一种浮选槽中气泡尺寸与分布信息的测定装置的制作方法

1.本发明属于矿物加工的泡沫浮选技术领域，具体涉及一种浮选槽中气泡尺寸与分布信息的测定装置。


背景技术：

2.泡沫浮选是涉及气、液、固三相界面的矿物分选领域的科学技术。浮选，是指合理的利用矿物表面的物理和化学性质，根据矿浆中各成分在药剂的作用下，对于水和气泡的亲疏性的不同，对矿物进行分类选择的过程。在浮选过程中，疏水亲气的成分就会随着气泡进入泡沫层面，形成精矿；而另一部分亲水疏气的成分则会沉入矿浆底部，随着尾矿排出。浮选的核心是通过微泡发生器产生的细小气泡进入承载着矿浆的浮选槽内，经过黏附在气泡表面上矿粒对气泡进行矿化，用气泡将厌水性矿粒从矿浆深处运到矿浆表面，并在泡沫层中使其进一步净化以提高精矿品位。由于颗粒与气泡的碰撞概率与气泡直径的平方成反比，故减少气泡直径，增加气泡的比表面不仅能增加细颗粒的捕集，对粗颗粒也同样有利。浮选设备内气泡大小由发泡器、充气速率以及起泡剂的性质及添加量等因素决定，它们不仅影响浮选速度、回收率，而且影响浮选选择性。由此可见对矿粒载体
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气泡在半微观基础上进行规律化研究，了解它们的大小、分布等特征并加以统计处理，从而获得规律性认识是提高浮选设备的功效和选矿指标的重要途径。目前针对浮选槽内气泡尺寸和分布的测量研究较少，相关测定设备和方法较匮乏。


