[发明专利]矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置和方法

说明书

本发明公开了一种矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置和方法，真空泵、压力控制组件和容器均置于工作台上，光源供给组件和摄像组件均正对容器的腔体，真空泵的抽气端依次连通压力阀门、压力传感器、压力表、泄压阀和容器，以在真空泵的抽气作用下对腔体内的压强进行调节，由此得到由扩散控制的蒸汽气泡或相变引起的空气气泡。按照本发明所公开的装置和方法所制得的界面气泡属于异相气泡成核，得到的是蒸汽气泡或空气气泡，可根据需求改变压强降幅的大小和溶液条件，进而选择性控制矿物界面气泡的性质、数量、大小和接触角，从而可有效研究矿物表面的异相气泡成核及生长过程，对异相气泡成核在矿物浮选领域中的应用具有重大指导意义。

技术领域

本发明涉及浮选技术领域，具体地为一种矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置和方法。

背景技术

在浮选技术领域中，作为目的矿物上升载体的浮选气泡，其与矿物的碰撞和粘附效率的高低对分离目的矿物和非目的矿物起着十分重要的作用，传统的浮选气泡多为毫米级别，但由于目前开发利用的矿物特性逐渐转向“贫、细、杂”，毫米级别的浮选气泡已无法满足对微细粒矿物的浮选，因此，需要研究得到直径更小的微纳米气泡，以提高微细矿物的浮选效率。

现有的微纳米气泡在浮选体系中主要是通过均相气泡成核和异相成核的方式得到的：均相气泡成核，即在液体中产生两相(气、液)微纳米气泡，以达到提高气泡与颗粒之间作用效率的目的；异相成核，通常是利用物理机械手段在固体表面产生微纳米界面气泡，如环境压强骤降的过程中，气泡在矿物表面自发成核并不断长大。

具体地讲，在前述异相气泡成核中，若压强降至饱和蒸气压以下，此时水发生了相变，由液体转变为气体，其优先会在矿物表面析出蒸汽气泡；若压强降至饱和蒸气压以上，产生的则是空气气泡，空气气泡是因溶解气浓度差引起的扩散现象而产生的界面微纳米气泡。蒸汽气泡的产生和生长往往会在几微秒内发生，而空气气泡的生长过程较为缓慢，常在几秒内发生。

综上，为了更好地于矿物浮选中应用微纳米级别的界面蒸汽气泡和空气气泡，进而提高选矿效率，了解压强骤降下矿物表面气泡的生长几何变化规律和影响因素，显得十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置和方法，以更好地观测、探究矿物表面气泡生长的几何变化规律和影响因素。

为了达到上述目的，本发明提供了一种矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置，包括工作台、真空泵、压力控制组件、容器和摄像组件，所述真空泵、压力控制组件和容器均置于所述工作台，所述容器的内部形成有一腔体，所述容器由透明材质制成，所述真空泵用于对所述容器的腔体抽真空，所述压力控制组件用于将抽真空后的所述腔体内的压强保持在预设范围内，所述摄像组件的摄像端正对所述腔体的内部。

优选地，所述工作台为隔振平台，所述容器的材质为亚克力玻璃，所述容器的腔体内壁涂抹有亲水改性剂。

优选地，所述压力控制组件包括压力阀门、信号转换器、压力传感器、压力表和泄压阀，所述真空泵的抽气端依次与所述压力阀门、所述压力传感器、所述压力表、所述泄压阀和所述腔体连通，所述信号转换器的输入端与所述压力传感器电连接、输出端与所述压力阀门电连接。

优选地，所述压力阀门的控压范围为-0.1Mpa～0.6Mpa，精度范围为0.1％～1％，接收信号为4-20mA；所述压力传感器的感压范围为-0.1Mpa～0.6Mpa，精度范围为0.1％～0.6％；所述泄压阀的控压范围为-0.2Mpa～0.2Mpa。

优选地，所述压力阀门的底端设置安装有第一卡套，所述压力传感器的底端设置安装有第二卡套，所述压力表的底端设置安装有第三卡套，所述泄压阀的底端设置安装有第四卡套，所述第一卡套的出气端连通所述真空泵的抽气端，所述第一卡套的进气端连通所述第二卡套的出气端，所述第二卡套的进气端连通所述第三卡套的出气端，所述第三卡套的进气端连通所述第四卡套的出气端，所述第四卡套的进气端连通所述容器。