度、轨迹(5)以及体积等。气泡在X、Y、Z轴方向上的速度公式如(7)(9)所示。(7)(8)tV.=Zu-Z式中，（,；，）、（,t，）分别为ti和t汁时刻的气泡质心坐标。2.3气泡分布特征参数MN为了清晰的描述气泡在浮选设备内的分布情22yf(a,y)况，可以选择气含率作为一种衡量气泡分布情况的1y-1MN2Zf(a,y)C=1y=1P.(X,Y.Z)2024年第4期(9)（6)指标。气含率是指气体占浮选设备中两相或三相总体积的百分比 17 ，如式（10)所示。V=V+V式中，eg为气含率，%；V为浮选设备中液体所占的体积，mm；V.为浮选设备中气体所占的体积，mm。气含率是影响浮选效果的重要参数之一，直接决定气泡承载上浮矿粒的数量，从而决定了精矿的产率和回收率。3气泡运动特性影响因素研究现状近年来，国内外学者对浮选体系中气泡参数的研究越来越多，主要集中在气泡尺寸、轨迹、速度、形变以及气含率的研究。在研究各种因素对气泡参数影响的基础上，得到气泡运动特性的变化规律，为浮选设备的合理化放大和优化提供重要的参考。但是，目前的研究存在着较多的理想假设和一定的局限性。气泡参数的变化主要受到浮选药剂和浮选设备的影响，常见的浮选药剂主要有起泡剂、捕收剂和抑制剂，它们通过改变溶液的表面张力和黏度等因素，使得气泡参数发生变化，其中气泡的形变系数（圆形度和纵横比)变化较为明显；浮选机的叶轮转速和浮选柱气泡发生器的孔径决定气泡尺寸的大小，而充气量是影响气泡速度的重要因素之一。3.1起泡剂对气泡参数的影响起泡剂的浓度和种类对气泡参数的变化有着重要的影响。通过调节起泡剂的浓度可以改变溶液的表面张力和黏度，并因此改变气泡的尺寸，不同种类的起泡剂具有不同的CCC值（临界兼并浓度值），当(10)2024年第4期起泡剂浓度超过CCC值时，气泡尺寸基本不再发生变化 2 1。彭德强等 15 基于高速动态摄像技术研究了气泡在松油醇-乙醇液相体系中的运动行为变化，试验结果表明，气泡直径和圆形度随着松油醇浓度的增加而减小，同时，气泡直径概率呈双峰分布，气泡速度呈现出周期性变化。与添加单一药剂相比，ZHU等 2 2 研究了加人十二胺（DDA)、甲基异丁基甲醇（M I BC）、仲辛醇（2-Octonal）、D D A-M I BC 混合药剂以及DDA-2-Octonal混合药剂后的5种水溶液中气泡纵横比和上升速度的变化规律，研究表明，添加单一药剂时，气泡纵横比的大小顺序为：DDA2-OctonalMIBC；气泡上升速度的大小顺序为：MIBC2-OctonalDDA。添加混合药剂时，气泡的纵横比在加人DDA-2-Octonal混合药剂的水溶液中较大，而气泡上升速度在加入DDA-MIBC混合药剂的水溶液中较快。相较于传统的起泡剂添加方式，ZHU等 2 3 通过改变MIBC和2-Octonal的添加方式，研究了药剂在气态（药剂加热到汽化时，与空气混合后添加入水中）和液态（药剂以液态形式直接添加人水中添加方式下对气泡上升速度和精煤产率的影响。结果表明，同种药剂浓度相同时，与液态添加方式相比，气态添加方式时的气泡上升速度更快，精煤产率也较高；在液态添加方式下，气泡在MIBC溶液中的上升速度大于在2-Octonal溶液中的气泡上升速度，而在气态添加方式下，气泡在MIBC溶液和2-Octonal溶液中的上升速度较为接近。3.2捕收剂对气泡参数的影响在矿物浮选过程中，将捕收剂添加到矿浆中可以增强矿粒表面的疏水性，并且对气泡的稳定性产生影响 2 4-2 5。当矿浆中存在少量捕收剂时，捕收剂分子易于吸附到起泡剂分子的非极性基团上，疏水性增加，提高气泡稳定性。当矿浆中捕收剂较多时，更多的捕收剂分子吸附在气液界面，从而促进气泡的破碎与融合，降低气泡的稳定性 2 6 。韩继康等 2 7 利用高速摄像机和图像处理技术研究了加人阳离子捕收剂GE-609后水溶液中气泡形状和Sauter直径的变化规律，数据分析发现，随着GE-609 浓度的增加，气泡由不规则形状逐渐转变为圆形，捕收剂浓度超过2.56 mg/L时，气泡形状基本保持不变。捕收剂GE-609在抑制气泡直径方面略高于松油醇，因此，气泡Sauter直径在加人GE-609水溶液中较小。