浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺，屬于礦物加工工程【技術領域】。主要解決現(xiàn)有的浮選課堂教學因缺乏實驗平臺而導致學生難以理解氣泡礦化機理，嚴重影響教學質量等問題。本發(fā)明的特征在于：包括微量注射器、乳膠管、不銹鋼毛細管、加料器、加料管、高速攝像機、透明水槽、支架和十字夾，乳膠管與微量注射器和不銹鋼毛細管連接，加料器與加料管連接，微量注射器、不銹鋼毛細管、加料器和加料管分別用十字夾固定在支架上，不銹鋼毛細管放置于透明水槽內，不銹鋼毛細管的出口與加料管的出口垂直正對。本發(fā)明具有可視化、低成本、可操控、兼具基礎性和創(chuàng)新性等優(yōu)點，適用于浮選課堂教學和浮選創(chuàng)新性實驗研究。
【專利說明】浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于礦物加工工程【技術領域】，涉及一種實驗平臺，更進一步涉及一種浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺。
【背景技術】
[0002]浮選是利用礦物表面的物理化學性質差異選別礦物顆粒的過程，是應用最廣泛的選礦方法，作為礦物分選的工業(yè)化應用已有100多年的歷史，幾乎所有的礦石都可用浮選分選。因此，浮選是高校礦物加工工程專業(yè)的主干必修課程之一。浮選時各種礦粒對氣泡選擇性粘附是礦粒、水、氣泡所組成的三相界面間的物理化學性質所決定，浮選質量的優(yōu)劣主要取決于礦粒在氣泡表面的粘附程度，即氣泡的礦化程度。氣泡的礦化過程是浮選的重要環(huán)節(jié)，代表浮選的機理，也是浮選課程教學的重點，但是，不論是本科生教學還是研究生教學，目前對于氣泡礦化過程的課堂教學只停留在理論知識的講解和分析上，看不到實際的發(fā)生過程，由于缺乏學生進行氣泡礦化過程的實驗條件和環(huán)境，嚴重影響了教學的質量和效果，不利于培養(yǎng)學生的觀察能力、實際動手能力和創(chuàng)新思維能力。

【發(fā)明內容】

[0003]針對上述教學環(huán)節(jié)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可視化、低成本、可操控、兼具基礎性和創(chuàng)新性的浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺。
[0004]為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是:浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺，其特征是:包括微量注射器、乳膠管、不銹鋼毛細管、加料器、加料管、高速攝像機、透明水槽、支架和十字夾，乳膠管與微量注射器和不銹鋼毛細管連接，加料器與加料管連接，微量注射器、不銹鋼毛細管、加料器和加料管分別用十字夾固定在支架上，不銹鋼毛細管放置于透明水槽內，不銹鋼毛細管的出口與加料管的出口垂直正對。
[0005]所述的透明水槽的材質為透明無色玻璃，實驗時加入適量的清水，將不銹鋼毛細管的出口浸沒在水中，透明水槽的下部安裝有水龍頭，以在實驗結束后將水放掉。
[0006]微量注射器、乳膠管和不銹鋼毛細管用于產生氣泡，產生的氣泡位于不銹鋼毛細管的出口，特殊的噴嘴可以保證氣泡的穩(wěn)定，推動微量注射器活塞可以調節(jié)氣泡的大小，力口入微量的起泡劑能產生單個氣泡和氣泡群。
[0007]加料器用于控制加入礦物顆粒的數(shù)量，根據(jù)實驗目的，可以在單個氣泡上粘附一個或多個礦物顆粒，也可以在氣泡群上粘附礦物顆粒，粘附了礦物顆粒的氣泡隨著氣泡直徑的增加，浮力增大，最終會上浮，形成礦化氣泡。由于氣泡具有疏水性，只有具有疏水性的礦物表面才能粘附到氣泡上，所以，在實驗前，首先需要對實驗用的礦物顆粒進行疏水化處理，同時為了防止顆粒刺破氣泡，必須選擇表面光滑且沒有明顯棱角的礦物顆粒。
[0008]高速攝像機用十字夾固定于支架上，調整十字夾，上下移動高速攝像機，使鏡頭的水平中心線對準不銹鋼毛細管的出口噴嘴。
[0009]本發(fā)明浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺的實驗基本步驟為: (1)在水槽中加入三分之二槽高的清水，將不銹鋼毛細管浸沒在清水中；
(2)調整加料管，使其出口正好與不銹鋼毛細管的出口噴嘴垂直相對；
(3)調整高速攝像機的高度，使鏡頭水平中心線對準不銹鋼毛細管的出口噴嘴；
(4)將預先疏水化處理的礦物顆粒放入加料器；
(5)用清洗干凈后的微量注射器通過乳膠管注0.5毫升的起泡劑入不銹鋼毛細管中，將另一干凈的微量注射器的活塞往外拉出三分之二的行程，固定并連接好乳膠管；
(6)啟動高速攝像機開始錄像；
(7)非常緩慢推進微量注射器活塞，觀察不銹鋼毛細管出口噴嘴處出現(xiàn)的氣泡，當直徑達到3毫米左右時停止推進微量注射器；
(8)緩慢旋轉給料閥，使礦物顆粒沿給料管下落，并與氣泡碰撞、接觸；
