CN105021231A - 一种浮选运动气泡特征观测实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮选运动气泡特征观测实验装置及方法，该装置包括一个透明的气泡观测器、搅拌桶，搅拌桶通过给料泵及管路与位于气泡观测器中上部的入料口连接，位于气泡观测器下部的出料口通过出料泵及管路与搅拌桶连接；所述气泡观测器底部设置具有微孔陶瓷的气室，气室通过三通接头、阀门及气体流量计连接有空气压缩机，垂直正对于气泡观测器的两侧分别放置有光源和高速摄像机，高速摄像机通过数据线连接计算机，计算机安装有气泡图像分析软件。本发明有效解决了浮选气泡运动特征难以准确测量的问题，具有可视化、结构简单、操作简便和运行成本低等优点，可广泛应用于浮选实验室试验，也可用于浮选课堂教学。

Description

一种浮选运动气泡特征观测实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其是一种属于矿物浮选技术领域的浮选气泡运动特征观测实验装置及方法。

背景技术

随着矿产资源的大规模开发利用，难选细粒矿物比例急剧增加，细粒矿物分选问题进一步凸显。浮选是细粒和微细粒矿物分选最常用的方法，它是利用矿物表面疏水性使矿浆中的运动气泡选择性捕集目的矿物的过程。因此，气泡在矿物浮选中发挥着重要作用，气泡尺寸、形状、速度以及气泡兼并和破裂行为等运动特征直接影响着浮选速效果的好坏。然而，由于浮选环境的复杂性以及气泡运动的无序性和随机性，目前还没有专门针对浮选气泡运动特征进行观测的装置，导致人们对浮选气泡认识的缺乏，严重影响了浮选气泡的有效调控，不利于浮选指标的稳定。因此开发一种可视化、操作简便、运行成本低的浮选气泡运动特征观测实验装置就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种具有可视化、结构简单、操作简便、运行成本低的浮选气泡运动特征观测实验装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种浮选运动气泡特征观测实验装置，包括一个透明的气泡观测器、搅拌桶，搅拌桶通过给料泵及管路与位于气泡观测器中上部的入料口连接，位于气泡观测器下部的出料口通过出料泵及管路与搅拌桶连接；所述气泡观测器底部设置具有微孔陶瓷的气室，气室通过三通接头、阀门及气体流量计连接有空气压缩机，垂直正对于气泡观测器的两侧分别放置有光源和高速摄像机，高速摄像机通过数据线连接计算机，计算机安装有气泡图像分析软件。

进一步的，所述气泡观测器包括观察窗，所述观察窗为矩形柱状结构，由观察窗倾斜段和观察窗垂直段上下两部分组成，观察窗倾斜段的上部设置入料口，观察窗垂直段的下部设置出料口。

进一步的，所述观察窗倾斜段的倾角为15度。

进一步的，所述观察窗的底部通过法兰与气室连接，其连接处设置有微孔陶瓷。

进一步的，所述气室中部两侧各设置有一个进气口，气室下部设置有一个排料阀。

进一步的，所述气泡观测器的材质为透明有机玻璃材料。

进一步的，所述气室设置于底座上。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述装置的浮选运动气泡特征观测实验方法，其技术方案是：

一种浮选运动气泡特征观测实验方法，包括如下步骤：

(1)在搅拌桶加入水和起泡剂混合均匀；

(2)开启给料泵将物料给入气泡观测器，当液位达到气泡观测器高度的三分之二时，出料泵开始工作，调节出料泵转速使气泡观测器液位保持稳定，出料泵排出的物料返回搅拌桶，通过调整给料泵和出料泵的转速控制液位；

(3)开启空气压缩机，并同时调节阀门和气体流量计，保持设定的气体流量；

(4)调整光源和高速摄像机的高度至指定位置，使光源和高速摄像机垂直正对于气泡观测器两侧；

(5)开启光源和高速摄像机记录气泡运动图像；

(6)重复步骤(5)，经过多次实验后，利用计算机的图像处理软件分析气泡运动图像，得到不同条件下的气泡运动特征；

(7)实验结束后，关闭光源、高速摄像机、空气压缩机、给料泵，当气泡观测器内的物料排完后关闭排料泵。

本发明的有益效果是：

采用搅拌桶，便于添加药剂和调整用量，而且实现了物料的循环使用；采用微孔陶瓷、阀门、气体流量计与空气压缩机组合后，气泡观测器内可以产生大小可控的微气泡；气泡观测器采用透明有机玻璃材料制作，便于气泡观测和拍摄；采用矩形柱状结构，气泡观测器内可以产生近似平面的气泡群，同时上半部分设置为倾斜段可以避免液体返混和气泡错位，利于保证气泡运动图像拍摄效果；气泡观测器的气室采用双充气口，有利于充气均匀，同时设置了排料阀，可以排出由微孔陶瓷渗漏下来的废料；采用高速摄像记录气泡运动图像，并利用计算机图像处理软件分析气泡数据，可以方便快捷地提取气泡运动特征，提高了气泡测量精度；给料泵和出料泵转速可调，实现了对气泡观测器液位的控制。

本发明有效解决了浮选气泡运动特征难以准确测量的问题，具有可视化、结构简单、操作简便和运行成本低等优点，可广泛应用于浮选实验室试验，也可用于浮选课堂教学，对强化浮选理论知识理解和优化浮选分选效果具有重要的价值和意义。

