CN105842243A - 基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置及方法 - Google Patents

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王军超
邓丽君
曹亦俊
冉进财
张海军
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Abstract

一种基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置及方法，适用于矿物浮选领域的起泡剂性能评价。它包括双通道注射泵、微移平台、光源、气泡发生槽、摄像机及数据处理系统，其中微移平台由移动架、滑动块、固定块和控制器组成，滑动块和移动块上分别垂直固定毛细管，双通道注射泵通过导管和毛细管连通，毛细管的前端浸没在气泡发生槽内，配置不同种类和浓度的起泡剂溶液放置于发生槽后，在毛细管路上两个直径相同的相邻气泡，控制滑动块微移使两个气泡相互接触并兼并，记录获得气泡兼并的时间。其结构简单，使用方便，通过两个相邻气泡产生和兼并过程的精密控制，实现气泡兼并时间的精确测量，从微观角度来评价起泡剂抑制气泡兼并的能力。

Description

基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置及方法
技术领域
本发明涉及一种起泡剂性能评价装置及方法，尤其适用于矿物浮选领域的起泡剂性能评价中使用的基于气泡尺寸和泡沫稳定性调控的浮选起泡剂性能评价。
背景技术
浮选是矿产资源处理过程中应用最为广泛的矿物富集方法，它是借助于矿物颗粒之间的界面性质差异而实现分离的。在浮选过程中，具有疏水性质的目的矿物可有效粘附在气泡上，并随气泡一起升浮至泡沫层，作为精矿排出；疏水性较差的非目的矿物则不能被气泡捕获，留在矿浆中作为尾矿排出。浮选过程中的气泡尺寸及其稳定性是影响气泡-颗粒间矿化效率的重要因素，一般而言，对气泡性质的调控通过添加起泡剂来实现，这也是矿物浮选的必要环节。不同矿物的浮选过程对气泡性质也具有不同的要求，因此，起泡剂的性能评价一直是不同类型矿石浮选时起泡剂选择的重要依据。
传统的起泡剂性能评价方法以起泡剂溶液所产生的泡沫的宏观稳定性(泡沫半衰期、泡沫高度等)表征为主。而泡沫是由无数个气泡相互挤压堆积形成的物质体系，相邻气泡之间的兼并行为是最终影响泡沫宏观稳定性的本质要素。
中国专利201210481843.9公开了一种测试起泡剂性能的装置及其测试方法，装置主要包括泡沫仪管及与之连通的滴液管，泡沫仪管连通有水浴装置，并通过上导管与下导管与泡沫仪管的上部和下部联通；其方法是将滴液管和泡沫仪管中装满已配制好的起泡剂溶液，使滴液管中的溶液自泡沫仪管上部自由流下，冲击底部溶液后产生泡沫，将滴液管中溶液流完瞬间的泡沫高度作为起泡剂气泡能力的量度，并立即以秒表计时，将一定时间后的泡沫高度作为泡沫稳定性的量度。
中国专利201010550854.9公开了一种评价起泡剂性能方法，包括在量杯中加入起泡剂溶液、高速搅拌、读取泡沫体积、测出从泡沫中析出50ml液体所需要的时间等步骤。
中国专利201010550864.2公开了一种起泡剂性能的新型检测方法，包括装入配好的起泡剂溶液，测量出泡沫体积和半衰期、重复步骤测出多组数据求平均值等步骤。
中国专利201210215271.X公开了一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置及方法，其技术方案是：采用气流法产生泡沫，充入设定气量后停止充气，记录泡沫体积，表征起泡剂的起泡能力，同时开始计时，泡沫析出起泡剂溶液一般液体的时间为泡沫的半衰期，表征泡沫的稳定性；重复按设定流量持续充气，持续产生泡沫，使泡沫经回压阀流出，在出口用量筒计量泡沫携带出液体的量，充入气体总量达到设定量后，停止充气，计量出口泡沫携带出的液体量，表征泡沫的携液能力。
上述技术方法并未从气泡兼并的角度来评价起泡剂的性能，而泡沫衰变过程中的气泡兼并行为才是决定泡沫宏观稳定性的根本要素。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单，稳定性好，测试效果好，使用方便的基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置及方法。