技术实现要素：

3.针对现有技术中分离和提取金属矿物采用泡沫浮选存在的问题，本发明提供一种简便可行、操作方便、测量精度高、应用范围广的在浮选设备中捕收区内测定气泡尺寸与分布信息的装置。
4.本发明采用以下技术方案：
5.一种浮选槽中气泡尺寸与分布信息的测定装置，包括浮选槽(1)、浮选机、取样观察机构、数据存储与分析机，浮选机包括浮选机皮带罩(15)、浮选机定子(8)、浮选机转子(9)，浮选机转子(9)安装于浮选机定子(8)的中部，浮选机转子(9)与浮选机皮带罩(15)通过中心筒(24)连接，浮选机定子(8)与中心筒(24)通过连接架(25)连接，浮选机定子(8)、浮选机转子(9)位于浮选槽(1)的内部；取样观察机构安装于浮选槽(1)的顶部，取样观察机构包括取样管(2)、气泡观察舱(3)、光源(4)、相机(5)，取样管(2)的一端与气泡观察舱(3)的底部连接，取样管(2)的另一端伸入到浮选槽(1)中，气泡观察舱(3)安装有前玻璃窗(21)和后玻璃窗(22)，数据存储与分析机和相机(5)连接，相机(5)靠近前玻璃窗(21)，光源(4)靠近后玻璃窗(22)，气泡观察舱(3)安装有排气阀(6)。
6.进一步地，所述浮选槽(1)为长方体，所述浮选槽(1)的一侧的上部安装有进浆管(7)，所述浮选槽(1)与所述进浆管(7)相对的一侧的下部安装有放浆管(10)。
7.进一步地，所述浮选槽(1)的顶部的外壁安装有浮选机固定支架(11)，浮选机固定
支架(11)的顶端与浮选机皮带罩(15)的底面连接，浮选机皮带罩(15)的内部安装有浮选机皮带轮(14)、电动机皮带轮(13)，浮选机皮带轮(14)与电动机皮带轮(13)通过皮带连接，电动机皮带轮(13)连接有电动机(12)；中心筒(24)的底端与浮选机转子(9)连接，中心筒(24)的顶端与浮选机皮带轮(14)连接，连接架(25)的顶端与中心筒(24)的下部连接，连接架(25)的底端与浮选机定子(8)连接。
8.进一步地，所述浮选槽(1)的顶部安装有相机固定支架，相机固定支架包括底架和侧架(23)，底架和侧架(23)均为空心矩形框架，侧架(23)和底架的一侧连接，侧架(23)与底架之间的夹角为75
°
；底架上相对的两侧分别安装有一个气泡观察舱固定支架(18)，气泡观察舱(3)安装于两个气泡观察舱固定支架(18)之间；两个气泡观察舱固定支架(18)、侧架(23)、前玻璃窗(21)均互相平行；相机(5)安装于侧架(23)的顶部，底架上与侧架(23)相对的一侧安装有光源固定支架，光源(4)安装于光源固定支架的顶部。
9.进一步地，所述侧架(23)和所述底架通过两个75
°
支撑架(16)连接，气泡观察舱固定支架(18)与底架通过一个75
°
支撑架(16)、一个105
°
支撑架(17)连接。
10.进一步地，所述气泡观察舱(3)中安装有反光玻璃片固定支架(20)，反光玻璃片固定支架(20)的顶部安装有反光玻璃片(19)，反光玻璃片(19)与水平面的夹角为15
°
。
11.进一步地，所述排气阀(6)为排气球心阀。
12.本发明的有益技术效果：(1)采用高速ccd相机与数据信号显示器、数据存储与分析机连接，即时将拍摄捕捉到的气泡尺寸和分布信息进行显示和采集反馈，有效避免了由于信号延迟产生的气泡运动信息接收误差，提高了测量精度；(2)捕捉到拍摄到的气泡信息即时显示到数据信号显示器上，可随时观测气泡流的形状；(3)通过该装置对浮选气泡尺寸和分布信息进行测定，可结合起泡剂添加量以及浮选指标数据形成数据库，构建数据模型；模型生成后，可根据模型反推出最佳的气泡尺寸及分布信息，以达到浮选指标最优值。
附图说明
13.图1为本发明装置的结构示意图；
14.图2为本发明取样观察机构的结构示意图。
具体实施方式
15.参见图1-2，本发明的一种浮选槽中气泡尺寸与分布信息的测定装置，装置包括浮选槽1、浮选机、取样观察机构、数据存储与分析机，浮选机包括浮选机皮带罩15、浮选机定子8、浮选机转子9，浮选机转子9安装于浮选机定子8的中部，浮选机转子9与浮选机皮带罩15通过中心筒24连接，浮选机定子8与中心筒24通过连接架25连接，浮选机定子8、浮选机转子9位于浮选槽1的内部；取样观察机构安装于浮选槽1的顶部，取样观察机构包括取样管2、气泡观察舱3、光源4、相机5，取样管2的一端与气泡观察舱3的底部连接，取样管2的另一端伸入到浮选槽1中，气泡观察舱3安装有前玻璃窗21和后玻璃窗22，数据存储与分析机和相机5连接，相机5与数据信号显示器、数据存储与分析机顺序相连联合使用，实时观察检测气泡的运动变化情况。相机5靠近前玻璃窗21，光源4靠近后玻璃窗22，气泡观察舱3安装有排气阀6。相机5为高感光度的ccd相机，相机成像的照度大于等于0.00002lux；镜头为工业缩放镜头，能够对0.01到10mm之间的气泡成像。
16.浮选槽1的一侧的上部安装有进浆管7，浮选槽1与进浆管7相对的一侧的下部安装有放浆管10。优选的，浮选槽1为长方体，定义浮选槽1接近相机和镜头的侧面为观察面，其他面分别定义为背景面、左侧壁、右侧壁、底面，其中观察面和背景面使用超白玻璃，其它面使用pvc聚氯乙烯。背景面覆盖透光层。
17.浮选槽1的顶部的外壁安装有浮选机固定支架11，浮选机固定支架11的顶端与浮选机皮带罩15的底面连接，浮选机皮带罩15为称重铝合金支架。浮选机皮带罩15的内部安装有浮选机皮带轮14、电动机皮带轮13，浮选机皮带轮14与电动机皮带轮13通过皮带连接，电动机皮带轮13连接有电动机12；中心筒24的底端与浮选机转子9连接，中心筒24的顶端与浮选机皮带轮14连接，连接架25的顶端与中心筒24的下部连接，连接架25的底端与浮选机定子8连接。浮选槽1的顶部安装有相机固定支架，相机固定支架包括底架和侧架23，底架和侧架23均为空心矩形框架，侧架23和底架的一侧连接，侧架23与底架之间的夹角为75
