铅离子-苯甲羟肟酸配合物捕收剂(Pb-BHA)的单晶结构分析

铅离子-苯甲羟肟酸配合物捕收剂(Pb-BHA)在钨矿、锡石和钛铁矿等氧化矿浮选中展现出良好的浮选性能和应用前景,但其精确分子结构尚不清楚,阻碍了配合物浮选作用机理的深入认识和金属基捕收剂分子设计的开展。本文培养了铅离子与BHA摩尔比分别为1∶1和2∶1的两种Pb-BHA配合物单晶(配合物1和配合物2),并采用X射线结构分析方法对其结构进行解析,包括配合物晶体结构、分子结构、空间堆积结构、分子间相互作用等。结果表明:配合物1的分子式为Pb_(6)L_(8)(NO_(3))_(4)(HL=BHA),配合物2的分子式为[Pb_(6)L_(8)(NO_(3))_(3)]NO_(3),铅离子与配体氧原子配位形成非平面“O,O”五元环螯合物构型,铅离子配位数为五配位、六配位和七配位。配合物分子通过Pb—O键与临近配合物相键接形成具有单体重复结构的三维扩展堆积聚合物。配合物中弱相互作用以O…H、H…H、Pb…O为主,π-π相互作用在分子间相互作用中占据主导,其次是N—H…O氢键作用。Pb-BHA配合物单晶结构的综合分析为研究配合物的液相结构及矿物表面吸附结构、浮选行为调控方法、浮选作用机理以及新型金属基捕收剂分子设计等提供了重要研究基础。

煤系战略性金属锂镓的富集分离研究进展

煤系物中存在丰富的锂、镓等战略性金属矿物,从中提取利用这些金属,既促进了资源再利用还可以增加我国战略性金属储备。由于锂镓的富集分离必经以厘清煤系锂、镓的赋存状态为前提,故先阐述了锂、镓含量检测和赋存形态研究,继而提出锂镓的预富集方法和分离提取方法,详细分析了物理分选法、化学分选法等富集方法,以及化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换吸附法和膜分离法等分离方法的技术原理和适用性。针对煤系锂、镓富集分离研究现状,提出了未来的发展方向,包括探清目标元素与有害元素的组合形式和成矿机理,提高煤系锂、镓的活化适应性和选择性,突破金属分离的技术瓶颈并优化生产工艺,实现酸碱溶液循环利用。研究成果可为煤系物的资源化利用和其他战略性金属的提取利用提供有益参考。

基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制

疏水力作为胶体物理化学及生物大分子体系中重要作用力,具有典型的多尺度作用程特征,其中亚稳态液膜空化气泡桥接诱发长程疏水力和固液界面水分子重排熵效应诱导短程疏水力假说占据着当前学术主流,但仍缺少系统理论研究.为进一步阐明基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制,借助原子力显微镜(AFM)及分子动力学模拟对全氟辛基三氯硅烷疏水化颗粒与表面间长程疏水力进行了系统研究.AFM力测试结果表明:长程疏水力作用程随接近次数增加而逐渐增大并逐渐趋于稳定,第十次接触时进针曲线跳入黏附距离达到502.01 nm,退针曲线中观察到了预示空化气泡毛细桥断裂的台阶.此外,发现经典毛细力数学模型可以较好地拟合进针曲线,通过计算得到毛细桥体积约为0.30μm^(3),从理论角度直接验证了亚稳态液膜空化气泡毛细桥的存在.进一步借助GROM ACS(GROningen M A chine for Chemical Simulations)大尺度牵引分子动力学模拟从分子尺度探索疏水颗粒分离过程中空化气泡毛细桥产生、演化过程与力学行为的内在关联机制,结果表明:疏水颗粒从基板表面跳出分离瞬间,产生的局部压降吸引氮气分子向液膜内部扩散从而形成空化气泡毛细桥,同时,在毛细桥断裂时刻在计算弹簧势力曲线中观察到了力跳跃行为.最后研究了溶液气体含量对长程疏水力的影响规律,发现气体分子含量和空化气泡毛细桥体积增长速率与毛细桥拉伸断裂长度呈现正相关关系,进一步表明了长程疏水力的气体浓度依赖效应.基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制的揭示有助于进一步完善胶体物理化学及生物大分子间相互作用理论体系,同时对调控实际矿物浮选过程具有重要指导意义.