附图说明

图1是本发明的浮选气泡运动特征观测实验装置的示意图。

图2是本发明的气泡观测器的主视图。

图3是本发明的气泡观测器的侧视图。

图中：1-搅拌桶；2-给料泵；3-气泡观测器；4-出料泵；5-三通接头；6-阀门；7-气体流量计；8-空气压缩机；9-光源；10-高速摄像机；11-计算机；31-入料口；32-观察窗；321-观察窗倾斜段；322-观察窗垂直段；33-出料口；34-微孔陶瓷；35-气室；36-进气口；37-排料阀；38-底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的浮选气泡运动特征观测实验装置包括一个透明的气泡观测器3、搅拌桶1，搅拌桶1通过给料泵2及管路与位于气泡观测器3中上部的入料口31连接，位于气泡观测器3下部的出料口33通过出料泵4及管路与搅拌桶1连接；气泡观测器3底部设置具有微孔陶瓷34的气室35，气室35通过三通接头5、阀门6及气体流量计7连接有空气压缩机8，垂直正对于气泡观测器3的两侧分别放置有光源9和高速摄像机10，高速摄像机10通过数据线连接计算机11，计算机11安装有气泡图像分析软件。

如图2所示，气泡观测器3采用透明有机玻璃材料制作，气泡观测器3包括观察窗32，观察窗32为矩形柱状结构，由观察窗倾斜段321和观察窗垂直段322上下两部分组成，观察窗倾斜段321的倾角即其与垂直方向的夹角为15度；观察窗倾斜段321的上部设置入料口31，观察窗垂直段322的下部设置出料口33。观察窗32的底部通过法兰与气室35连接，其连接处设置有微孔陶瓷34；气室35中部两侧各设置有一个进气口36，气室35下部设置有一个排料阀37，气室35设置于底座38上。

本发明的气泡观测器3通过调整给料泵2和出料泵4的转速控制液位。

本发明的实验步骤如下：

(1)在搅拌桶1加入水和起泡剂混合均匀；

(2)开启给料泵2将物料给入气泡观测器3，当液位达到气泡观测器3高度的三分之二时，出料泵4开始工作，调节出料泵4转速使气泡观测器3液位保持稳定，出料泵4排出的物料返回搅拌桶1，通过调整给料泵2和出料泵4的转速控制液位；

(3)开启空气压缩机8，并同时调节阀门6和气体流量计7，保持设定的气体流量；

(4)调整光源9和高速摄像机10的高度至指定位置，使光源9和高速摄像机10垂直正对于气泡观测器3两侧；

(5)开启光源9和高速摄像机10记录气泡运动图像；

(6)重复步骤(5)，经过多次实验后，利用计算机11的图像处理软件分析气泡运动图像，得到不同条件下的气泡运动特征；

(7)实验结束后，关闭光源9、高速摄像机10、空气压缩机8、给料泵2，当气泡观测器3内的物料排完后关闭排料泵4。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种浮选运动气泡特征观测实验装置，其特征在于：包括一个透明的气泡观测器（3）、搅拌桶（1），搅拌桶（1）通过给料泵（2）及管路与位于气泡观测器（3）中上部的入料口（31）连接，位于气泡观测器（3）下部的出料口（33）通过出料泵（4）及管路与搅拌桶（1）连接；所述气泡观测器（3）底部设置具有微孔陶瓷（34）的气室（35），气室（35）通过三通接头（5）、阀门（6）及气体流量计（7）连接有空气压缩机（8），垂直正对于气泡观测器（3）的两侧分别放置有光源（9）和高速摄像机（10），高速摄像机（10）通过数据线连接计算机（11），计算机（11）安装有气泡图像分析软件。

2.根据权利要求1所述的浮选运动气泡特征观测实验装置，其特征在于：所述气泡观测器（3）包括观察窗（32），所述观察窗（32）为矩形柱状结构，由观察窗倾斜段（321）和观察窗垂直段（322）上下两部分组成，观察窗倾斜段（321）的上部设置入料口（31），观察窗垂直段（322）的下部设置出料口（33）。

3.根据权利要求2所述的浮选运动气泡特征观测实验装置，其特征在于：观察窗倾斜段（321）的倾角为15度。

4.根据权利要求2所述的浮选运动气泡特征观测实验装置，其特征在于：所述观察窗（32）的底部通过法兰与气室（35）连接，其连接处设置有微孔陶瓷（34）。

5.根据权利要求1或4所述的浮选运动气泡特征观测实验装置，其特征在于：所述气室（35）中部两侧各设置有一个进气口（36），气室（35）下部设置有一个排料阀（37）。

6.根据权利要求5所述的浮选运动气泡特征观测实验装置，其特征在于：所述气室（35）设置于底座（38）上。

7.根据权利要求1所述的浮选运动气泡特征观测实验装置，其特征在于：所述气泡观测器（3）的材质为透明有机玻璃材料。

8.一种浮选运动气泡特征观测实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）在搅拌桶加入水和起泡剂混合均匀；

（2）开启给料泵将物料给入气泡观测器，当液位达到气泡观测器高度的三分之二时，出料泵开始工作，调节出料泵转速使气泡观测器液位保持稳定，出料泵排出的物料返回搅拌桶，通过调整给料泵和出料泵的转速控制液位；

（3）开启空气压缩机，并同时调节阀门和气体流量计，保持设定的气体流量；

（4）调整光源和高速摄像机的高度至指定位置，使光源和高速摄像机垂直正对于气泡观测器两侧；

（5）开启光源和高速摄像机记录气泡运动图像；

（6）重复步骤（5），经过多次实验后，利用计算机的图像处理软件分析气泡运动图像，得到不同条件下的气泡运动特征；

（7）实验结束后，关闭光源、高速摄像机、空气压缩机、给料泵，当气泡观测器内的物料排完后关闭排料泵。