浮選微泡調控及其作用機制的研究進展

梁艷男，王海楠，周若謙，張海軍

（中國礦業大學國家煤加工與潔凈化工程技術研究中心，中國礦業大學化工學院，江蘇 徐州 221116）

浮選是一種基于顆粒表面疏水性差異進行分離的分選技術，它廣泛應用于選礦、紙張脫墨、油水分離和水處理等領域。在浮選過程中，顆粒在湍流作用下與氣泡產生碰撞，疏水性顆粒粘附在氣泡表面，隨著氣泡上升到達泡沫層，而親水性顆粒則留在礦漿中，以實現物質分離。因此，氣泡作為浮選的載體，其特性對浮選過程有著顯著影響。大量礦化概率模型證實了合理尺寸的氣泡會得到較高的浮選回收率。一般而言，氣泡直徑越小，氣泡與顆粒的碰撞概率越高，導致更多氣泡與顆粒相互作用，強化礦化過程[1]。近年來，微泡已經成為浮選領域的研究熱點，并在微細粒浮選中顯示出巨大的應用價值。與傳統的浮選氣泡相比，微泡顯現出很小的直徑，從而導致高碰撞概率。

傳統的浮選氣泡大多采用機械攪拌發泡和射流發泡技術。在機械攪拌發泡過程中，葉輪攪拌產生湍流，該湍流由不同尺度的渦組成，其中大尺度渦轉化成小尺度渦，最終由于流體內能而耗散，湍流渦與引入的空氣流碰撞，導致空氣流破裂生成氣泡，此外，葉輪的攪拌切割也對氣泡生成有促進作用。在射流發泡過程中，礦漿通過噴嘴收斂加速并形成高速射流，射流流動速度遠高于周圍空氣質點流動速度，兩者間存在速度梯度，產生剪切力，射流質點與空氣質點發生換位，空氣被吸入射流中并在周圍形成局部真空，空氣源源不斷被吸入，被吸入射流的空氣在射流內高強度剪切力作用下破裂成大量氣泡，在釋壓后釋放[2]。大量研究發現，利用機械攪拌發泡技術生成的氣泡直徑均超過0.5 mm，而利用射流發泡的噴射式浮選機產生的氣泡直徑要小于利用機械攪拌發泡產生的氣泡直徑[3]。如何生成直徑更小的氣泡引起國內外學者的廣泛關注。對于射流發泡而言，增加射流強度則會進一步降低氣泡直徑，產生微泡。此外，微泡還可以采用微孔介質發泡、溶氣發泡、超聲波發泡和電解發泡等技術生成，其直徑一般小于0.2 mm[4]。在微泡浮選中，微泡特征，如微泡尺寸、運動速度、形狀和運動軌跡，對顆粒氣泡間相互作用有顯著影響，從而影響整個浮選過程。通過調控表面活性劑、無機電解質和能量輸入可有效調控微泡特征，強化浮選過程。此外，探究微泡特征有利于促進對微泡浮選機理的進一步了解。

1 微泡生成

1.1 射流發泡

射流發泡是一種常見的微泡生成方式，礦漿通過噴嘴收斂加速，形成高速射流，氣體在液體射流的抽吸壓縮作用下生成氣泡，并被劈分為微泡。射流發泡主要應用在浮選柱的氣泡發生器和詹姆森浮選柱中。