基于煤矸石中锂、镓元素赋存状态的高梯度磁选预富集试验

我国山西、内蒙古部分矿区煤矸石中蕴藏着锂、镓等战略性关键金属,其锂、镓元素富集逐渐成为研究热点。然而煤矸石中锂、镓含量很低,直接浸出需消耗大量化学药剂,高效、经济的富集锂、镓元素仍存在很大挑战。为提高煤矸石中锂、镓富集效率,针对山西朔州地区煤矸石中锂、镓元素赋存状态和预富集方法展开研究。采用逐级化学提取法、矿物物相组成、矿物解离分析、电感耦合等离子体质谱法、扫描电子显微镜和能量色散光谱,研究了煤矸石中锂、镓元素的赋存状态,利用高梯度磁选探究通过抛除黄铁矿对煤矸石中锂、镓元素预富集的可行性。结果表明,煤矸石主要由高岭土、黄铁矿、石英、方解石、白云母等矿物组成,锂、镓元素主要赋存于硅酸盐类矿物中,黄铁矿中含量较少。原矿中锂质量分数146.37μg/g,镓质量分数25.04μg/g。通过磁选方法抛除黄铁矿可对煤矸石中锂、镓元素预富集,1000 mT时,预富集效果最佳,磁选尾矿中锂质量分数210.63μg/g,为原矿中锂含量的1.45倍,锂回收率88.00%。镓质量分数31.88μg/g,高于原矿中镓元素,镓回收率80.07%。

陶瓷介质搅拌磨对炼焦中煤解离特性与分选潜势的影响

为研究炼焦中煤在搅拌磨机中的选择性解离特性,以涡北选煤厂的炼焦中煤为对象,进行了样品性质、磨矿条件优化、磨矿产品解离特性及颗粒形状特性等研究,对比了相同磨矿细度下搅拌磨机和棒磨机磨矿产品的浮选效果。研究结果表明:在搅拌磨机磨矿时间4min、陶瓷球直径6mm、介质填充率60%、磨矿浓度55%的最优磨矿条件下,-0.074mm含量79.39%的磨矿产品经过浮选,可得到产率61.49%的精煤(A_(d)=11.50%)产品;在相同的磨矿细度下,搅拌磨机所需的磨矿时间更短,产生的高灰细泥产率低,磨矿产品浮选精煤(A_(d)=11.50%)产率较棒磨机高9.82个百分点,说明搅拌磨机解离效果更好;SEM分析进一步证实,搅拌磨机磨矿产品表面微细粒脉石矿物较少,颗粒球形度(R0)低,伸长率(EW)高,有利于颗粒与气泡的黏附;研究结果可为炼焦中煤选择性解离提供工艺思路。

难浮煤−极性捕收剂相互作用研究新视角:分子对接与诱导契合效应

研究煤泥与浮选药剂间的相互作用将是浮选过程强化的热点和难点,针对难浮煤表面强亲水的化学结构特性,将生物医药领域诱导契合效应引入到难浮煤−极性捕收剂的相互作用研究中。基于煤样性质检测结果,构建了3D煤分子结构,采用原型分子(Protomol)技术搜索并表示煤分子活性口袋,在活性口袋中搜索极性捕收剂与难浮煤的分子对接最优构象,根据极性药剂与煤分子相互作用最优构象的结合能大小,分析分子对接和诱导契合效应研究结果与浮选结果之间的对应性关系。结果表明分子对接结果与难浮煤可燃体回收率均呈现出十二醇<十二醛<十二酸甲酯的规律,浮选可燃体回收率与分子对接结合能绝对值、煤分子诱导契合效应呈现明显的正相关关系,揭示了分子对接对浮选药剂筛选的指导作用。根据分子对接构型可知结合能存在差异性归因于π-CH作用和空间位阻作用的不同。进而将药剂分子的三维空间进行固定,采用分子力学模拟对三种极型捕收剂与煤分子间“诱导契合效应”进行探索,发现十二酸甲酯与煤分子活性区域能够产生更大的相互作用,煤分子活性区域对十二酸甲酯的诱导效应、包裹性更强,因而在浮选过程中效果更好。采用分子对接和诱导契合效应研究煤分子与药剂相互作用,可为浮选捕收剂的快速筛选提供技术途径和科学指导。

