CN105954158A - 颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置及方法，包括漏斗微移模块、气泡产生调节模块、气泡微移装置、入料定位漏斗、观察室、长焦摄像机、摄像机移动工作台、光源、底座、第一安装板、第二安装板，漏斗微移模块安装在第一安装板上，入料定位漏斗固定在漏斗微移装置上，入料定位漏斗底部位于观察室内，观察室位于气泡微移装置上，气泡微移装置安装在底座上，气泡产生调节模块安装在第二安装板上，第二安装板位于气泡微移装置右侧，光源位于底座左侧，长焦摄像机安装在摄像机移动工作台上。本装置结构合理，气泡大小精确可调，颗粒与气泡相对位置精确可调，记录清晰，为浮选理论中颗粒与气泡碰撞、吸附行为提供了研究基础。

Description

颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置及方法
技术领域
本发明涉及浮游选矿理论领域，特别是涉及一种颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置及方法。
背景技术
浮选是一种以气泡为载体，利用矿物颗粒表面性质差异分离有用矿物的技术手段。因其分选效率高、操作维护简单等优势而被广泛应用于矿物加工领域。
浮选数学模型反映了浮选输出变量、状态变量与可控变量之间的关系，将模型应用于实际浮选过程有助于提高分选效率。浮选数学模型根据形式与模型含义，分为动力学模型、浮选经验模型、总体平衡模型、以及浮选微观模型。
浮选微观模型认为，矿物浮选过程分为三个子过程，即颗粒与气泡碰撞、颗粒与气泡吸附、颗粒与气泡脱附。颗粒与气泡在矿浆中首先发生碰撞，随着颗粒在气泡表面滑落，颗粒与气泡之间的水化膜逐渐薄化、破裂，形成三相润湿周边，且随着三相润湿周边的扩展，颗粒逐渐稳定的吸附在气泡表面，矿化后的气泡在上升过程中，若受到强外力作用，颗粒将从气泡表面脱附，否则将随气泡进入泡沫层并最终进入精矿。
浮选过程是一个复杂的物理化学过程，影响浮选的因素很多，目前关于颗粒与气泡碰撞、吸附行为的研究均采用间接方法，而对于单个颗粒与气泡碰撞、吸附行为的研究因缺乏必要的装置而停滞不前，已严重阻碍了浮选理论的深入研究。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置及方法。
本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置包括漏斗微移模块(1)、气泡产生调节模块(5)、气泡微移装置(4)、入料定位漏斗(2)、观察室(3)、长焦摄像机(6)、光源(9)、摄像机移动工作台(8)、调节脚(13)。入料定位漏斗(2)通过螺丝固定在漏斗微移模块(1)上，入料定位漏斗(2)底部位于观察室(3)内，观察室(3)安装在气泡微移装置(4)上方，气泡微移装置(4)安装在底座(10)上，光源(9)安装在底座(10)左侧，长焦摄像机(6)通过连接板(7)安装在摄像机移动工作台(8)上，长焦摄像机(6)位于观察室(3)右侧。
所述漏斗微移模块(1)包括第一微分头(14)、第一直线导轨(16)、漏斗转接板(17)、第一立式直线光轴支架(15)、第二立式直线光轴支架(18)、弹簧(19)。第一微分头(14)安装在第一立式直线光轴支架(15)上，与第一直线导轨(16)左侧相接，漏斗转接板(17)通过螺丝固定在第一直线导轨(16)上方，弹簧(19)安装在第二立式直线光轴 支架(18)上，弹簧(19)与第一直线导轨(16)右侧相接。
所述气泡产生调节模块(5)包括第二微分头(20)、第一钕铁硼强磁(22)、阀门型微量进样器(26)、气管转接头(28)、气管(27)、第三立式直线光轴支架(21)、管夹(25)、第二安装板(12)、针头(29)、第二直线导轨(23)、第二钕铁硼强磁(24)。第二微分头(20)安装在第三立式直线光轴支架(21)上，第二微分头(20)通过第一钕铁硼强磁(22)与第二直线导轨(23)左侧连接，第二直线导轨(23)右侧通过第二钕铁硼强磁(24)与阀门型微量进样器(26)连接，阀门型微量进样器(26)通过管夹(25)固定在第二安装板(12)上，阀门型微量进样器(26)通过气管(27)与气管转接头(28)连接，针头(29)安装在气管转接头(28)上。
所述气泡产生调节模块(5)中的针头(29)通过橡胶塞(30)中心孔安装在观察室(3)底部。
所述底座(10)四角对称安装有调节脚(13)，可调节底座(10)水平度。
所述气泡微移装置(4)通过螺丝安装在底座(10)上。