射流微氣泡發生器結構見圖1，一般被分為三段[5]。加壓礦漿通過泵輸送至噴嘴，收斂加速進入一段，此時礦漿的壓能轉化為動能，形成一股高速射流束，氣相和液相均為連續介質。由于能量交換導致吸入室處產生的負壓及射流邊界層與氣體間存在的粘滯作用，外界的氣體被吸入吸入室，空氣與礦漿間的速度梯度使二者做相對運動，隨后一起進入喉管（二段）。氣體與液體在喉管中產生強力的相互沖擊，液體質點發生紊動擴散，液體被剪切成大量液滴，液相轉化為非連續介質，高速運動的液滴與氣體分子進行激烈碰撞并將能量傳遞給氣體,使氣體被加速和壓縮，但氣相仍保持為連續介質，液滴與氣體充分混合，進入擴散室（三段）。擴散管橫截面積逐漸增大，液滴與空氣混合液的流速逐漸減小，動能轉變成壓能，壓力升高，液滴繼續對氣體分子不斷作用，氣體被粉碎成大量的微泡溶于液體射流中，而液滴重新聚合為液體，此時氣體轉化為非連續介質，液體重新變為連續介質，最終微泡隨液體射流以泡沫流的形式進入浮選柱[2,5]。

圖1 射流微泡發生器發泡[5]Fig.1 Schematic diagram of the foaming of the jet microbubble generator

詹姆森浮選柱是另一種典型的射流發泡設備。值得注意的是，詹姆森浮選柱采用向下射流，其下導管中的氣溶率較高，微泡停留時間較短，尺寸較小，有利于微細粒浮選。

很多學者研究了射流發泡在浮選中的應用。李浙昆等[6]對射流發泡過程進行數值仿真和物理實驗分析,驗證了其設計理論，并認為其具有較好的發泡性能。邵延海[7]對比了射流和陶瓷微孔兩種氣泡發生器，發現與陶瓷微孔發泡器相比，射流發泡器生成的微泡平均直徑較小，具有一定的優勢。此外，射流發泡器的管段外形有利于氣泡的均勻分布[2]。這些研究證實了射流發泡具有發泡性能好、氣泡尺寸合適、發泡均勻等優勢，有利于礦化。此外，射流發泡器無需機械攪拌裝置及壓縮空氣系統，能耗低，產生的噪聲小。在生成的氣泡性質及設備結構方面均適應微泡浮選的需要，在工業應用中具有較大的發展潛力。

1.2 微孔介質發泡

微孔介質發泡是指壓縮空氣經過微孔介質，被其上的微孔切割生成微泡。其過程見圖2 。

圖2 微孔介質發泡示意圖[8]Fig.2 Schematic diagram of microporous media foaming

在此過程中，氣泡的形成分為四個階段：膨脹階段、拉伸階段、分離階段和上升階段。在膨脹階段，氣體被引入氣泡，氣泡開始徑向生長；在拉伸階段，氣泡持續增長，但仍未脫離微孔；在分離階段，隨著氣泡的持續拉伸，氣泡與微孔的孔口分離，并逐漸向上運動；在上升階段，氣泡持續上升，并與周圍介質相互運動，直至達到平衡狀態。微孔介質對產生的氣泡特征有顯著影響，一般常見的微孔介質包括塑料、卵石層、微孔金屬膜管和微孔陶瓷膜管等。其中，多孔陶瓷膜具有耐腐蝕、強度高和比表面積大等優良性能，在微孔介質發泡中應用較多。程敏[9]以多孔陶瓷膜為微孔介質研究了孔隙率、孔結構和空氣滲透率等與發泡性能的關系。黃光耀等[10]考查了微孔發泡器潤濕性對產生氣泡的大小的影響，發現親水型微孔發泡器較疏水型發泡器，更有利于產生小氣泡。

1.3 溶氣發泡

溶氣發泡包括加壓溶氣析出發泡和減壓真空析出發泡。溶氣發泡的理論基礎取決于亨利定律:V=KTP。式中：V為空氣在水中的溶解度，mg/L；P為氣壓，Pa；KT為亨利常數。環境的溫度一定時，空氣在水中的溶解度隨壓力的增大而增大。