脂肪酸不饱和度对低阶煤浮选强化的影响机制

为研究脂肪酸不饱和度对低阶煤浮选的影响,选择碳原子个数相同但双键个数依次增加的油酸、亚油酸和亚麻酸作为浮选捕收剂对低阶煤进行浮选,并与非极性捕收剂柴油进行对比,通过颗粒-气泡间粘附力测试和药剂吸附的分子动力学模拟,揭示了不饱和脂肪酸强化低阶煤浮选的作用机制.结果表明,不饱和脂肪酸的浮选性能优于柴油,低阶煤浮选产率随脂肪酸不饱和度增加而增加.采用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对低阶煤表面形貌和官能团进行分析.SEM结果表明,低阶煤表面疏松,含有大量孔隙与裂隙,不利于药剂在煤表面的铺展.FTIR和XPS结果表明低阶煤表面含有大量含氧官能团,表面疏水性较差,导致浮选回收率较低.对不同捕收剂条件下气泡与煤表面粘附力进行测定,发现气泡与煤表面间最大粘附力随捕收剂不饱和程度增加而增加,这说明颗粒可浮性增加.进一步对不饱和脂肪酸吸附的分子动力学模拟进行分析,可知不饱和脂肪酸通过其极性基团与煤表面极性基团间形成氢键,从而在煤表面铺展.双键个数增加使得不饱和脂肪酸极性增加,在煤表面的铺展程度逐渐增加,导致颗粒可浮性增加,这是低阶煤浮选回收率随脂肪酸不饱和程度增加而增加的主要原因.

基于润湿膜时空演化的颗粒-气泡间相互作用力数值求解

颗粒-气泡间的相互作用涉及颗粒-气泡碰撞、黏附和脱附,作为泡沫浮选的基本单元直接影响浮选效率。其中,颗粒-气泡黏附伴随着颗粒-气泡间润湿膜的薄化破裂。明晰润湿膜薄化过程中颗粒-气泡间的相互作用,对强化难浮煤/难选矿浮选回收具有重要的理论指导意义。采用动态润湿膜测试系统(DWFA)研究了亲/疏水二氧化硅表面与气泡之间润湿膜的时空演化,基于润湿膜薄化动力学数据数值求解了颗粒-气泡间相互作用力,进一步分析了润湿膜薄化过程中流体力和表面力协同作用机制。结果表明,亲水二氧化硅-气泡间润湿膜最终呈现“U”型平衡轮廓,其中心点厚度为121.0 nm;疏水二氧化硅-气泡间润湿膜不稳定并于0.93 s快速破裂,中心点临界破裂厚度为157.8 nm。颗粒-气泡相互作用力学分析表明,分离距离较远时,马达以6μm/s给定速度驱动样品接近气泡,流体力是颗粒-气泡润湿膜排液的最主要贡献力。当颗粒-气泡分离距离缩短至约300 nm时,表面力开始作用。亲水二氧化硅-气泡间润湿膜排液速率低、达到平衡所需时间久,在润湿膜稳定前,马达停止驱动,继而流体力减小,表面力增大,排斥性分离压力主导亲水二氧化硅-气泡间润湿膜缓慢排液至平衡。疏水二氧化硅-气泡间流体力持续增大,随着分离距离减小,吸引性范德华力或疏水力等表面力作用,诱发润湿膜快速破裂。因此,对于表面疏水性弱的二氧化硅,其与气泡间排斥作用强,不利于颗粒-气泡黏附;通过表面改性方法提高其表面疏水性,可诱发颗粒-气泡间润湿膜破裂,提高黏附概率,这归因于疏水颗粒-气泡间吸引性分离压力。

