CN203733397U - 浮选气泡矿化过程教学实验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种浮选气泡矿化过程教学实验平台，属于矿物加工工程技术领域。主要解决现有的浮选课堂教学因缺乏实验平台而导致学生难以理解气泡矿化机理，严重影响教学质量等问题。本实用新型的特征在于：包括微量注射器、乳胶管、不锈钢毛细管、加料器、加料管、高速摄像机、透明水槽、支架和十字夹，乳胶管与微量注射器和不锈钢毛细管连接，加料器与加料管连接，微量注射器、不锈钢毛细管、加料器和加料管分别用十字夹固定在支架上，不锈钢毛细管放置于透明水槽内，不锈钢毛细管的出口与加料管的出口垂直正对。本实用新型具有可视化、低成本、可操控、兼具基础性和创新性等优点，适用于浮选课堂教学和浮选创新性实验研究。
Description
技术领域
本实用新型属于矿物加工工程技术领域，涉及一种实验平台，更进一步涉及一种浮选气泡矿化过程教学实验平台。
背景技术
浮选是利用矿物表面的物理化学性质差异选别矿物颗粒的过程，是应用最广泛的选矿方法，作为矿物分选的工业化应用已有100多年的历史，几乎所有的矿石都可用浮选分选。因此，浮选是高校矿物加工工程专业的主干必修课程之一。浮选时各种矿粒对气泡选择性粘附是矿粒、水、气泡所组成的三相界面间的物理化学性质所决定，浮选质量的优劣主要取决于矿粒在气泡表面的粘附程度，即气泡的矿化程度。气泡的矿化过程是浮选的重要环节，代表浮选的机理，也是浮选课程教学的重点，但是，不论是本科生教学还是研究生教学，目前对于气泡矿化过程的课堂教学只停留在理论知识的讲解和分析上，看不到实际的发生过程，由于缺乏学生进行气泡矿化过程的实验条件和环境，严重影响了教学的质量和效果，不利于培养学生的观察能力、实际动手能力和创新思维能力。
发明内容
针对上述教学环节存在的问题，本实用新型的目的是提供一种可视化、低成本、可操控、兼具基础性和创新性的浮选气泡矿化过程教学实验平台。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：浮选气泡矿化过程教学实验平台，其特征是：包括微量注射器、乳胶管、不锈钢毛细管、加料器、加料管、高速摄像机、透明水槽、支架和十字夹，乳胶管与微量注射器和不锈钢毛细管连接，加料器与加料管连接，微量注射器、不锈钢毛细管、加料器和加料管分别用十字夹固定在支架上，不锈钢毛细管放置于透明水槽内，不锈钢毛细管的出口与加料管的出口垂直正对。
所述的透明水槽的材质为透明无色玻璃，实验时加入适量的清水，将不锈钢毛细管的出口浸没在水中，透明水槽的下部安装有水龙头，以在实验结束后将水放掉。
微量注射器、乳胶管和不锈钢毛细管用于产生气泡，产生的气泡位于不锈钢毛细管的出口，特殊的喷嘴可以保证气泡的稳定，推动微量注射器活塞可以调节气泡的大小，加入微量的起泡剂能产生单个气泡和气泡群。
加料器用于控制加入矿物颗粒的数量，根据实验目的，可以在单个气泡上粘附一个或多个矿物颗粒，也可以在气泡群上粘附矿物颗粒，粘附了矿物颗粒的气泡随着气泡直径的增加，浮力增大，最终会上浮，形成矿化气泡。由于气泡具有疏水性，只有具有疏水性的矿物表面才能粘附到气泡上，所以，在实验前，首先需要对实验用的矿物颗粒进行疏水化处理，同时为了防止颗粒刺破气泡，必须选择表面光滑且没有明显棱角的矿物颗粒。
高速摄像机用十字夹固定于支架上，调整十字夹，上下移动高速摄像机，使镜头的水平中心线对准不锈钢毛细管的出口喷嘴。
本实用新型浮选气泡矿化过程教学实验平台的实验基本步骤为：
(1) 在水槽中加入三分之二槽高的清水，将不锈钢毛细管浸没在清水中；
(2) 调整加料管，使其出口正好与不锈钢毛细管的出口喷嘴垂直相对；
(3) 调整高速摄像机的高度，使镜头水平中心线对准不锈钢毛细管的出口喷嘴；
(4) 将预先疏水化处理的矿物颗粒放入加料器；
(5) 用清洗干净后的微量注射器通过乳胶管注0.5毫升的起泡剂入不锈钢毛细管中，将另一干净的微量注射器的活塞往外拉出三分之二的行程，固定并连接好乳胶管；
(6) 启动高速摄像机开始录像；
(7) 非常缓慢推进微量注射器活塞，观察不锈钢毛细管出口喷嘴处出现的气泡，当直径达到3毫米左右时停止推进微量注射器；
(8) 缓慢旋转给料阀，使矿物颗粒沿给料管下落，并与气泡碰撞、接触；
(9) 再次推进微量注射器活塞，气泡脱离喷嘴，并产生新的气泡，当气泡浮力大于团泡总重力时，气泡上浮，完成气泡的矿化过程。
附图说明
