微细粒矿物自析气泡原位活化浮选机理研究

微细粒矿物的浮选一直是国内外选矿领域的一大难题。本研究提出"自析气泡原位活化"新概念，即人为地对浮选体系减压，使微泡在疏水性矿物表面优先析出，并在原位与矿浆中的气泡兼并，这一过程将常规浮选的"固－气界面碰撞附着"转化为"气－气界面兼并附着"，极大降低了颗粒与气泡附着的能垒，实现了微细矿物颗粒与气泡的附着。析出的微泡事实上发挥了一种新型固体颗粒表面活化介质的作用。以铜、铅、锌等的纯矿物为研究对象，结合实际矿石，通过不同条件下的静态显微观察、动态高速摄影和热力学及动力学计算，对矿物表面自析气泡的微行为、微泡在不同矿物表面"析出-生长-兼并-活化"的热力学及动力学等进行深入研究。实现不同微细粒矿物表面自析气泡的微行为的表征，建立系统的自析气泡原位活化浮选机理模型，形成系统的微细粒矿物自析气泡原位活化浮选的机理，为云南及全国储量巨大的难处理微细粒矿物资源的高效回收提供理论支撑。

微细粒矿物的浮选一直是国内外选矿领域的一大难题。依照本研究提出“自析气泡原位活化”新概念，用自行设计组建的高倍数码显微摄像系统，比较清晰地观测到微泡从矿物表面析出-长大过程以及气泡与矿粒的接近-碰撞-粘附的全过程，通过观测和计算，气泡运动速度约为0.1米/秒，气泡感应时间仅为2-3ms。同时也观测到气泡兼并的全过程，及其兼并之后发生的强烈震荡，这也是浮选实践中“二次富集”作用微观机理的具体体现。. 在减压的浮选体系中，气泡优先在疏水性矿物上析出的论断是正确的，但需要作说明的是微泡不仅只在疏水性矿物上析出，只是在疏水性的矿物上优先析出并稳定生长，在亲水性的矿物上亦有少量气泡析出，只是不够稳定，随时会发生“漂移”或者“兼并”。在减压的浮选体系下，气泡在矿物表面上的析出从定量的角度来说是主要与Lewis项相关，矿物表面气泡析出的控制因素为γ−，已可将其半定量化，即γ−越小微泡析出的能力越强，析出的可能性越大；而γ−越大，微泡析出的能力越弱，析出的可能性也就越小。为了得到更多矿物更为准确的临界γ−值，还需要进行进一步的研究，以优化和完善本研究的成果。. 用微细粒级氧化铜矿物对真空条件下自析气泡活化浮选的原理进行了验证。对于微细粒级（-10µm）孔雀石，真空微泡浮选的效果明显优于常规浮选，回收率提高了18.3个百分点，为有效回收难处理微细粒矿物提供了理论支撑和技术借鉴。. 研发了基于霍夫变换的新型接触角测量法，该法是把试验图片数据经灰度化和大津法阈值分割以后，用Roberts算子进行边缘检测，得到基线和球冠直线方程后，计算接触角。在30%的噪声强度下依然可实现接触角的精确测量，说明该法具有很好的稳定性。研发了基于平移变换的视域内多气泡检测法，该法可以实现视域内矿物表面析出气泡的较准确的计数，而且其计数更快，仅为6秒，基本不存在伪圆心对计数的干扰。. 研究过程除了对原来计划内容进行了大量研究之外，还对相关内容进行了拓展和延伸研究，取得了预期的成果，超额完成了研究任务。至目前已经申请发明专利20项，其中获授权4项；至目前已经发表标注基金号的论文20篇，其中SCI、EI收录论文14篇。此外还获得了云南省科技进步特等奖1项，中国有色金属工业技术发明一等奖1项。. 本项目研究成果可为我国储量巨大的难处理微细粒矿物资源的高效回收提供有益的理论支撑。