为实现上述目的，本发明的基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置，它包括双通道注射泵、微移平台、光源、气泡发生槽、摄像机及数据处理系统；所述的微移平台包括底座和设在底座上的移动架，移动架上分别设有通过电机驱动的滑动块和固定块，底座上设有与滑动块电机相连接的控制器控制器控制滑动块在移动架移动；所述滑动块和固定块上分别固定有输出端伸入气泡发生槽的毛细管，所述气泡发生槽为透明容器，两根毛细管的端口深入气泡发生槽2cm，通过控制器控制滑动块在移动架上左右移动，从而调节两根毛细管产生的气泡间距离；双通道注射泵的两个输出导管分别与两根毛细管的输入端相连接，所述光源设置在气泡发生槽一侧，摄像机设置在气泡发生槽的另一侧与光源对应，摄像机通过线路与数据处理系统相连接。所述的数据处理系统为PC电脑；所述的摄像机为高速摄像机，拍摄速度不少于500帧/秒。
一种基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价方法，包括如下步骤：
a.首先在气泡发生槽内注入起泡剂溶液，起泡剂溶液的液面没过毛细管端口上方1～1.5cm；
b.开启双通道注射泵和光源，使光线透过气泡发生槽，双通道注射泵通过两根导管输出气体，控制输出气体在两根毛细管端口产生尺寸相等的气泡：
c.通过控制器控制电机驱动滑动块在移动架上移动，从而调整两个分别稳定在两根毛细管上的气泡之间的距离，并最终使两相邻气泡以相切的方式接触；
d.等待两根毛细管上的两相邻气泡接触至兼并，并利用光源辅助摄像机记录两相邻气泡从开始接触至完成兼并所经历过程的影像；
e.利用数据处理系统对摄像机所摄图像采用逐帧分析的方法得出两个气泡从开始接触到兼并完成所经历的时间，即为兼并时间。
f.根据兼并时间的大小判断起泡剂的稳泡性能：兼并时间越长，起泡剂对气泡兼并的抑制能力越强，则判断起泡剂的稳泡性能就越好。
有益效果：1.通过光源和摄像机记录两相邻气泡兼并的过程，并通过直接观测和时间分析来评价起泡剂抑制气泡兼并的能力，进而表征浮选起泡剂性能，方法简单直观，便于观察；2.评价装置结构简单，使用方便，自动化程度高。
附图说明
图1为发明基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置的结构框图；
图2为两种典型浮选起泡剂的兼并时间随浓度的变化情况。
图中：1—双通道注射泵，2-1—移动架，2-2—滑动块，2-3—固定块，2-4—控制器，3—光源，4—气泡发生槽，5—摄像机，6—数据处理系统，7—毛细管，8—导管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明:
如图1所示，本发明的基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置，其特征在于：它包括双通道注射泵1、微移平台2、光源3、气泡发生槽4、摄像机5及数据处理系统6，所述的摄像机为高速摄像机，拍摄速度不少于500帧/秒，所述的数据处理系统6为PC电脑；所述的微移平台2包括底座和设在底座上的移动架2-1，移动架2-1上分别设有通过电机驱动的滑动块2-2和固定块2-3，底座上设有与滑动块2-2电机相连接的控制器2-4控制器2-4控制滑动块2-2在移动架2-1移动；所述滑动块2-2和固定块2-3上分别固定有输出端伸入气泡发生槽4的毛细管7，所述气泡发生槽4为透明容器，两根毛细管7的端口深入气泡发生槽2cm，通过控制器2-4控制滑动块2-2在移动架2-1上左右移动，从而调节两根毛细管7产生的气泡间距离；双通道注射泵1的两个输出导管8分别与两根毛细管7的输入端相连接，所述光源3设置在气泡发生槽4一侧，摄像机5设置在气泡发生槽4的另一侧与光源3对应，摄像机5通过线路与数据处理系统6相连接。
一种基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价方法，包括如下步骤：
a.首先在气泡发生槽4内注入起泡剂溶液，起泡剂溶液的液面没过毛细管7端口上方1～1.5cm；
b.开启双通道注射泵1和光源3，使光线透过气泡发生槽4，双通道注射泵1通过两根导管8输出气体，控制输出气体在两根毛细管7端口产生尺寸相等的气泡，所述的毛细管7端口产生的气泡尺寸为1～3mm；
