科技新星－张志军－2019114

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成果单位：中国矿业大学（北京）

合作方式：合作开发

所处阶段：概念

关键词：矿物加工浮选分离精矿回收显微可视化实时测力振动控制压电陶瓷

成果评价

总得分（满分100）

资本强度（满分0）

该成果得分：0

小果解读

核心问题

浮选过程中，由于脱附力的作用，部分矿物颗粒会从气泡表面脱落进入矿浆，导致矿物颗粒的浮选回收率降低，精矿损失增加，严重影响了浮选效果。这一痛点问题限制了浮选技术在复杂矿产资源高效分离与回收中的应用。

解决方案

本项目自主建立了颗粒–气泡脱附过程显微可视化及实时测力系统，通过以下核心技术解决上述问题：一是利用振动扬声器鼓膜的振动，精确控制毛细玻璃管带动气泡的运动，实现脱附过程的可视化；二是采用压电陶瓷双晶片测力技术，实时测定颗粒–气泡间微牛级别的作用力，通过电荷放大器放大并转换为电压信号，实现力学数据的精确采集与分析。该系统能够解析脱附动态过程的界面行为和力学行为，为浮选分离技术提供研究基础。

竞争优势

本项目研究成果具有显著的效益和竞争优势：一是实现了颗粒–气泡脱附过程的显微可视化与实时测力，填补了该领域的技术空白；二是通过精确测定微牛级别的作用力，提高了浮选分离技术的准确性和可靠性；三是为复杂矿产资源的浮选分离提供了研究基础，有助于促进“城市矿产”资源的浮选回收和循环利用，具有广阔的应用前景和显著的社会经济效益。此外，该技术成果属于引进消化吸收再创新，具有较高的创新性和实用性。

成果描述

成果公开日期

20230203

所属产业领域

采矿业

项目课题来源

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

摘要

浮选是矿物加工中应用最广泛和最有效的一种分选方法，其本质是根据矿物表面性质的差异，通过气泡选择性地将目的矿物从脉石矿物中分离出来。目的矿物颗粒与气泡的稳定粘附是整个浮选的核心所在，然而在浮选过程中，由于脱附力的作用，部分矿物颗粒会从气泡表面脱落进入矿浆，从而降低矿物颗粒的浮选回收率，造成精矿损失，影响浮选效果。依托本项目自主建立了颗粒–气泡脱附过程显微可视化及实时测力系统，完成了该设备的试制和软件开发，其核心技术有两个：一是通过控制振动扬声器鼓膜的振动速度、位移和停留时间，从而驱使毛细玻璃管带动气泡的运动；二是通过压电陶瓷双晶片测力，压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，颗粒–气泡间作用力会导致压电陶瓷双晶片的弯曲变形，同时产生电荷，流经电荷放大器放大并变换为电压信号，通过采集卡采集数据并转换为力学数据，实现了颗粒-气泡脱附过程微牛级别作用力的实时测定。本项目研制的颗粒–气泡脱附动态过程的显微可视化及实时测力系统，采用压电陶瓷测力技术实时测定脱附过程中颗粒–气泡间微牛级别的作用力，对脱附动态过程的界面行为和力学行为进行了解析。本项目研究成果为复杂矿产资源的浮选分离技术提供研究基础，促进北京市“城市矿产”资源的浮选回收和循环利用。