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专利号: 2018111942298
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种气液固三相泡沫强制排液试验装置,包括定压水箱加液系统和泡沫柱排液系统;其特征是:

所述定压水箱加液系统包括磁力搅拌器和水箱,水箱置于磁力搅拌器上,所述磁力搅拌器的磁转子穿入水箱内;水箱上部设水箱溢流堰,水箱顶部设有补液管,水箱中下部设强制排液管;

所述泡沫柱排液系统,包括泡沫柱上部柱体、下部柱体、柱体底座和充气毛细管,泡沫柱上部柱体与下部柱体相连接,下部柱体底部用胶皮塞封底后并在柱体底座中固定,充气毛细管通过胶皮塞伸入下部柱体;

所述定压水箱加液系统置于泡沫柱排液系统上方,所述强制排液管的管口接在泡沫柱上部柱体上部。

2.根据权利要求1所述的气液固三相泡沫强制排液试验装置,其特征是:所述的泡沫柱上部柱体和下部柱体通过法兰相连接。

3.根据权利要求1所述的气液固三相泡沫强制排液试验装置,其特征是:所述泡沫柱上部柱体和下部柱体均为圆柱体形状,由透明玻璃或有机玻璃制成。

4.一种利用权利要求1、2或3所述的气液固三相泡沫强制排液试验装置进行气液固三相泡沫强制排液试验的方法,包括如下步骤:步骤1.打开补液管为水箱补加含适量试验矿物颗粒和表面活性剂的悬浮液,至水箱充满,用磁力搅拌器和磁转子对水箱中的悬浮液进行搅拌,使颗粒处于均匀分散状态;打开补液管持续补加悬浮液保持水箱液位平衡;同时打开强制排液管,设定强制排液管强制排液的流量大小,将悬浮液接入量筒,测定在时间段T内将量筒接入悬浮液的体积V,可得悬浮液流量Q;

步骤2.泡沫柱的底部加入表面活性剂溶液,加入量为下部柱体高度的四分之一~三分之一,通过充气毛细管向泡沫柱中表面活性剂溶液充气,产生泡沫,当泡沫充满整个泡沫柱柱体后停止充气,用试验膜纸将泡沫柱顶部密封后静置待泡沫中液体排干;

步骤3.按照步骤1的方法在设定的强制排液管强制排液的流量大小条件下进行强制排液,将悬浮液滴入泡沫柱,在此期间,打开光源和录像设备,记录开始强制排液后泡沫柱中泡沫加入强加悬浮液液体的过程,干泡沫从顶部被润湿,一条移动的润湿前端将上部湿泡沫和下部干泡沫分开,通过处理图像获得润湿前端的下移速度,用Vf表示;

步骤4.设定不同的强制排液管强制排液的流量大小,重复步骤1到步骤3,得到多组对应的悬浮液流量Q和润湿前端的下移速度Vf,用最小二乘法拟合数据得到悬浮液流量Q和润湿前端的下移速度Vf之间的幂次关系,如下式所示:其中A为泡沫柱横截面积,α为幂指数,jd为强加液体的表观液速;其中幂指数α表征排液机制,当假设泡沫中气液界面是固定而非移动的,通道内为泊肃叶流,α=1/2,表示了普朗图边界主导的排液机制,当假设泡沫中气液界面是可移动的,通道内为活塞流,α=1/3,表示了顶点主导的排液机制。

5.根据权利要求4所述的利用权利要求1、2或3所述的气液固三相泡沫强制排液试验装置进行气液固三相泡沫强制排液试验的方法,其特征是:步骤5.在每组排液结束后,在泡沫柱中间法兰位置处截取上段柱体泡沫,将泡沫取出后过滤烘干,用于分析残留在泡沫中的颗粒特性。

6.根据权利要求4所述的利用权利要求1、2或3所述的气液固三相泡沫强制排液试验装置进行气液固三相泡沫强制排液试验的方法,其特征是:所述矿物颗粒和表面活性剂混合悬浮液,矿物颗粒与表面活性剂质量浓度比为5~30g/L,矿物颗粒粒径范围在0~0.25mm,表征矿物颗粒疏水性接触角的范围在10~120°。

7.根据权利要求4、5或6所述的利用权利要求1、2或3所述的气液固三相泡沫强制排液试验装置进行气液固三相泡沫强制排液试验的方法,其特征是:所述表面活性剂的浓度在一个临界胶束浓度以上,表面活性剂的种类为能形成稳定泡沫的离子型表面活性剂。

8.根据权利要求7所述的利用权利要求1、2或3所述的气液固三相泡沫强制排液试验装置进行气液固三相泡沫强制排液试验的方法,其特征是:所述表面活性剂选用十二烷基硫酸钠、溴化十六烷基三甲铵或十四烷基三甲基溴化铵。