艺术视角下人工智能在非物质文化遗产中的创新设计研究

随着科技的不断进步与发展,人工智能(AI)已逐渐渗透到社会的各个领域,为人们的生产生活带来了巨大的便利。在艺术与设计领域,人工智能以其独特的优势,如大数据分析、算法优化、自动化生成等,逐渐改变传统的创作方式。与此同时,非物质文化遗产作为人类文化的重要组成部分,承载着各民族的历史记忆和文化基因,其传承与保护日益受到社会的重视。非物质文化遗产是指那些无法触摸的、口传心授的文化形式,如民间艺术、民俗活动、传统节日等。然而,随着现代化进程的加速,非遗的传承面临诸多挑战,如传承人的老龄化、传承方式的单一化等。因此,如何在现代社会中有效传承和保护这些珍贵的文化遗产,成为了当下亟待解决的问题。在此背景下,将人工智能引入非物质文化遗产的传承与保护中,不仅能够利用其技术优势为非遗文化提供新的展示平台,而且通过创新设计,使非遗文化更好地融入现代生活,实现其可持续发展。

粗颗粒浮选过程强化研究进展及展望

粗颗粒浮选不仅能够有效拓宽浮选粒度上限、减少碎磨能耗,而且对建设绿色矿山和提高资源利用率具有重要意义。目前,针对粗颗粒浮选过程强化,国内外学者做了大量相关研究并取得了显著成果。从粗颗粒的难浮机理出发,重点综述了当前粗颗粒浮选过程强化技术新进展,并分析了不同分选技术的作用机理、优势与不足,以期为粗颗粒浮选实践提供理论指导与技术借鉴。浮选矿浆的高紊流环境是造成粗颗粒难浮的根本原因,基于此,为了降低粗颗粒紊流效应,更多研究聚焦于高效粗颗粒浮选装备开发,如矿冶科技集团有限公司研制的CLF粗粒浮选机和美国Eriez公司设计的流态化浮选设备——水力浮选机。最后提出了未来粗颗粒浮选技术的新发展方向,主要包括低紊流高相含率的浮选环境下浓相流态化浮选机理、大型流态化浮选智能装备开发以及由此带来的新型浮选工艺开发设计。

粗粒辉钼矿工艺矿物学及流态化浮选抛废研究

粗粒预选抛废是实现选厂节能降耗的重要技术手段,借助流态化浮选技术对河南某选厂低品位辉钼矿(粒级-1 mm,Mo品位0.076%)进行选前抛废探索。通过工艺矿物学对辉钼矿嵌布和解离特征进行了全面分析,研究了操作因素对流态化浮选的影响规律,并在不同捕收剂用量下比较了其与机械式浮选的抛废效果差异。工艺矿物学结果表明,试验所用矿石中主要有价矿物辉钼矿为中粒-细粒不均匀嵌布,粗粒级矿石中辉钼矿解离度较低。流态化浮选结果表明,操作因素对于尾矿品位和抛尾率均可能产生影响,最优条件下流态化浮选尾矿品位为0.011%~0.015%,抛尾率为40%~55%,抛废效果远优于机械式浮选,其原因是流态化浮选构建了低紊流环境,提升了浮选粒度上限。

植物油脂捕收剂强化低阶煤浮选作用机理及其构效关系

低阶煤的大规模分选利用产生大量细粒难浮煤泥,开发使用含极性组分的浮选捕收剂可精准调控低阶煤颗粒表面疏水性,实现细粒难浮煤泥的浮选过程强化。研究了2种植物油脂JC61、JC62以及柴油的物理化学性质及低阶煤浮选效果差异,借助宏观表征试验探索了不同捕收剂对低阶煤润湿性的影响,进而理论计算总结了酯类捕收剂分子对应浮选的构效关系。浮选试验结果表明:用量为2000 g/t时,JC62、JC61、柴油的浮选精煤产率分别为24.11%、76.03%、89.92%,2种植物油脂捕收性能均显著优于柴油。XPS测试发现JC61、JC62与颗粒作用可减少亲水基团的相对含量,且JC62效果更优。而JC61成分以C16~C20饱和脂肪酸乙酯为主,而JC62主要为含有不饱和双键的油酸甲酯。2种植物油脂中主要的酯类分子均可与低阶煤亲水性羧基形成氢键,十二烷、油酸甲酯、油酸乙酯、十六酸甲酯、十六酸乙酯的吸附能分别为-95.64、-127.71、-124.73、-121.05、-24.17 kJ/mol,即作用强度为:甲酯>乙酯、不饱和酯类>饱和酯类。在酯类捕收剂分子结构中,含有极性酯类头基的分子可与低阶煤官能团自发形成氢键,且甲酯的作用更强;疏水碳链上不饱和C=C键的存在增强了分子的极性,促进了酯类分子在低阶煤亲水位点的作用。