(9)再次推進微量注射器活塞，氣泡脫離噴嘴，并產生新的氣泡，當氣泡浮力大于團泡總重力時，氣泡上浮，完成氣泡的礦化過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案作進一步的詳細說明。
[0012]圖1為浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺，其特征是:包括微量注射器1、乳膠管2、不銹鋼毛細管3、加料器4、加料管5、透明水槽6、高速攝像機7、支架13、支架14、支架15和十字夾8、十字夾9、十字夾10、十字夾11、十字夾12，乳膠管2與微量注射器I和不銹鋼毛細管3連接，加料器4與加料管5連接，微量注射器1、不銹鋼毛細管3、加料器4和加料管5分別用十字夾8、9、10、11固定在支架13和14上，不銹鋼毛細管3放置于透明水槽6內，不銹鋼毛細管3的出口與加料管5的出口垂直正對。
[0013]所述的透明水槽6的材質為透明無色玻璃，實驗時加入適量的清水，將不銹鋼毛細管3的出口浸沒在水中，透明水槽6的下部安裝有水龍頭，以在實驗結束后將水放掉。
[0014]微量注射器1、乳膠管2和不銹鋼毛細管3用于產生氣泡，產生的氣泡位于不銹鋼毛細管3的出口，特殊的噴嘴可以保證氣泡的穩(wěn)定，推動微量注射器I活塞可以調節(jié)氣泡的大小，加入微量的起泡劑能產生單個氣泡或者氣泡群。
[0015]加料器4用于控制加入礦物顆粒的數(shù)量，根據(jù)實驗目的，可以在單個氣泡上粘附一個或多個礦物顆粒，也可以在氣泡群上粘附礦物顆粒，粘附了礦物顆粒的氣泡隨著氣泡直徑的增加，浮力增大，最終會上浮，形成礦化氣泡。由于氣泡具有疏水性，只有具有疏水性的礦物表面才能粘附到氣泡上，所以，在實驗前，首先需要對實驗用的礦物顆粒進行疏水化處理，同時為了防止顆粒刺破氣泡，必須選擇表面光滑且沒有明顯棱角的礦物顆粒。
[0016]高速攝像機7用十字夾12固定于支架15上，調整十字夾12，上下移動高速攝像機7，使鏡頭的水平中心線對準不銹鋼毛細管的出口噴嘴。
[0017]本發(fā)明浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺可以進行以下實驗:
(I)單個微泡或微泡群產生實驗；觀察微泡形成過程，研究起泡劑的作用機理、微泡形成機理； (2)顆粒與氣泡的碰撞實驗；觀察顆粒與氣泡的碰撞過程，特別是顆粒與氣泡接觸前后氣泡發(fā)生的形變。顆粒表面存在水化膜，在接觸過程中，水化膜的厚度和形態(tài)會發(fā)生變化，氣泡最終吸附在礦物顆粒疏水性的表面；
(3)顆粒與顆粒碰撞實驗；可以分別做親水性顆粒之間、疏水性顆粒之間、親水性與疏水性顆粒之間的接觸與碰撞實驗；
(4)氣泡礦化過程實驗；礦化過程包括氣泡形成、顆粒與氣泡接觸、碰撞與粘附、礦化氣泡上浮三個過程，可以觀察和研究氣泡的強度、直徑、穩(wěn)定性及粘性等參數(shù)的影響因素。
[0018]為進行以上實驗，本發(fā)明浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺的實驗基本步驟為:
(1)在水槽6中加入三分之二槽高的清水，將不銹鋼毛細管6浸沒在清水中；
(2)調整加料管5，使其出口正好與不銹鋼毛細管3的出口噴嘴垂直相對；
(3)調整高速攝像機7的高度，使鏡頭水平中心線對準不銹鋼毛細管3的出口噴嘴；
(4)將預先疏水化處理的礦物顆粒放入加料器4；
(5)用清洗干凈后的微量注射器I通過乳膠管2注0.5毫升的起泡劑入不銹鋼毛細管3中，將另一干凈的微量注射器的活塞往外拉出三分之二的行程，固定并連接好乳膠管2 ；
(6)啟動高速攝像機7開始錄像；
(7)非常緩慢推進微量注射器活塞，觀察不銹鋼毛細管3出口噴嘴處出現(xiàn)的氣泡，當直徑達到3毫米左右時停止推進微量注射器；
(8)緩慢旋轉給料閥，使礦物顆粒沿給料管下落，并與氣泡碰撞、接觸；
(9)再次推進微量注射器活塞，氣泡脫離噴嘴，并產生新的氣泡，當氣泡浮力大于團泡總重力時，氣泡上浮，完成氣泡的礦化過程。
[0019]根據(jù)實驗內容和目的可以調整以上實驗基本步驟，借助高速攝影機7觀察氣泡的形成、變化、與顆粒的接觸、碰撞、以及氣泡上浮等現(xiàn)象與過程，幫助理解在浮選過程中氣泡礦化的過程和機理，并有助于提高學生的觀察能力和動手能力。
[0020]本文中所描述的具體實施例只是對本發(fā)明精神作舉例說明，本發(fā)明所屬技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1.一種浮選氣泡礦化過程教學實驗平臺，其特征在于:包括微量注射器、乳膠管、不銹鋼毛細管、加料器、加料管、高速攝像機、透明水槽、支架和十字夾，乳膠管與微量注射器和不銹鋼毛細管連接，加料器與加料管連接，微量注射器、不銹鋼毛細管、加料器和加料管分別用十字夾固定在支架上，不銹鋼毛細管放置于透明水槽內，不銹鋼毛細管的出口與加料管的出口垂直正對。
【文檔編號】G09B25/00GK103871308SQ201410113039
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】楊小平 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)