朱一民等 2 8 采用HUT气泡尺寸测李东林等：浮选体系中气泡运动特性研究进展脱离直径逐渐增加。3.4叶轮参数对气泡参数的影响机械搅拌式浮选机是常用的浮选设备之一，而叶轮的形状以及转速是调节气泡比表面积大小的重要因素 32 。费之奎等 331设计了一种新型浮选装置一喷射-搅拌自吸气浮选装置，为了研究该装置产生气泡的能力，采用控制变量法，研究了叶轮转速及吸气量变化对气泡尺寸分布和气泡 Sauter直径的影响，研究发现，叶轮转速6 10 r/min和吸气量4.0 8 L/min时是气泡Sauter直径的最小值临界交点，当小于临界转速时，气泡Sauter直径与叶轮转速呈负相关；当大53量系统研究了添加胺类捕收剂十二胺、十四胺、十六胺和癸醚胺后4种水溶液中气泡Sauter直径的变化规律。研究表明，当达到CCC值时，气泡Sauter直径由大到小依次为：十六胺 十四胺 癸醚胺 十二胺。随着药剂浓度的增加，气泡 Sauter 直径在添加十二胺和癸醚胺的水溶液中减小后基本不变；在添加十四胺和十六胺时，气泡Sauter直径呈现出先减小后增加的趋势，最后趋于稳定。3.3抑制剂对气泡参数的影响矿物浮选过程中涉及到起泡剂、捕收剂以及抑制剂之间的协同作用，一般情况下，为了达到“提质降杂”的目的，抑制剂的应用是提高浮选效率的重要途径之一。羧甲基纤维素(CMC)是多种矿物浮选中常用的一种抑制剂，XU等 2 91利用高速动态摄像技术记录了加人CMC后水溶液中气泡的运动过程，通过数字图像处理技术，获取了气泡尺寸、速度和形状等空间信息。研究结果表明,CMC溶液浓度较低时，气泡先沿直线上升，逐渐变为椭球型并加速上升，随后气泡运动轨迹左右摆动，最后气泡速度和形变呈现出规律化；CMC溶液浓度较高时，气泡一直沿直线上升,形状和速度趋于稳定状态。OSHAGHI等 30 1对气泡在CMC溶液中的上升行为做了试验研究,结果表明，气泡在上升过程分为三个阶段：开始阶段，气泡在圆形和半圆形之间转变，速度也随之减缓；然后，气泡保持椭圆形，速度暂时下降，后增至终速度；最终，气泡形状几乎不变，保持稳定状态。周宸等 31通过自主搭建的可视化气泡运动行为试验平台研究了气泡在CMC溶液中的运动过程，研究表明，气泡在CMC溶液中的上升轨迹趋于直线型，相较于常规水溶液体系中的“S”型轨迹更加稳定。随着充气量的增加，气泡脱离气孔的时间逐渐减小，而气泡等效54于临界转速时，随着叶轮转速的增加，气泡Sauter直径先呈现出增大的趋势，然后保持不变，气泡分布也更加均匀。朱宏政等 34研究了机械搅拌式浮选机的叶轮转速、吸气量和药剂浓度（2-Octonal）对气泡Sauter直径的影响，结果表明，气泡Sauter直径随着叶轮转速的增加而逐渐减小，当药剂浓度未达到CCC值时，由于气泡之间的融合，气泡Sauter直径受到叶轮转速的影响较大，当药剂浓度达到CCC值时，受到叶轮转速的影响较小。高淑玲等 35 研究了KYF型浮选机的叶轮转速、叶轮直径和叶轮离底间隙对气泡尺寸分布特征的影响。研究结果表明，叶轮转速和直径的增加以及叶轮离底间隙的减小，均可以使气泡尺寸减小，并且气泡尺寸分布愈加均匀。叶轮转速与叶轮直径及叶轮离底间隙之间存在着明显的协同交互作用，叶轮转速在30 0 40 0 r/min的工业操作范围内时，对气泡尺寸特征的调节效果更为显著，有利于提高浮选效率。3.5气泡发生器对气泡参数的影响作为浮选柱的核心部件，气泡发生器的结构特点和性能是影响气泡参数变化的因素之一，进而直接影响浮选效率。目前，气泡发生器的发展趋势向外置式和不停产更换的方向发展。旋流-静态微泡浮选柱是由中国矿业大学开发的一种新型浮选柱，它的自吸式气泡发生器安装方式为外置式，具有耐磨和易换修等优点。刘佳林36 为了解决旋流-静态微泡浮选柱中最大充气量受限于浮选柱循环量的问题，将自吸式气泡发生器改为微孔陶瓷气泡发生器，与之前相比较，空气通过微孔陶瓷可产生稳定且细小的气泡，在此基础上，探究了充气量和循环量对气含率和气泡尺寸的影响，研究发现，气含率和气泡直径随着循环量的增加呈现出减小的趋势，随着充气量的增加呈现出增大的趋势。韩继康 37 借助高速摄像机，在添加浮选药剂的条件下，研究了喷枪式气泡发生器生成的气泡参数特征，并提取了气泡发生器的孔径特征。