湍流场中浮选颗粒-气泡脱附行为的尺寸效应研究

湍流诱发浮选颗粒-气泡脱附已达成广泛共识,但湍流场中颗粒的脱附行为机制仍未明晰。传统离心脱附理论认为当颗粒所受离心力大于毛细力时颗粒从气泡表面脱附,忽略了颗粒重力对浮选颗粒-气泡间稳定性的影响,且未考虑不同尺寸颗粒间的脱附行为差异。采用自制的微流体通道湍流槽探索了湍流涡中不同尺寸颗粒的脱附行为,运用Image-Pro Plus图像处理软件对颗粒脱附过程的动力学参数进行测量分析。结果表明,粗颗粒(2.0 mm)质量大,颗粒在气絮体升浮阶段发生直接脱附;而中颗粒(1.0 mm)和细颗粒(0.5 mm)质量小,气泡会带动颗粒由湍流槽底部向湍流涡中心旋转迁移,同时颗粒在气泡表面高速旋转发生离心脱附。此外,颗粒稳定性分析表明传统邦德(BO*)模型并不能对湍流场中的颗粒-气泡气絮体稳定性进行准确判断,颗粒易受湍流涡加速或气泡振荡的影响,导致颗粒脱附时邦德数在1左右波动。

基于分子对接技术的难浮煤浮选捕收剂虚拟筛选研究

设计和优化高效绿色浮选捕收剂是浮选过程强化的热点和难点,针对难浮煤表面存在众多含氧位点的化学结构特性,将生物医药领域分子对接技术引入到难浮煤浮选捕收剂的虚拟筛选中,探究了多种捕收剂与难浮煤的分子对接结果,分析了分子对接结果与浮选结果之间的对应性关系,揭示了分子对接对浮选捕收剂筛选的指导作用。结果发现多种捕收剂与难浮煤分子以及煤中1、6、7、8号含氧活性位点的分子对接规律相同,整体对接与局部对接的结合能相互验证,均呈现出十二烷<十二醇<十二醛<十二酸甲酯<油酸的规律,并且均表明十二烷、十二醇、十二醛、十二酸甲酯和油酸与难浮煤分子的最优对接位点分别为碳氢结构、1号羧基、6号羟基、6号羟基和6号羟基,根据分子对接构型可知结合能存在差异性归因于氢键作用、疏水键合作用和空间位阻作用的不同。难浮煤可燃体回收率呈现出十二烷<十二醇<十二醛<十二酸甲酯<油酸的规律,浮选试验结果规律与捕收剂在煤分子整体以及1、6、7、8号含氧活性位点上的结合能规律相一致,即结合能绝对值大的捕收剂对应的浮选可燃体回收率更高,可燃体回收率与结合能绝对值呈现明显的正相关关系。研究结果表明通过分子对接可以预测捕收剂对难浮煤的浮选规律,还可以预测捕收剂在难浮煤分子上的作用位点,将生物医药领域的分子对接技术应用于浮选捕收剂领域,可为浮选捕收剂的快速筛选提供技术途径和科学指导,对环保型靶向浮选捕收剂的开发设计具有重要意义。

