微细颗粒选择性絮凝-浮选过程流动强化基础研究

Selective flocculation is an effective way of micro fine mineral separation, fruitful research has been made on the mechanism of selective flocculation and fundamental surface chemistry, but the fluid dynamics process and its intensification hasn’t got enough attention. In this project, the selective flocculation - flotation process will be studied from the aspect of hydrodynamics, to achieve the goal of flow process intensification. The micro-fine particle dispersion model based on the micro fluid flow quantity will be established by particle dispersion behavior under different flow field, and efficient dispersing equipment will be designed based on the model. The mechanism of multicomponent selective flocculation – redispersion - reflocculation flow process intensification will be established based on the synergy of hydrodynamic shear and interaction force between particles which is studied by CFD and AFM. With the research object of fine ilmenite, to achieve the goal of the flow process intensification of micro fine particles selective flocculation - flotation.

选择性絮凝是微细粒矿物分选的有效途径，在选择性絮凝的原理及其基础表面化学进行了卓有成效的研究，但对于其流体动力学过程及其强化未得到足够关注。本项目从流体动力学角度入手，研究微细粒选择性絮凝-浮选过程，并实现流动过程强化。通过对不同流场条件下颗粒分散行为的研究，建立基于流体流动微观量的微细粒分散模型，并开发高效分散装备；借助CFD和AFM研究流体剪切力和颗粒间相互作用力的变化规律，建立基于颗粒间相互作用力和剪切力协同作用的多组分选择性絮凝-再分散-再絮凝作用流动强化机制；并以微细粒钛铁矿等实际矿物为研究对象，通过流体流动对选择性絮凝和浮选过程中的协同强化效应，实现微细粒矿物选择性絮凝-浮选流体动力学过程强化。

浮选是低品质矿分选提质的最有效手段，但微细粒分选带来的浮选效率低、药剂消耗量大、长流程等难题突出。鉴于此，本项目首先研究了不同粒径颗粒在不同流体环境下的矿化反应规律及矿化机制，基于常规浮选条件（中等紊流度）提出了选择性拓宽目的矿物粒径来强化微细颗粒矿化反应，并以微细粒辉钼矿和钛铁矿为研究对象，应用分子动力学模拟、分析测试及浮选试验等研究手段，以多组分矿物选择性絮凝-矿物絮体流体动力学净化-混合矿浮选验证-应用实践为研究主线，研究了多组分矿物的选择性絮凝行为，揭示了药剂对多组分矿物的选择性絮凝机理，基于多组分颗粒间作用力及絮体流体作用下的分散-再絮凝行为差异，提出了流体流动强化微细矿物絮凝选择性的方法，并在多组分混合矿浮选中得到验证，进而开发了微细粒选择性絮凝-柱浮选工艺应用于工程实践，实现了微细钼精尾、钛铁矿等的高效回收。基于本项目研究成果，荣获2019年教育部高等学校科学研究优秀成果科技进步一等奖1项；发表SCI论文18篇，申请发明专利10项，授权6项；荣获国家级、省部级荣誉称号7项；项目组成员主持国家级科研项目10项；培养博士研究生4人，硕士研究生6人。