1.3.1 加壓溶氣析出發泡

加壓溶氣析出發泡是指，在加壓條件下，將空氣導入盛有液體的密閉空間內并使其達到飽和狀態，大量空氣溶解在礦漿內，溶氣礦漿被送至浮選槽后，由于驟然降至常壓，導致空氣的溶解度降低，溶氣礦漿中過飽和的空氣便以微泡的形式逸出。壓強是加壓溶氣發泡的重要影響因素，若氣壓過低，則溶解的空氣量少，產生的微泡數量少；若氣壓過高，溶解的空氣量過高，降壓后生成的氣泡過多，會在礦漿中形成紊流，同時，過多的微泡之間存在強烈的相互碰撞，導致氣泡兼并，增大氣泡直徑，均不利于浮選過程的進行。大量研究表明，使用加壓溶氣析出發泡產生的氣泡的直徑約為10～120 μm[4]。高瑩等[11]利用溶氣浮選法處理低濃度含鉻廢水，發現溶液pH 為9，表面活性劑濃度為15 mg/L，浮選時間為35 min 是最佳的處理條件，此時鉻離子去除率可達95.48%。

1.3.2 減壓真空析出發泡

減壓真空析出發泡是指通過在礦漿表面形成負壓，自溶于礦漿中的空氣在真空狀態下析出生成微泡，其發泡機制類似于加壓溶氣析出發泡過程，但生成的微泡相對穩定。劉殿文等[12]采用減壓真空析出浮選法浮選細粒孔雀石，研究結果證實了真空浮選優于常規浮選。Matis 和劉明鑒[13]利用真空浮選法處理螢石-石英和石英重晶石（小于10 μm），也取得了良好的分選效果。

1.4 超聲波發泡

超聲波發泡是指超聲波在含有氣體和雜質的水中通過空化生成微泡。通常，超聲波是指頻率范圍為20 KHz～10 MHz 振動頻率較高的聲波。研究表明，在20～40 KHz 之間的低頻范圍內，超聲波可以產生微泡，在兆赫茲范圍內尚未發現空化氣泡的生成[14]。超聲波在介質傳輸中產生兩種形式的機械振蕩，即橫波和縱波，超聲波的縱向振蕩在礦漿傳播中會引起液體質點的縱向振動，從而交替產生壓縮相和稀疏相。波的正半周產生壓強，負半周形成拉力。當聲壓值超過液體承受的閾值時，液體中的氣體在稀疏相所形成的高負壓影響下過飽和析出，由于強大的拉應力，液體分子間的鍵力被破壞，液體被“撕開”成一空洞，因而產生大量的微泡。

已有研究證實了超聲波發泡受超聲波的功率、頻率及溶液中溶解氣體的量的影響。歐樂明等[15]研究發現超聲波發泡能力與溶液中氣體含量直接相關，超聲波空化氣泡的體積與超聲波的功率有關，且生成氣泡的速率與超聲波功率、頻率及溶液中溶解氣體的量呈正相關。

1.5 電解發泡

電解發泡是指在外加電場作用下，礦漿中的水通過電解析出平均直徑為17～105 μm 的微泡[16]。其中氧氣微泡在陽極生成，氫氣微泡在陰極生成，過程反應式如下：

在電解發泡過程中，氣泡經歷成核，成長及脫離電極等階段。當氣泡半徑達到臨界氣泡半徑時，電極表面發生氣泡成核現象；在成長階段，當氣泡尺寸大于臨界氣泡尺寸，產生的氣體連續進入氣泡，且氣泡與電極表面其他氣泡聚集，不斷增大；在分離階段，氣泡受到浮力、氣泡內部的壓力、分離力以及氣泡與電極間的附著力，當分離力大于附著力時，氣泡從電極表面脫落。

通常，電解發泡產生的微泡尺寸及數量受礦漿環境、電極及電流密度影響。礦漿為酸性溶液時，產生的氫氣微泡較大，并且微泡直徑隨著pH 值的增大而減小，產生的氧氣微泡較小；礦漿為堿性溶液時相反；中性溶液下生成的微泡數量多且尺寸較小，但是在強酸性和強堿性溶液均會生成較大的微泡[16]。此外，通過研究電極性質對微泡直徑的影響發現，鐵質電極產生的氫氣微泡半徑小于鉑質電極。當電極為鎳時，網狀電極產生微泡的直徑比板狀電極要小。表面粗糙的電極電解生成的微泡尺寸比光滑表面產生的大[17]。此外，在較低的電流密度時會產生少量大氣泡，在較高的電流密度下，電解會產生大量的小氣泡；在更高的電流密度下，氣泡成核速率隨著電流密度的增加而增加，但若電流密度過大，會促使一些微泡碰撞并兼并成大氣泡[18]。