°
；底架上相对的两侧分别安装有一个气泡观察舱固定支架18，气泡观察舱3安装于两个气泡观察舱固定支架18之间，两个气泡观察舱固定支架18与底架之间的夹角均为75
°
，两个气泡观察舱固定支架18、侧架23、前玻璃窗21均互相平行；相机5安装于侧架23的顶部，相机5位于前玻璃窗21的前方，底架上与侧架23相对的一侧安装有光源固定支架，光源4安装于光源固定支架的顶部，光源4正对后玻璃窗22。侧架23和底架通过两个75
°
支撑架16连接，气泡观察舱固定支架18与底架通过一个75
°
支撑架16、一个105
°
支撑架17连接。气泡观察舱3中安装有反光玻璃片固定支架20，反光玻璃片固定支架20的顶部安装有反光玻璃片19，反光玻璃片19与水平面的夹角为15
°
。排气阀6为排气球心阀。
18.气泡观察舱3为密闭型结构，分别安有前玻璃窗21和后玻璃窗22，中部安有反光玻璃片19，气泡观察舱3呈15度倾斜，下端连接取样管2，上端安有排气球心阀，通过排气球心阀的开关可以控制浮选气泡进入的时间；浮选槽1中经进浆阀7充入与被定测浮选机/柱内相同的矿浆(即相同的起泡剂种类和浓度)；在非等动能条件下，通过电动机12带动浮选机转子9旋转，浮选槽1中的矿浆中的气泡会进入取样管2和气泡观察舱3，在15度倾斜玻璃窗19的帮助下呈单一平面上浮；前玻璃窗21前放置相机5记录瞬间气泡照片；气泡照片可实时传递到后续的数据存储与分析机；采用图像处理分析软件对采集储存的图片进行动态分析计算，即可获得浮选设备中捕收区内任意采样高度处的气泡大小和尺寸分布等信息。
19.实施例1
20.以内蒙古某矿山提供的1号铅锌矿石样品为原矿。矿石中有价金属为铅、锌，可综合回收金、银、铜，影响选矿工艺和精矿质量的有害杂质主要为砷和有机碳。锌矿物主要为铁闪锌矿，铅矿物主要是方铅矿，银矿物含量少，但种类较多，包括螺状硫银矿、浓红银矿、黝锑银矿、硫银锡矿以及含银斜方辉铅铋矿等，金矿物含量极少，偶见银金矿和金银矿。脉石矿物主要为石英、绿泥石、绢云母及长石等。目的矿物闪锌矿嵌布粒度较粗，属于中-细粒较均匀嵌布；方铅矿嵌布粒度分布不均，为中-微细粒不均匀嵌布类型，在-0.01mm难选粒级的占有率为10.67％。黄铜矿粒度较细，主要分布于-0.16mm以下粒级，其中-0.01mm难选粒级的占有率高达18.08％，这部分黄铜矿主要以包裹体形式存在于闪锌矿中。毒砂的嵌布粒度较粗，主要分布于0.08-2.56mm范围内。
21.实验用xcf/kyf-24型号浮选机作为粗选浮选槽，浮选机均为充气式，充气量为2.92m3/(m2*min)，浮选时间为12.13min，ph值为8.1，起泡剂选用2#油和25#黑药，初始单耗
用量分别为2g/t和50g/t，每次增量20％。
22.采用本发明装置进行气泡尺寸与分布测定：在非等动能条件下，浮选设备矿浆中的气泡进入取样管和气泡观察舱，在15
°
倾斜玻璃窗的帮助下呈单一平面上浮。正面玻璃窗前放置一个ccd高速照相机记录瞬间气泡照片。在图像分析软件的帮助下自动获得气泡大小和尺寸分布信息。
23.与实际指标进行对比，结果显示随着起泡剂用量的增多，气泡平均尺寸由1.61mm逐渐下降至0.63mm，精矿品位呈逐渐下降趋势，回收率呈先上升后下降的趋势，其中气泡平均尺寸为1.40mm时，回收率指标最优，反推2#油和25#黑药添加量分别为2.8g/t、70g/t时，回收率指标最优。测定结果见表1。
24.表1气泡尺寸与分布信息测定结果
[0025][0026]
实施例2
[0027]
以青海某矿山提供的2号铅锌矿石样品为原矿。矿石中有价金属为铅、锌，可综合回收金、银、铜，影响选矿工艺和精矿质量的有害杂质主要为砷和有机碳。锌矿物主要为铁闪锌矿，铅矿物主要是方铅矿，矿石中贵金属矿物种类繁多，包括银金矿、金银矿、黝锑银矿、浓红银矿、淡红银矿、螺状硫银矿、硫锑铜银矿-硫砷铜银矿、硫银锡矿、碲银矿等。目的矿物闪锌矿嵌布状态较好，属于中～细粒较均匀嵌布；方铅矿嵌布粒度分布不均，为中-微细粒不均匀嵌布类型。黄铜矿粒度微细，主要分布于-0.16mm以下粒级，其中-0.01mm难选粒级的占有率高达26％，这部分黄铜矿主要以包裹体形式存在于闪锌矿中。
[0028]
实验用bf-16型号浮选机作为于粗选浮选槽，浮选机均为自吸式，充气量为1.21m3/(m2*min)浮选时间为8.53min，ph值为8.4，起泡剂选用2#油和25#黑药，初始单耗用量分别为3g/t和80g/t，每次增量20％。采用本发明装置进行气泡尺寸与分布测定：在非等动能条件下，浮选设备矿浆当中的气泡进入取样管和气泡观察舱，在15度倾斜玻璃窗的帮助下呈单一平面上浮。正面玻璃窗前放置一个ccd高速照相机记录瞬间气泡照片。在图像分析软件的帮助下自动获得气泡大小和尺寸分布。
[0029]
与实际指标进行对比，结果显示随着起泡剂用量的增多，气泡平均尺寸由1.34mm逐渐下降至0.87mm，精矿品位呈逐渐下降趋势，回收率呈先上升后下降的趋势，其中气泡平均尺寸为1.05mm时，回收率指标最优，反推2#油和25#黑药添加量分别为4.8g/t、128g/t时，回收率指标最优。测定结果见表2。
[0030]
表2气泡尺寸与分布信息测定结果
[0031][0032]
上述实施例为本发明优选的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明所作的改变均应为等效的置换方式，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。