基于耗散结构理论的浮选柱分选优势分析

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1、基于耗散结构理论的旋流静态微泡浮选柱分选优势分析摘要：利用耗散结构理论分析了浮选柱设备下矿物浮选的动力学特征，结果表明，使用旋流静态微泡浮选柱比浮选机更有利于形成耗散结构，从而有利于提高矿物回收率。通过钨粗选的应用实例证明，使用旋流静态微泡浮选柱比浮选机精矿品位提高了2.72个百分点，回收率比浮选机提高0.4个百分点，同时降低了电耗和硫酸铝、GYR药剂的用量。关键词：耗散结构浮选柱熵TheAdvantageAnalysisoftheCycloneStaticMicrobubbleFlotationColumninthebaseofDissipativeStructureTheory

2、Abstract:Thecharacteristicsofthedynamicsystemsinmineralfloatingprocesswereanalyzedusingadissipativestructuretheory.Theresultsshowedthesystemformedadissipativestructureeasilyintheflotationcolumn.Andmore,usingtheflotationcolumnrecoveredmorethanusingtheflotationmachine.Forexample,thecyclonestatic

3、microbubbleflotationcolumnwasappliedintheroughflotationthescheelite.Theconcentrategradeoftheflotationcolumnwasincreasedby2.72%andtherecoverywasincreasedby0.4%thanthatoftheflotationmachine.Inthesametime,thepowerconsumptionandthedosageofAluminumsulfateandGRYwasreduced.eywords：dissipativestructur

4、e;flotationcolumn;entropy1.前言1969年，布鲁塞尔学派领导人比利时的普利高津教授经多年的研究后发现，在一个远离平衡的开放系统中（无论是力学的、物理的、化学的、生物的系统），如果外界条件变化达到某一特定阈值时，系统内部的量变可能引起质变，系统通过不断与外界交换能量和分子后，会自动产生一种自组织现象，组成系统的各子系统会形成一种互相协调的作用，从而可能从原来的无序状态转变为一种在时间、空间或功能上有序的结构，这种非平衡下的新的有序结构，普利高津等人把它称为耗散结构。这就是有名的耗散结构理论[1]。根据耗散结构理论，事物的发展过程是一个不断形成新的耗散结构的过

5、程。耗散结构形成必需的内外条件为[2]：1)系统必须开放，与外界进行物质、能量交换以引人负熵流；2)内部各元素之间存在非线性协同作用和相干效应；3)系统存在涨落，在外界参量控制下达到某一临界值，使系统远离平衡态，形成新的耗散结构。2.矿物浮选过程及其耗散结构分析2.1矿物浮选过程泡沫浮选是矿物加工方面发展历史悠久、分选效率高、应用范围最广的重要方法，但泡沫浮选过程是一个复杂的物理化学过程，影响因素是多方面的，诸如原料的矿物组成、化学组成、粒度组成、药剂制度、浮选机的工作特性、浮选过程的操作因素等。因此模拟一个浮选过程非常复杂。浮选模型的研究虽然开展时间较长，但到目前为止，尚没有一个

6、能够较好地概括浮选的影响因素，在实际应用上比较满意的理论模型[3]。本文把矿浆体系看成是一个与环境有能质交换和能量耗散，具有非线性动力学机制的热力学系统，根据Prigogine的耗散结构理论分析了浮选过程热力学和动力学特征，试图为深入认识和研究矿物泡沫浮选的运动规律探讨一条新途径。矿物浮选过程是利用矿物颗粒润湿性的差异，依赖疏水矿粒在空气—水界面的有效富集。图1是浮选过程的框图，由图1可见，泡沫浮选主要包括以下单元过程：1)充分搅拌使矿浆处于湍流状态，以保证矿粒悬浮并以一定动能运动；2)悬浮矿粒与浮选药剂作用，目的矿物颗粒表面的选择性疏水化；3)矿浆中气泡的发生及弥散；4)矿粒与气

7、泡的接触；5)疏水矿粒在气泡上的黏附，矿化气泡的形成；6)矿化气泡的上浮，精矿泡沫层的形成及排出[2]。矿石矿粒悬浮药剂作用泡沫层矿粒气泡相互作用弥散成气泡精矿（水）空气尾矿（水）磨碎水搅拌槽矿化气泡上浮浮选药剂浮选槽图1浮选过程2.2矿物浮选耗散结构进行浮选的矿浆体系是一个不断与外界有能量和物质交换的开放系统。对于开放系统：，(1)式中：为系统的熵变化；为系统内部的不可逆过程所引起的熵的增加，它的值恒为正；为系统与环境交换物质和能量所引起的熵流，它可为正、负或零[4