由于電解產生的微泡具有分散濃度高、在礦漿內的固體顆粒上均勻分布、表面存在電荷、有較高的物理活性等特點，電解浮選成為一種有效的浮選方式。朱超英等[19]研制出一種新型電解微泡浮選柱，研究發現電解浮選柱與普通浮選機相比能獲得更高的精礦品位。但電解發泡浮選對于導電性差的礦物處理效果不理想，且生產成本較高，如何通過設備的優化補償額外的能源成本，實現電解發泡在浮選工業中的應用，仍需進一步探索。

2 微泡特征調控

大量研究表明，在浮選過程中，氣泡特征對浮選動力學和分離效率有顯著影響，調控氣泡特征是提高浮選分離效率的重要手段。通常，微泡特征主要分為靜態特征和動態特征，其中，靜態特征以氣泡直徑為主，而動態特征包括氣泡形態變化、運動速度和運動過程。

2.1 微泡直徑調控

在礦漿中，氣泡總是自發趨向于兼并，但在流體湍流流動及介質間相互碰撞作用下,氣泡會發生破裂，氣泡兼并與破裂在浮選過程中是同時存在的，其中兼并增大氣泡尺寸，而破裂使氣泡尺寸減小，兩者間的動態平衡決定了最終的氣泡直徑[2]。大量研究發現，微泡直徑在50～120 μm 范圍內最適合浮選，在此范圍內，氣泡直徑越小，浮選分離效果越好[20]。如何對微泡直徑進行調控，使其達到適合浮選分離的尺寸是強化浮選過程的前提，而表面活性劑、電解質和能量輸入是影響微泡直徑的主要因素。

2.1.1 表面活性劑

表面活性劑的加入會改變礦漿的表面活性，是調控微泡尺寸的重要手段。表面活性劑的類型和添加量對微泡直徑的調控機制不同。微泡直徑隨著表面活性劑濃度的增大而減小，直至達到臨界兼并濃度（Critical Coalescence Concentration，簡稱CCC）。當表面活性劑分子吸附在氣液界面時，其非極性基團朝向氣相，極性基團朝向液相并形成定向分子排布，抑制氣泡兼并，導致微泡尺寸減小。不同類型的表面活性劑具有不同的CCC 值。通常，表面活性劑的非極性基團是烴基，表面活性劑的表面活性隨著其碳原子數的增加而增強，但當烴基的長度超過一定值，表面活性劑的溶解度將迅速降低，其對礦漿表面活性的調控降低，氣泡兼并加劇，導致大氣泡的生成[21]。Zhu 等[22]分析了表面活性劑共混物對氣泡尺寸影響的機理，認為表面活性劑共混物會在微泡表面上形成共吸附，從而抑制氣泡兼并，減小氣泡尺寸。

2.1.2 電解質

礦漿中加入的電解質通常以離子的形式存在，與表面活性劑不同，電解質并不是通過降低液相的表面張力實現對微泡尺寸的調控，而是添加電解質會增大液相的表面張力。電解質主要通過抑制微泡兼并的方式來減小微泡直徑。很多研究探討了電解質抑制氣泡兼并的機理，Craig等[23]認為電解質的加入使電解質離子吸附在氣液界面上，降低了微泡之間的疏水力，從而抑制氣泡兼并。同時，溶液中的電解質離子和水分子形成的有序結構可以減緩氣泡間液膜的排液，抑制了微泡的兼并。此外，電解質溶液的粘性效應和溶解空氣量也被認為是抑制氣泡兼并的重要因素。但只有當電解質濃度超過CCC 值時，電解質才對氣泡兼并產生抑制作用。

