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浮选理论与工艺(简述浮选分离的基本原理)

浮选理论与工艺(简述浮选分离的基本原理) 特殊浮选的动力学分析

一些学者对离子浮选动力学做了一些研究,但仍需进一步发展。这里只介绍其中一种。

认为离子浮选的速度与其机理无关,可用下式表示:

(1)

其中C是目标成分的浓度;

t-浮选时间;

q——气泡数量;

v——浮选槽中液体的体积;

k——无量纲动力学系数。

一般情况下,k是c的复变函数,动力学系数在0 ~ t时间范围内的平均值由下式求得:

(2)

(3)

其中ε是目标组分的回收率。

在特殊浮选条件下,回收率ε在90% ~ 99%之间,具有工业意义。在此条件下,达到给定回收率所需的浮选时间可根据公式(3)计算。或者计算各种工艺条件下的数值,以最佳值为目标,分析确定工艺的动态条件。

动力学系数K是目标组分在气泡上的平衡固定状态k1(吸附或粘附)、动力学因子K2、液体和泡沫层的高度k3(完全分离程度)、气泡的比表面积k4和其它动力学系数的乘积。

(4)

和K2K3从0到1变化;K =(是气泡的平均直径);关于k1,由于问题的复杂性,目前还不能写出离子表面活性物质在浮泡表面的吸附或沉淀颗粒在浮泡表面的附着的通式,但可以计算出相当于颗粒在浮泡表面吸附或附着的极限单层值(k1)m。对于离子浮选过程中的吸附:

(5)

而在疏水性沉积物的浮选中(粘附浮选),

(6)

在公式(5)和(6)中,( k1)m的度量是“cm ”,而c的度量是“mol/l”。

在工业机械搅拌浮选机和充气机械搅拌浮选机条件下,K2 = K3 = 1,= 1mm,K4 = 60cm-1,不同机构的动力学系数为:

粘附机理(k1) m = 6 (10-5 ~ 1)/c (7)

吸附机理km = 6 (10-6 ~ 10-5)/c (8)

相应的两个浮选过程(k1)的m值范围如图1所示。对这些数据的分析可以得出两个结论:

图1不同浮选机制下的动力学值

机理:1-粘附机理,式(7);2-吸附机理,式(8);3-根据离子浮选粘附机理的实验数据(CO = 10-5 ~ 10-2g离子/L,ε = 90% ~ 99%),按式(2)计算的数值范围。

1.从动力学条件来看,粘附浮选机理比吸附浮选机理更为理想。

2.吸附机理只有当浓度小于3× (10-4 ~ 10-5) mol/L时,才能保证实用的K值。

图1中的范围3是根据各种因素对浮选速度和其他浮选指标的实验结果,由公式(2)计算出的值。因此:

(1)当目标组分的初始浓度在10-5 ~ 10-2 mol/L范围内,即在离子浮选的有效浓度范围内,根据动力学条件,粘附机理优于吸附机理。

(2)在常规机械搅拌浮选机和曝气机械搅拌浮选机的曝气条件下,当目标组分的初始浓度为10-5 ~ 10-2 mol/L时,粘附机理的平均动力学系数在1 ~ 20范围内。这相当于回收率在90% ~ 99%时,浮选时间只有几分钟。

从动力学分析可以看出,特种浮选的粘附机理具有较大的工业意义。

 
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