粗颗粒脱附率高是其浮选回收率低的主要原因,但其脱附形式及机理尚未阐明。现有关于颗粒脱附机理的研究主要集中在矿浆区和泡沫区,而对矿浆/泡沫界面区颗粒的脱附行为研究较少。本文采用高速动态显微观测技术,利用建立的兼并脱附和碰撞脱附试验系统,结合图像处理和分析软件,研究了静态矿浆/泡沫界面区气泡-颗粒的脱附行为及其机理,以期为实现粗颗粒的高效浮选回收提供理论指导。对工业浮选柱泡沫层顶部到液面以下-200mm沿竖直方向不同位置的样品分析表明,在矿浆/泡沫界面区气泡总负载质量和-1.4g/cm~3密度级颗粒负载质量迅速降低,-1.4g/cm~3密度级中+0.125mm产率降幅最快,-0.074mm产率略有降低,说明矿浆/泡沫界面区存在大量气泡-颗粒脱附,且脱附的低密度物以粗颗粒为主。实验室三产品浮选柱试验表明,捕集区回收率与颗粒粒度、密度和矿浆浓度呈负相关,泡沫区脱附率与颗粒粒度、密度和泡沫层厚度呈正相关。矿浆/泡沫界面区脱附率与颗粒粒度、密度和矿浆浓度呈正相关,高密度粗颗粒先脱附且脱附率高。泡沫层脱附主要集中在底部位置,即矿浆/泡沫界面区,颗粒表面疏水性越差脱附速率越快。通过高速动态显微观测技术对静态矿浆/泡沫界面区进行观测,发现该区的主要脱附形式是气泡兼并脱附,兼并形式既有水平兼并也有垂直兼并,并发现了一种新的脱附形式:气泡破裂或兼并导致邻近非兼并气泡上的负载颗粒脱附,定义为兼并扰动脱附。此外,观测到气泡-颗粒上浮时与矿浆/泡沫界面区内其他气泡碰撞,颗粒沿气泡表面发生滑移的现象,在该试验条件下未观测到颗粒脱附行为。为模拟矿浆/泡沫界面区高液环境下的气泡兼并行为,采用直径为1.5×1.5mm的两个气泡负载不同粒度和疏水性的玻璃珠颗粒研究了气泡水平兼并、垂直兼并及兼并扰动形式下颗粒的脱附规律。气泡水平兼并时,相近负载质量下,接触角为52°的481μm颗粒的脱附率最低,其次为45μm颗粒,120μm颗粒的脱附率最高,这主要是因为481μm颗粒对气泡兼并的阻尼作用大且位于气泡底端,距离兼并振荡剧烈的轴线两端和中间端较远;相同粒度,接触角越大的颗粒脱附率越低;不同粒度,随接触角增大,粗颗粒脱附率的降幅最大;相同性质颗粒的脱附率随气泡负载质量增大先降低后升高,脱附率降低主要受阻尼作用影响,脱附率升高主要是因为兼并后气泡表面积减少;裸气泡与负载气泡兼并比两个负载气泡兼并的脱附率低,前者的兼并过程中负载气泡阻尼效应明显,颗粒由负载气泡向裸气泡一侧移动。气泡垂直兼并时,比同等条件下气泡水平兼并的脱附率更高,这是因为垂直兼并时,负载颗粒主要集中在加速度最大的端点上。兼并扰动脱附形式下,气泡负载颗粒的脱附率与其到兼并气泡轴线端点的距离有关。非兼并气泡-颗粒位于垂直兼并气泡的上部时脱附率高,下部时脱附率低,位于水平兼并气泡轴线时脱附率处于以上两种形式之间。采用图像处理软件分析不同颗粒负载量时气泡兼并脱附行为。颗粒负载量大时,颗粒脱附主要发生在气泡兼并第一次收缩时且轴线两端脱附率最高。进一步计算兼并气泡“收缩-扩张”时轴线端点和中间端点位置的加速度表明,水平方向兼并第一次收缩时液膜两边端点和中间端点加速度分别为重力加速度的59.42倍和12.7倍,随后各端点的加速度值迅速降低,该计算结果佐证了观测结果。颗粒负载量小时,颗粒脱附易发生在气泡形变的突变位置,这是因为在气泡兼并初期,液膜从中间向两侧扩张时气泡下部轮廓发生突变,受曲率半径减小和液膜收缩的影响,突变位置易发生脱附。采用升浮气泡-颗粒与液面碰撞、升浮气泡与固定气泡-颗粒碰撞两种试验系统分别模拟研究了气泡-颗粒在矿浆/泡沫界面的碰撞脱附行为,结果表明碰撞脱附只有在气泡直径较大(2-3mm)、升浮速率较快和颗粒疏水性较弱时发生,且脱附率低。对负载颗粒动能转化研究表明,升浮动能仅有1.26%转化为滑移动能。运用达朗贝尔原理对非惯性系中颗粒径向受力分析表明,滑移颗粒向上运动高于气泡水平轴线位置时所受径向合力达到最大值,颗粒所受最大径向加速度为重力加速度的1.65倍,该值仅为兼并脱附所受最大加速度的1/36。通过加速度量级的对比说明兼并脱附是矿浆/泡沫界面区的主要脱附形式。该论文有图112幅,表22个,参考文献124篇。