Lessard 等[24]對不同類型不同濃度的無機鹽溶液中的氣泡兼并進行研究，認為氣泡尺寸與電解質類型無關，而與離子強度有關。隨著離子強度的增加，氣泡兼并概率降低，生成的氣泡尺寸更小。張雪勤等[25]研究發現，在低濃度的無機鹽的表面活性劑復配體系中，表面張力下降，發泡能力增加，在高濃度的無機鹽的表面活性劑復配體系中，發泡能力下降，且不同價態的無機鹽的影響也不同。值得注意的是，電解質對非離子起泡劑影響很小。

2.1.3 能量輸入

浮選是一個多相、多尺度的流動分離體系，其輸入能量，例如葉輪攪拌產生的機械能，射流產生的動能等，可以對氣泡尺寸進行調控。機械能輸入會促進氣泡間碰撞及使氣液界面附近的壓力不穩定，導致氣泡變形，最終破裂，產生小氣泡。Gorain 等[26]指出，氣泡尺寸隨著葉輪轉速的增加而減小，而且氣泡尺寸在葉輪出口處最小，靠近葉輪軸處最大。Zhu 等[27]發現在噴射式浮選槽中，氣泡尺寸會隨著射流流速及射流的動能的增加而減小，在較低的起泡劑濃度環境下，氣泡尺寸的減小更加明顯。惠恒雷[28]研究發現，在射流微泡發生器中，隨著液體壓力增加，礦漿射流速度增加，氣泡尺寸減小，而且尺寸變化趨勢明顯。

2.2 微泡運動特性調控

微泡在浮選槽中，受浮力作用處于上升狀態，受初始動量的支配，先做直線運動，然后加速運動，Basset 力和附加質量力消失，導致氣泡受力不均，做周期性的波動運動。在上升過程中，氣泡頂部和底部之間存在壓力差，產生從氣泡底部推向頂部的射流流動，并在氣泡的兩端形成旋渦，氣泡形狀發生變化。在氣泡上升過程中，上升速度逐漸增大，達到最大上升速度時下降，并趨于穩定，隨后氣泡速度在穩定速度附近波動[29]。調控礦漿性質是調控微泡運動特性的有效手段。

通常，表面活性劑的加入，能夠降低氣泡上升速度，穩定氣泡形態和運動軌跡。王軍超等[30]研究了正戊醇、MIBC、仲辛醇和聚丙二醇四種醇類起泡劑，發現均可以降低氣泡上升速度，并且氣泡速度隨著表面活性劑濃度的增加，逐漸降低，最大速度逐漸減小。賈彥[29]發現表面活性劑可以抑制氣泡的變形，隨著表面活性劑濃度越大，氣泡接近球形，運動軌跡接近直線，因此，認為可以通過添加表面活性劑增加氣泡運動的穩定性。此外，有研究發現，氣泡形狀與氣泡運動軌跡和運動速度有一定的關系。Wu 等[31]在純水中探究氣泡的運動形態，指出體積相同的情況下，球型氣泡較橢圓型氣泡上升速度明顯變小，氣泡形變使氣泡尾流不穩定，從而導致運動路徑不穩定。氣泡在礦漿中上升，水流攜帶表面活性劑分子向氣泡下部運動并聚集在氣泡下部，導致氣泡表面的表面活性劑分布不均勻，產生表面張力梯度，從而生成與之相平衡的Marangoni 剪切應力，這被稱為Marangoni 效應。該剪切力的出現增大了氣泡受到的曳力，使氣泡運動降低，同時，由于Marangoni 剪切應力與引起氣泡變形的壓差作用力方向是相反的，減小了使氣泡變形的凈作用力，減緩氣泡發生變形。