结果表明，随着药剂浓度的增加，开始阶段，气泡Sauter直径显著减小，随后减小的趋势逐渐减缓，最后达到药剂浓度的CCC值,不再发生变化,其中药剂浓度的CCC值由低到高顺序为：仲辛醇 GE-609松油醇。气泡发生器的平均孔径为133.6 19m，50 2 0 0 m内的小孔最多，可以使得柱内气泡细小均匀。程敏等 38 研制了新型堇青石微孔气泡发泡器，并且考察了不同聚苯乙烯(PS)微球粒径对气泡发生器发泡性能的影响。结果表明，添加的微球粒径为5/10 m时，气泡有色金属（选矿部分）的平均尺寸为2 5.8 6 m，同时产生的气泡数量较多，气泡发生器的综合性能最好。3.6充气量对气泡参数的影响充气量是单位时间内充入浮选设备内的气体体积，充气量可以直接影响气泡在浮选设备中的尺寸分布，进而影响气泡与矿粒之间的矿化过程，因此，探究充气量对气泡参数的影响，显得尤为重要。梁冰等 39 考察了一种新型气泡发生器在不同充气条件下的气泡参数特征，研究表明，随着充气量增加，气泡尺寸分布逐渐变宽，微气泡数量逐渐减少，气泡直径逐渐增加。在充气量Q=4L/min时，微气泡占比较大，气泡尺寸分布也比较均匀，有利于矿物浮选。冯来宏等 40 研究了充气量和起泡剂浓度（2-Octonal)对充气式液固流化床分选区域内气泡运动行为的影响,研究结果表明，气泡 Sauter直径与药剂浓度大小呈负相关，与充气量大小呈正相关。随着充气量的逐渐增加，气泡速度加快，使得气泡的碰撞概率增加，进而导致气泡间相互融合，因此，气泡Sauter直径随之增大。张世杰等 41 研究了充气量、起泡剂种类及其用量对气泡Sauter直径的影响，结果表明，气泡尺寸分布受到充气量、起泡剂种类及其用量的综合影响。起泡剂浓度较高时，随着充气量的增加，气泡Sauter直径迅速增加；起泡剂浓度较低时,降低了充气量对气泡Sauter直径的影响，气泡Sauter直径增加的幅度减小。4纳米气泡在微细粒矿物浮选中的应用进展根据气泡尺寸的不同，可将气泡分为常规气泡、微气泡和纳米气泡 42 ，分别适用于不同粒度矿粒的浮选。其中纳米气泡是指直径小于10 0 nm的气泡，根据存在形式的不同，可分为界面纳米气泡和体相纳米气泡 43-41。纳米气泡具有尺寸小、比表面积大、疏水性强和生存周期长等优势，可克服微细粒矿物浮选过程中存在的矿物粒度小、质量轻及表面能高等问题 441，因此，在微细粒矿物浮选过程中，纳米气泡的使用不仅可提高矿物回收率，又能降低药剂用量。近年来，纳米气泡在赤铁矿、白钨矿、黑钨矿、锡石、石英、石墨、磷酸盐以及煤炭等微细粒矿物浮选中得到了广泛应用 45。徐冬林等 46 1根据水力空穴原理制备了纳米气泡，在不同浮选药剂条件下，研究了纳米气泡对赤铁矿浮选效果的影响，结果表明，纳米气泡浮选可显著提高浮选指标，同时减少药剂用量。与常规浮选相2024年第4期2024年第4期比，选用石灰作为活化剂时，纳米气泡浮选使得铁精矿的回收率大约提高了7%17%;选用捕收剂 TD-I时，纳米气泡浮选使得铁精矿的回收率大约提高了7%11%。冯其明等 47 在纳米气泡应用于微细粒白钨矿的浮选研究中提出，纳米气泡在油酸钠溶液中具有很强的稳定性，能够存在1小时以上；由于纳米气泡促进了微细粒矿物与气泡的矿化，微细粒白钨矿的浮选效率和回收率也随之增加。马芳源 48 针对细粒石墨回收率低和浮选流程长等问题，研究了纳米气泡对细粒石墨浮选过程的影响，研究结果表明，相较于传统的浮选工艺，磨矿和浮选段数减少至三段，精矿品位和回收率分别提高了0.2 和14.7 3个百分点，并且减少了药剂用量。TAGHAVI等 49对比了浮选柱和浮选机两种浮选工艺对磷酸盐浮选过程的影响，研究发现，与纳米气泡不存在的情况相比，应用了纳米气泡后磷酸盐的回收率在浮选机工艺流程和浮选柱工艺流程下分别提高了11.36 和8.52个百分点。雷汪 50 1进行了低灰煤浮选和高岭土夹带浮选试验，研究表明，相较于常规浮选，纳米气泡浮选低灰煤时的浮选速率更高，可燃体的回收率也更高。常规浮选体系和纳米气泡浮选体系中的夹带因子分别为0.6 7 7 和0.8 16，由此说明，纳米气泡促进了高岭土夹带，使得纳米气泡浮选体系中高岭土夹带回收率更高。