本发明具有以下优点：装置结构合理，气泡大小精确可调，颗粒与气泡相对位置精确可调，记录清晰，安装维修简单，为颗粒与气泡碰撞、吸附行为提供了研究基础。
附图说明
附图1为本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置的三维图。
附图2为本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置的主视图。
附图3为本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置的A-A剖视图。
附图4为本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置的俯视图。
附图5为本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置的漏斗微移模块主视图。
附图6为本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置的气泡发生模块主视图。
图中：1、漏斗微移模块；2、入料定位漏斗；3、观察室；4、气泡微移装置；5、气泡产生调节模块；6、长焦摄像机；7、连接板；8、摄像机移动工作台；9、光源；10、底座；11、第一安装板；12、第二安装板；13、调节脚；14、第一微分头；15、第一立式直线光轴支架；16、第一直线导轨；17、漏斗转接板；18、第二立式直线光轴支架；19、弹簧；20、第二微分头；21、第三立式直线光轴支架；22、第一钕铁硼强磁；23、第二直线导轨；24、第二钕铁硼强磁；25、管夹；26、阀门型微量进样器；27、气管；28、气管转接头；29、针头；30、橡胶塞。
具体实施方式
本发明的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置的实施方式如附图所示。漏斗微移模 块(1)由第一微分头(14)、第一直线导轨(16)、漏斗转接板(17)、第一立式直线光轴支架(15)、第二立式直线光轴支架(18)、弹簧(19)、第一安装板(11)构成，第一微分头(14)安装在第一立式直线光轴支架(15)上，第一微分头(14)与第一直线导轨(16)左侧相接，漏斗转接板(17)通过螺丝固定在第一直线导轨(16)上方，弹簧(19)安装在第二立式直线光轴支架(18)上，弹簧(19)与第一直线导轨(16)右侧相接，漏斗微移模块(1)安装在第一安装板(11)上，第一安装板(11)通过螺丝固定在底座(10)上，入料定位漏斗(2)通过螺丝固定在漏斗转接板(17)上，入料定位漏斗(2)底部位于观察室(3)内，观察室(3)位于气泡微移装置(4)上。气泡产生调节模块(5)包括第二微分头(20)、第二直线导轨(23)、第一钕铁硼强磁(22)、第二钕铁硼强磁(24)、阀门型微量进样器(26)、气管转接头(28)、气管(27)、第三立式直线光轴支架(21)、管夹(25)、第二安装板(12)、针头(29)，第二微分头(20)安装在第三立式直线光轴支架(21)上，第二微分头(20)通过第一钕铁硼强磁(22)与第二直线导轨(23)连接，第二直线导轨(23)通过第二钕铁硼强磁(24)与阀门型微量进样器(26)连接，阀门型微量进样器(26)通过管夹(25)固定在第二安装板(12)上，阀门型微量进样器(26)通过气管(27)与气管转接头(28)连接，针头(29)安装在气管转接头(28)上，针头(29)通过橡胶塞(30)中心孔安装在观察室(3)底部。气泡产生调节模块(5)安装在第二安装板(12)上，第二安装板(12)位于气泡微移装置(4)右侧，气泡微移装置(4)安装在底座(10)上，光源(9)安装在底座(10)左侧，长焦摄像机(6)通过连接板(7)安装在摄像机移动工作台(8)上，长焦摄像机(6)位于观察室(3)右侧。
本发明的测量颗粒与气泡碰撞、吸附行为方法：将去离子水加入观察室(3)，使去离子水液面没过入料定位漏斗(2)，静置直到观察室(3)中气泡完全消失。旋转第二微分头(20)，通过第二直线导轨(23)推进阀门型微量进样器(26)，在针头(29)处产生一个气泡。调节摄像机移动工作台(8)，在电脑屏幕上找到气泡，调整长焦摄像机(6)的焦距，使气泡清晰成像，调节气泡微移装置(4)，找到气泡清晰度最佳位置。打开屏幕坐标尺，调整坐标轴与气泡相切，利用气泡微移装置(4)将气泡向左和向右移动相同的距离移动固定距离，采用屏幕坐标尺得到实际距离和像素之间的换算关系，分别拍照，通过图像处理软件将照片合成，建立标尺。旋转第二微分头(20)，调节气泡大小，得到直径符合要求的气泡。