3 微泡對浮選過程的影響機制

浮選過程一般可分為碰撞、粘附和脫附過程，浮選過程中顆粒的礦化概率表示為：

式中：E為浮選過程中顆粒的礦化概率：Ec為氣泡與顆粒的碰撞概率；Ea為氣泡與顆粒的粘附概率；Ed為氣泡與顆粒的脫附概率。通過微泡調控強化碰撞和粘附過程，并抑制脫附過程可以強化礦化過程，提高浮選效率。由此可知，微泡特性在氣泡與顆粒碰撞、粘附和脫附過程中的作用機制是十分重要的。

3.1 微泡對碰撞過程的影響

一般，顆粒與氣泡的碰撞過程被認為是礦化過程的初始過程，也是發生粘附過程的前提條件，碰撞的粒子的動能打破顆粒與氣泡間的能壘，促使兩者接觸，導致粘附發生。顆粒與氣泡在浮選過程中的碰撞被認為有四種碰撞機制：重力碰撞、截流碰撞、慣性碰撞和湍流碰撞，它們受諸多因素的影響，如流體曳力、顆粒的慣性力、重力以及溶液化學調控等作用，是一個復雜的非線性過程。碰撞概率被廣泛用來評估顆粒與氣泡間的碰撞過程，許多學者采用不同的理論，基于不同的假設對碰撞概率進行研究，并建立大量的碰撞概率模型，如Sutherland 模型、Gaudin模型、Reay and Ratcliff 模型和Yoon and Luttrell模型等[1,32-33]，從這些模型可以推算出碰撞概率隨著氣泡尺寸的減小而增大。近年來，隨著對浮選礦化過程理論加深了理解，一些新的碰撞概率模型被提出，考慮了流體流動和粒子運動的影響，如Flint-Howarth 模型、Anfruns-Kitchener 模型和Weber-Paddock 模型等[34-35]，從中可以發現碰撞概率與微泡的運動速度是密切相關的。當顆粒的Stoeks 數在0.001～0.1 之間，不管是重力碰撞還是截流碰撞，碰撞概率均隨氣泡運動速度的減小而增大。在慣性碰撞時，氣泡運動速度對碰撞概率的影響機制并不明確。當氣泡尺寸減小，在同樣的充氣量條件下，微泡數量增加，氣泡的總比表面積增加，顆粒與氣泡的碰撞概率增加。研究發現，當直徑小于0.12 cm 時，氣泡在溶液中直線上升，大于這個值時，呈現鋸齒狀或螺旋狀運動[30]，偏離顆粒的直線碰撞，碰撞概率降低，因此可以推測，減小微泡尺寸，有利于維持氣泡的直線運動，從而增大碰撞概率。但在黃銅礦浮選中發現，小氣泡與極細顆粒的碰撞概率較大，中間尺寸顆粒由于氣泡尺寸不夠大，碰撞效率并不高[36]。此外，氣泡尺寸的減小會導致氣泡運動速度降低，碰撞角增大，導致氣泡表面的有效碰撞面積增大，而且氣泡在礦漿中的滯留時間延長，也在一定程度上增加了顆粒氣泡間的碰撞概率。因此，對于微細礦粒而言，小直徑和低速度的微泡可以增大顆粒與氣泡間的碰撞概率，對于粗顆粒而言，微泡的調控則需匹配顆粒的實際直徑。

3.2 微泡對粘附過程的影響

顆粒與氣泡發生碰撞后，兩者間的距離不斷縮小，直至接近到二者的水化膜，水化膜開始薄化，當水化膜達到臨界厚度，則迅速破裂，顆粒與氣泡發生直接接觸，氣固液三相潤濕周邊開始形成并擴展，實現顆粒的粘附。與顆粒氣泡間的碰撞過程不同，粘附過程受顆粒與氣泡性質、溶液環境和湍流等多個因素的影響，只有當誘導時間小于顆粒在氣泡表面的接觸時間時，顆粒才能實現在氣泡表面的粘附[37]。

