[發明專利]浮選氣泡特征提取教學實驗平臺

有效

• 申請號: 201410112943.3
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103871307A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 楊小平
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發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特征提取教學實驗平臺。

背景技術

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，浮選效果的優劣主要由4個階段決定：礦粒和氣泡碰撞階段，即礦粒在礦漿攪拌過程中與氣泡發生碰撞接觸過程；礦粒和氣泡粘著階段，此階段是礦粒和氣泡碰撞之后，疏水性礦粒進一步與氣泡水化層接觸，使它變薄、破裂的過程，此時形成固、液、氣三相體系；氣—固聯合體上浮階段，經過部分礦粒和氣泡附著之后，相互聚結形成礦粒氣泡的聯合體，在氣泡的浮力作用下攜帶礦粒進入泡沫層；穩定泡沫層形成階段，經礦粒和氣泡之間多次粘附，易脫落的礦粒進入下次的礦化過程，而粘附較牢固的礦粒由氣泡帶入穩定泡沫層。氣泡的特征，如氣泡直徑、粘度、韌性、壁厚等，直徑影響礦粒與氣泡的碰撞幾率、礦化氣泡的穩定性和攜帶疏水性礦粒的成功率，因此，氣泡的特征直接與浮選效果相關聯。在教學過程和現場操作中，目前還沒有儀器或設備能定量地確定浮選氣泡特征，憑借人類的肉眼得到的是氣泡的定性特征，導致學生無法正確理解浮選理論知識，對實際操作也帶來誤差。

目前對于浮選氣泡的特征，在課堂教學中只能定性的描述，看不到具體的實物特征，由于缺乏學生進行氣泡特征測量的實驗條件和環境，嚴重影響了教學的質量和效果，不利于學生對浮選專業知識的理解和創新思維能力的培養。

發明內容

針對上述教學環節存在的問題，本發明的目的是提供一種可視化、低成本、易操作、兼具基礎性和創新性的浮選氣泡特征提取教學實驗平臺。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：浮選氣泡特征提取教學實驗平臺，其特征是：包括起泡器、不銹鋼導管、水聽器、音頻信號采集模塊、計算機、壓泡板、水槽、支架和十字夾，起泡器連接不銹鋼導管，不銹鋼導管放置于水槽內，起泡器和不銹鋼導管用十字夾固定在支架上，水聽器連接音頻信號采集模塊，音頻信號采集模塊連接計算機的USB口。

所述的水槽的材質為透明無色玻璃或者不銹鋼，在槽體下部安裝一水龍頭，以方便排水。實驗時加入適量的清水，使不銹鋼導管的出口完全浸沒在水中。?

所述的水聽器又稱水下傳聲器，是把水中的聲信號轉換為電信號的換能器；水聽器具有不透水構造，并用防腐防水電纜與音頻信號采集模塊連接。

所述的音頻信號采集模塊將聲波信號放大、降噪和進行高速的模/數轉換后，通過計算機的USB接口與計算機進行通訊。

所述的計算機為普通的臺式計算機或筆記本計算機，操作系統為WINDOWS?XP?或WINDOWS?7.0，并安裝有聲波數據分析應用軟件。

所述的壓泡板為不銹鋼薄片，用于壓迫氣泡，使氣泡發生形變，甚至破滅，從而主動地使氣泡產生聲波信號，以便分析氣泡特征。

浮選氣泡在發生形變，比如氣泡直徑變化、氣泡與氣泡碰撞、氣泡與礦物顆粒碰撞、氣泡因外力變形、氣泡破裂等，均有應力波發射，即聲發射，氣泡發生的形變以瞬態彈性波形式釋放應變能，這種彈性波以聲波形式存在，頻率范圍很寬，包括數赫茲到數兆赫茲，如果能量足夠大，并且頻率集中在聲音頻段內，則可以被人耳所聽見。產生的聲波信號由音頻信號采集模塊高速地將模擬的音頻信號轉換為數字量，并傳輸給計算機，由計算機軟件分析聲波數據，通過合適的算法，提取得到氣泡的特征。

附圖說明

圖1為浮選氣泡特征提取教學實驗平臺示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明的技術方案作進一步的詳細說明。

圖1為浮選氣泡特征提取教學實驗平臺示意圖，其特征是：包括起泡器1、不銹鋼導管2、水聽器3、音頻信號采集模塊4、計算機5、壓泡板6、水槽7、十字夾8和支架9，起泡器1連接不銹鋼導管2，不銹鋼導管2放置于水槽7內，起泡器1和不銹鋼導管2用十字夾8固定在支架9上，水聽器3連接音頻信號采集模塊4，音頻信號采集模塊4連接計算機5的USB口。

所述的水槽7的材質為透明無色玻璃或者不銹鋼，在槽體7下部安裝一水龍頭，以方便排水。實驗時加入適量的清水，使不銹鋼導管2的出口完全浸沒在水中。?

所述的水聽器3又稱水下傳聲器，是把水中的聲信號轉換為電信號的換能器；水聽器具有不透水構造，并用防腐防水電纜與音頻信號采集模塊4連接。