c.通过控制器2-4控制电机驱动滑动块2-2在移动架2-1上移动，从而调整两个分别稳定在两根毛细管7上的气泡之间的距离，并最终使两相邻气泡以相切的方式接触；
d.等待两根毛细管7上的两相邻气泡接触至兼并，并利用光源3辅助摄像机5记录两相邻气泡从开始以相切的方式接触至兼并完成所经历过程的影像；
e.利用数据处理系统6对摄像机5所摄图像采用逐帧分析的方法得出两个气泡从开始接触到兼并完成所经历的时间，即为兼并时间。
f.根据兼并时间的大小判断起泡剂的稳泡性能：兼并时间越长，起泡剂对气泡兼并的抑制能力越强，则判断起泡剂的稳泡性能就越好。
如图2所示，在室温20摄氏度条件下，测试甲基异丁基甲醇和仲辛醇溶液的气泡兼并时间随起泡剂浓度的变化情况，图中横坐标为起泡剂浓度，纵坐标为气泡兼并时间，由图2可以看出，一定范围内，随着起泡剂浓度的增大，气泡的兼并时间逐渐延长，这表明增加起泡剂用量，溶液对气泡的抑制能力增强，在实际应用中表现为：起泡剂浓度增大，气泡的平均尺寸减小，由图2还可以看出，在相似浓度条件下，仲辛醇溶液的气泡兼并时间明显高于甲基异丁基甲醇，这表明仲辛醇抑制气泡兼并的能力优于甲基异丁基甲醇，这为浮选起泡剂的筛选提供了试验依据。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置，其特征在于：它包括双通道注射泵(1)、微移平台(2)、光源(3)、气泡发生槽(4)、摄像机(5)及数据处理系统(6)；所述的微移平台(2)包括底座和设在底座上的移动架(2-1)，移动架(2-1)上分别设有通过电机驱动的滑动块(2-2)和固定块(2-3)，底座上设有与滑动块(2-2)电机相连接的控制器(2-4)，控制器(2-4)控制滑动块(2-2)在移动架(2-1)移动；所述滑动块(2-2)和固定块(2-3)上分别固定有输出端伸入气泡发生槽(4)的毛细管(7)，所述气泡发生槽(4)为透明容器，两根毛细管(7)的端口深入气泡发生槽2cm，通过控制器(2-4)控制滑动块(2-2)在移动架(2-1)上左右移动，从而调节两根毛细管(7)产生的气泡间距离；双通道注射泵(1)的两个输出导管(8)分别与两根毛细管(7)的输入端相连接，所述光源(3)设置在气泡发生槽(4)一侧，摄像机(5)设置在气泡发生槽(4)的另一侧与光源(3)对应，摄像机(5)通过线路与数据处理系统(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置，其特征在于：所述的数据处理系统(6)为PC电脑。
3.根据权利要求1所述的基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价装置，其特征在于：所述的摄像机为高速摄像机，拍摄速度不少于500帧/秒。
4.一种使用权利要求1所述装置的基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价方法，其特征在于包括如下步骤：
a.首先在气泡发生槽(4)内注入起泡剂溶液，起泡剂溶液的液面没过毛细管(7)端口上方1～1.5cm；
b.开启双通道注射泵(1)和光源(3)，使光线透过气泡发生槽(4)，双通道注射泵(1)通过两根导管(8)输出气体，控制输出气体在两根毛细管(7)端口产生尺寸相等的气泡；
c.通过控制器(2-4)控制电机驱动滑动块(2-2)在移动架(2-1)上移动，从而调整两个分别稳定在两根毛细管(7)上的气泡之间的距离，并最终使两相邻气泡以相切的方式接触；
d.等待两根毛细管(7)上的两相邻气泡接触至兼并，并利用光源(3)辅助摄像机(5)记录两相邻气泡从开始接触至完成兼并所经历过程的影像；
e.利用数据处理系统(6)对摄像机(5)所摄图像采用逐帧分析的方法得出两个气泡从开始接触到兼并完成所经历的时间，即为兼并时间。
f.根据兼并时间的大小判断起泡剂的稳泡性能：兼并时间越长，起泡剂对气泡兼并的抑制能力越强，则判断起泡剂的稳泡性能就越好。
5.根据权利要求4所述的基于气泡兼并时间测试的起泡剂性能评价方法，其特征在于：所述的毛细管(7)端口产生的气泡直径为1～3mm，且两根毛细管(7)产生的气泡尺寸大小相等。
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