5结论与展望1）了解每一种气泡参数测量方法的适用条件及局限性，以将其准确地应用于研究中，这仍是现阶段气泡运动特性研究中需重点考虑的问题。除此之外，传统的测量方法大多数情况下得到是气泡的二维信息，不能获取气泡的三维空间位置，如何实现气泡的三维测量将成为今后研究的热点。2)作为浮选体系中“运输”矿物颗粒的载体，气泡的运动特性直接影响着浮选指标的好坏。然而，目前的研究主要集中在静止的溶液体系中，对于实际浮选环境中气泡运动行为的研究较少，因此，应该从更深层次研究气液固三相浮选体系中气泡的运动特性及气泡矿化过程，与实际生产相衔接。3)虽然纳米气泡在微细粒矿物浮选中得到了广泛应用，但在实际工业应用中仍然存在大量的技术问题，另外，生成优良纳米气泡困难和纳米气泡生成装置耗能高的问题也尚未解决，如何研发出低成本和高性能的新设备仍是现阶段面临的重点问题。李东林等：浮选体系中气泡运动特性研究进展2016,171(9),206-218.5TDNA B,TMAT C,PTH D,et al.Selective flotationseparation of ABS/PC from ESR plastic wastesmixturesassistedbyultrasoniccatalyst/H,Oz-ScienceDirectJ.Journal of Environmental ChemicalEngineering,2019,7(5):103-114.6王宾，蒋昊.浮选柱的研究与应用。中国有色金属学报,2 0 2 1,31(4):10 2 7-10 41.WANG Bin,JIANG Hao.Research and application offlotation columnJJ.The Chinese Journal of NonferrousMetals,2021,31(4):1027-1041.7 童志明，江南，韦树霞，等.电化学水处理体系中气泡特征行为研究进展 J.应用化工，2 0 2 0，49（12）：3150-3154,3161.TONG Zhiming,JIANG Nan,WEI Shuxia,et al.Research progress of bubble characteristic behavior inelectrochemical water treatment system J.AppliedChemical,2020,49(12):3150-3154,3161.8 JIMENEZ C,TALAVERA B,SAEZ C,et al.Study ofthe production of hydrogen bubbles at low currentdensities for electroflotation processes J.Journal ofChemical Technology&Biotechnology,2010,85(10):1368-1373.【9 TADESSE B,ALBIJANIC B,MAKUEI F,et al.Recovery of fine and ultrafine mineral particles byelectroflotation:a review JJ.Mineral Processing andExtractive Metallurgy Review,2018,40(2):108-122.10董继发，方建军，张铃，等.电解浮选技术在选矿及废水处理中的研究进展 J.矿产保护与利用，2 0 2 0，40（4）：146-151.DONG Jifa,FANG Jianjun,ZHANG Ling,et al.55参考文献1 SANTO C E,VILAR V J,BOTELHOET C M S,et al.Optimization of coagulation-flocculation and flotationparameters for the treatment of a petroleum refineryeffluent from a Portuguese plant J.C 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