从地下提取必要的矿物是一项肮脏的工作，而且矿工提取的大部分物质都是无用的沉积物。 例如，在智利的一些铜矿中，每天要处理成千上万吨的物质，“但其中 95% 是废物，”哥伦比亚大学矿业专家 D. R. Nagaraj 说。 为了筛选出珍贵的矿物，工程师们经常在一种称为鼓泡流化床的装置中向物料中鼓入气泡——一项新的改进可能会使这个昂贵的过程更加高效。
在目前的系统中，沉积物通过气泡被向上推入腔室，分离出不同大小的颗粒，以便将污垢从顶部撇去。 但哥伦比亚大学化学工程师 Chris Boyce 表示，这个过程需要大量的水和能源，部分原因是气泡的无序运动降低了效率。 “它们正在聚结和分裂，并且无法保持均匀的大小，”他解释说，这使得分选过程不均匀。
在《美国国家科学院院刊》中，Boyce 和他的同事描述了一种使气泡保持队列的方法，从而减少了将矿物与废料分离所需的能量。 他们将充满气泡的腔室安装在一个以恒定频率振动的平台上，发现当系统晃动时，原本混乱的气穴会排列成上升的行。 Boyce 说，振动使污垢颗粒在固态和类液态之间转换，有时表现得像沙堡中的沙子，有时表现得像沙漏中的沙粒。 研究人员记录了这种快速转换如何将气泡推入形成——团队写道，这是以前的气-固相互作用模型无法预测的过程。
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Boyce 说，实验结果适用于不同的设备和颗粒尺寸。 这预示着从实验室到工业规模的转变前景良好。
“这是‘关键问题’，”麦吉尔大学材料工程师 Kristian Waters 说，他没有参与这项研究。“我们如何扩大这个过程？ 一些矿山每天要处理数十万吨的矿石。”
Boyce 现在正与 Nagaraj 等专家合作，将这些发现应用于减少采矿对环境的影响。 Nagaraj 说，即使是电动汽车等绿色技术也需要矿物，因此“如果采矿不可持续，其他一切都将不可持续。”