氣泡特性對粘附過程有顯著影響。Yoon等[38]發現，隨著氣泡尺寸的減小，顆粒與氣泡的粘附概率呈上升趨勢。微泡的尺寸小，會影響氣液界面的拉普拉斯壓力，從而影響薄膜的排液動力學（即誘導時間），誘導時間隨著氣泡直徑的減小而減小，有利于促進粘附概率的增大。但是，當氣泡尺寸過小時，小氣泡的浮力可能無法提升粗顆粒，影響浮選效率，因此，提出了一種微泡與大氣泡結合的氣泡環境，以提高顆粒與氣泡間的粘附，但又給粗顆粒提供足夠的浮力，提高浮選效率[39]。

3.3 微泡對脫附過程的影響

粘附在氣泡表面的顆粒隨著氣泡上浮，在上浮過程中，當脫附力小于吸附力時，顆粒則保持粘附狀態，進入泡沫層，反之，從顆粒從氣泡表面脫落進入礦漿中。大量學者從力的平衡角度研究了脫附過程，在浮選過程中，氣泡與粘附顆粒之間的作用力可以分為四種[35]：Fp（毛細管壓力）、Fe（過剩力）、Fw（顆粒在溶液環境中的重力）、Fd（曳力）。在微泡浮選中，Fp和Fe為吸附力，Fw和Fd為脫附力。從力的平衡原則，推導出的脫附概率模型近似為：

式中：θd為脫附時的三相接觸角；γ為液體表面張力；g為重力加速度，ρp和ρ分別為顆粒與液體的密度；Dp為顆粒直徑；Db為氣泡直徑。

從上式可以看出，氣泡顆粒間的脫附概率隨著氣泡直徑和顆粒直徑的減小而減小，有學者認為，在微細粒浮選中，可以不考慮微泡與微細粒間的脫附情況[40]。在礦漿中，氣泡尺寸減小，導致曳力減小，過剩力所帶來的粘附效應增強，顆粒氣泡間脫附概率降低；在礦漿與泡沫層交界處，小氣泡的上浮速率較小，使得顆粒在氣泡表面滑移的最大高度較小，很難超過氣泡半徑，這時顆粒所受徑向力主要是重力分量，較升浮速率大的顆粒所受徑向力小[41]，顆粒脫落概率小。在泡沫層中，微泡趨向兼并，顆粒易脫附，但氣泡上脫落的疏水性顆仍處于泡沫層中，會發生二次粘附現象[42]。因而，對于中粗顆粒浮選而言，微泡的應用可以降低浮選中粗顆粒脫附概率，從而提高浮選效率。

4 結論與展望

（1）綜述了射流發泡、微孔介質發泡、溶氣析出發泡、超聲發泡和電解發泡五種發泡方式系統的綜述了微泡生成原理及應用。目前，射流發泡和微孔介質發泡技術在礦物浮選領域中得到了廣泛的應用，溶氣析出發泡在各行業的廢水處理中得到了很好的應用，超聲發泡和電解發泡技術應用還在實驗室規模上，在工業應用上還不成熟，需要進一步的研究探索和優化。

（2）添加表面活性劑、電解質和能量輸入是微泡直徑調控的有效手段。目前，盡管微泡調控在藥劑耦合方面已經有所研究，但大量研究還是多集中在單因素調控。實際浮選過程中，微泡直徑及運動特征受溶液環境、能量輸入等多因素協同影響，因而多因素耦合的微泡調控技術，具有一定的發展前景。

（3）對于細顆粒而言，微泡可以通過增加顆粒氣泡間碰撞概率和粘附概率，降低脫附概率，從而實現浮選速率和浮選回收率的增加。從理論角度，微泡對粗顆粒的顆粒氣泡間相互作用的影響與細顆粒相同，但微泡沒有足夠的浮力攜帶粗顆粒上浮，從而影響浮選效率。微泡可以強化細粒浮選，但對于粗顆粒而言，微泡的作用機制并不明確，微泡的特征需要進一步調控。