图1为浮选气泡矿化过程教学实验平台示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。
图1为浮选气泡矿化过程教学实验平台，其特征是：包括微量注射器1、乳胶管2、不锈钢毛细管3、加料器4、加料管5、透明水槽6、高速摄像机7、支架13、支架14、支架15和十字夹8、十字夹9、十字夹10、十字夹11、十字夹12，乳胶管2与微量注射器1和不锈钢毛细管3连接，加料器4与加料管5连接，微量注射器1、不锈钢毛细管3、加料器4和加料管5分别用十字夹8、9、10、11固定在支架13和14上，不锈钢毛细管3放置于透明水槽6内，不锈钢毛细管3的出口与加料管5的出口垂直正对。
所述的透明水槽6的材质为透明无色玻璃，实验时加入适量的清水，将不锈钢毛细管3的出口浸没在水中，透明水槽6的下部安装有水龙头，以在实验结束后将水放掉。
微量注射器1、乳胶管2和不锈钢毛细管3用于产生气泡，产生的气泡位于不锈钢毛细管3的出口，特殊的喷嘴可以保证气泡的稳定，推动微量注射器1活塞可以调节气泡的大小，加入微量的起泡剂能产生单个气泡或者气泡群。
加料器4用于控制加入矿物颗粒的数量，根据实验目的，可以在单个气泡上粘附一个或多个矿物颗粒，也可以在气泡群上粘附矿物颗粒，粘附了矿物颗粒的气泡随着气泡直径的增加，浮力增大，最终会上浮，形成矿化气泡。由于气泡具有疏水性，只有具有疏水性的矿物表面才能粘附到气泡上，所以，在实验前，首先需要对实验用的矿物颗粒进行疏水化处理，同时为了防止颗粒刺破气泡，必须选择表面光滑且没有明显棱角的矿物颗粒。
高速摄像机7用十字夹12固定于支架15上，调整十字夹12，上下移动高速摄像机7，使镜头的水平中心线对准不锈钢毛细管的出口喷嘴。
本实用新型浮选气泡矿化过程教学实验平台可以进行以下实验：
(1) 单个微泡或微泡群产生实验；观察微泡形成过程，研究起泡剂的作用机理、微泡形成机理；
(2) 颗粒与气泡的碰撞实验；观察颗粒与气泡的碰撞过程，特别是颗粒与气泡接触前后气泡发生的形变。颗粒表面存在水化膜，在接触过程中，水化膜的厚度和形态会发生变化，气泡最终吸附在矿物颗粒疏水性的表面；
(3) 颗粒与颗粒碰撞实验；可以分别做亲水性颗粒之间、疏水性颗粒之间、亲水性与疏水性颗粒之间的接触与碰撞实验；
(4) 气泡矿化过程实验；矿化过程包括气泡形成、颗粒与气泡接触、碰撞与粘附、矿化气泡上浮三个过程，可以观察和研究气泡的强度、直径、稳定性及粘性等参数的影响因素。
为进行以上实验，本实用新型浮选气泡矿化过程教学实验平台的实验基本步骤为：
(1) 在水槽6中加入三分之二槽高的清水，将不锈钢毛细管6浸没在清水中；
(2) 调整加料管5，使其出口正好与不锈钢毛细管3的出口喷嘴垂直相对；
(3) 调整高速摄像机7的高度，使镜头水平中心线对准不锈钢毛细管3的出口喷嘴；
(4) 将预先疏水化处理的矿物颗粒放入加料器4；
(5) 用清洗干净后的微量注射器1通过乳胶管2注0.5毫升的起泡剂入不锈钢毛细管3中，将另一干净的微量注射器的活塞往外拉出三分之二的行程，固定并连接好乳胶管2；
(6) 启动高速摄像机7开始录像；
(7) 非常缓慢推进微量注射器活塞，观察不锈钢毛细管3出口喷嘴处出现的气泡，当直径达到3毫米左右时停止推进微量注射器；
(8) 缓慢旋转给料阀，使矿物颗粒沿给料管下落，并与气泡碰撞、接触；
(9) 再次推进微量注射器活塞，气泡脱离喷嘴，并产生新的气泡，当气泡浮力大于团泡总重力时，气泡上浮，完成气泡的矿化过程。
根据实验内容和目的可以调整以上实验基本步骤，借助高速摄影机7观察气泡的形成、变化、与颗粒的接触、碰撞、以及气泡上浮等现象与过程，帮助理解在浮选过程中气泡矿化的过程和机理，并有助于提高学生的观察能力和动手能力。
本文中所描述的具体实施例只是对本实用新型精神作举例说明，本实用新型所属技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (1)
1.一种浮选气泡矿化过程教学实验平台，其特征在于：包括微量注射器、乳胶管、不锈钢毛细管、加料器、加料管、高速摄像机、透明水槽、支架和十字夹，乳胶管与微量注射器和不锈钢毛细管连接，加料器与加料管连接，微量注射器、不锈钢毛细管、加料器和加料管分别用十字夹固定在支架上，不锈钢毛细管放置于透明水槽内，不锈钢毛细管的出口与加料管的出口垂直正对。
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