旋转第一微分头(14)，调节入料定位漏斗(2)的位置，使入料定位漏斗(2)底部位于气泡正上方。将调配好的颗粒通过入料定位漏斗(2)给入观察室(3)，记录颗粒与气泡的碰撞、吸附行为，利用自编统计计数软件得到颗粒与气泡的碰撞概率和吸附概率，提取视频每一帧图片，利用自编软件分析颗粒的当量直径、沉降末速、运动轨迹、颗粒在气泡表面滑落速度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何根据本发明技术范围所做的简单修改、变更或替换，均仍属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置，包括漏斗微移模块(1)、气泡产生调节模块(5)、气泡微移装置(4)、入料定位漏斗(2)、观察室(3)、长焦摄像机(6)、摄像机移动工作台(8)、光源(9)、底座(10)、第一安装板(11)、第二安装板(12)、调节脚(13)，漏斗微移模块(1)安装在第一安装板(11)上，入料定位漏斗(2)通过螺丝固定在漏斗微移模块(1)上，入料定位漏斗(2)底部位于观察室(3)内，观察室(3)位于气泡微移装置(4)上，气泡产生调节模块(5)安装在第二安装板(12)上，第二安装板(12)位于气泡微移装置(4)右侧，气泡微移装置(4)安装在底座(10)上，光源(9)安装在底座(10)左侧，长焦摄像机(6)通过连接板(7)安装在摄像机移动工作台(8)上，长焦摄像机(6)位于观察室(3)右侧。
2.根据权利要求1所述的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置，其特征在于，所述漏斗微移模块(1)包括第一微分头(14)、第一直线导轨(16)、漏斗转接板(17)、第一立式直线光轴支架(15)、第二立式直线光轴支架(18)、弹簧(19)、第一安装板(11)，第一微分头(14)安装在第一立式直线光轴支架(15)上，第一微分头(14)与第一直线导轨(16)左侧相接，漏斗转接板(17)通过螺丝固定在第一直线导轨(16)上方，弹簧(19)安装在第二立式直线光轴支架(18)上，弹簧(19)与第一直线导轨(16)右侧相接。
3.根据权利要求1所述的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置，其特征在于，所述气泡产生调节模块(5)包括第二微分头(20)、第二直线导轨(23)、阀门型微量进样器(26)、气管(27)、气管转接头(28)、第三立式直线光轴支架(21)、管夹(25)、针头(29)、第二安装板(13)、第一钕铁硼强磁(22)、第二钕铁硼强磁(24)，第二微分头(20)安装在第三立式直线光轴支架(21)上，第二微分头(20)通过第一钕铁硼强磁(22)与第二直线导轨(23)左侧连接，第二直线导轨(23)右侧通过第二钕铁硼强磁(24)与阀门型微量进样器(26)连接，阀门型微量进样器(26)通过管夹(25)固定在第二安装板(12)上，阀门型微量进样器(26)通过气管(27)与气管转接头(28)连接，针头(29)安装在气管转接头(28)上。
4.根据权利要求1所述的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量装置，其特征在于，气泡产生调节模块(5)中的针头(29)通过橡胶塞(30)中心孔安装在观察室(3)底部。
5.一种如权利要求1所述的颗粒与气泡碰撞、吸附行为测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.利用气泡产生调节模块(5)产生气泡，调节摄像机移动工作台(8)，在电脑屏幕上找到气泡；
B.调整长焦摄像机(6)的焦距，使气泡清晰成像，利用气泡微移装置(4)，找到气泡清晰度最佳位置；
C.利用气泡微移装置(4)使气泡向左和向右移动相同的距离，分别拍照，利用图像处理软件将照片合成，建立标尺，利用屏幕坐标尺得到实际距离和像素之间的换算关系；
D.通过气泡产生调节模块(5)，调节气泡大小，得到直径符合要求的气泡；
E.利用漏斗微移模块(1)将入料定位漏斗(2)底部移至气泡正上方；
F.将调配好的颗粒通过入料定位漏斗(2)给入观察室(3)，记录颗粒与气泡的碰撞、吸附行为；
G.利用自编统计计数软件得到颗粒与气泡的碰撞概率和吸附概率；
H.提取视频每一帧图片，利用自编软件分析颗粒的当量直径、沉降末速、运动轨迹、颗粒在气泡表面滑落速度。
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