颗粒气泡黏附科学:基于AFM和DWFA的颗粒气泡间疏水作用力研究

为探索颗粒气泡体系疏水力的长程及短程来源机制,分别采用原子力显微镜(AFM)和浮选动态润湿膜分析仪(DWFA)对气泡与同一疏水玻璃基板间的疏水力进行测试。AFM发现气泡与亲水性玻璃基板间的相互作用力为单调斥力作用,体系不存在诱发液膜失稳的引力作用项。疏水性颗粒气泡间的液膜是不稳定的,当AFM负载力到达19.3nN时,力曲线中观察到了明显的跳入黏附现象。疏水玻璃与气泡间的疏水力以3.50nm的衰减长度按单指数模型衰减,液膜在32.96nm临界破裂厚度处破裂。该疏水力倾向于一种短程力(<50nm),其源自界面的水分子重排熵效应。DWFA法同样发现亲水性玻璃基板与气泡间的液膜是稳定的,当总分离压力与气泡内部拉普拉斯压力相等时,液膜到达133nm的平衡膜厚度。疏水性玻璃基板与气泡间的液膜是不稳定的,液膜发生快速薄化并分别在185nm临界膜厚处破裂。对疏水力进行定量求解发现该力以47.30nm的衰减长度衰减,所获得的疏水力为一种长程作用力,该力源于固液界面纳米气泡空化效应。AFM和DWFA排液试验中所用的气泡尺寸分别为微米级及毫米级,疏水力受气泡本身的尺寸影响,与气泡表面的毛细波传播有关,在吸引力作用下大气泡表面会形成更强烈的毛细波震荡。由于疏水界面水分子的热力学不稳定性,这种界面波动会诱发疏水固液界面空化气泡的析出,增加了引力作用程。

颗粒气泡黏附科学——宏观尺度下颗粒气泡黏附研究进展及困境

颗粒气泡黏附指从颗粒与气泡相遇开始到液膜发生薄化破裂最后至三相润湿周边铺展形成稳定矿化气絮体的过程,是浮选中的核心作用单元。然而浮选颗粒气泡黏附机理至今仍不明确。黏附过程主要受颗粒气泡的表面物理化学性质及溶液化学条件影响,表面力及流体作用力协同支配微纳尺度下颗粒气泡间液膜薄化破裂行为。排液过程中气液界面的变形效应进一步增加了系统复杂性,上述因素使得颗粒气泡黏附的理论研究及试验探索步履维艰。早期关于颗粒气泡黏附的研究主要聚焦于黏附概率,其中宏观尺度下的诱导时间测试占据主导地位,通过诱导时间结果计算黏附概率。对国内外宏观尺度下颗粒气泡黏附概率模型及研究技术手段进展展开全面综述,并对现有技术瓶颈及局限进行分析。诱导时间测量仪及高速动态摄影技术大大促进了浮选工作者对颗粒气泡黏附的理解,"诱导时间与实际浮选回收率具有着良好的相关关系"也已经被广泛证明。然而因微纳尺度下的表面力及液膜薄化动力学信息的缺失导致宏观诱导时间并不能从基础层面揭示颗粒气泡的黏附机理,微纳尺度下颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化动力学的定量测试表征是技术发展的必然趋势,其可为浮选微观矿化反应过程提供新的理论视角,同时也为难浮煤及难选矿浮选过程强化提供理论支撑。

颗粒气泡黏附科学——微纳尺度下颗粒气泡黏附试验研究进展

自20世纪30年代始,微纳尺度下的颗粒气泡黏附就引起了学者的广泛关注并逐渐涌现出一系列试验技术探索颗粒气泡黏附机理。在宏观尺度下颗粒气泡黏附研究进展的基础上,系统的对微纳尺度下颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化破裂动力学试验技术研究进展进行综述。技术总体上可以分为两类:力测量法及排液法。排液法是通过光学显微干涉技术直接获得气液界面变形及排液动力学数据,通过耦合扩展DLVO理论及排液方程求解作用力信息,如单气泡撞板显微干涉技术、薄膜压力平衡技术及表面力分析仪等。力测量法则主要是借助胶体探针原子力显微镜(AFM)测试颗粒气泡间表面力及流体阻力,通过流体力学排液模型模拟液膜薄化破裂动力学行为。排液法和力测量法均发现疏水力是颗粒气泡间液膜快速薄化并破裂的根本原因,其中排液法所获得的疏水力倾向于一种长程作用力,而力测量法得到的疏水力为短程作用力,造成这种差异的原因仍不明确。随着AFM-反射干涉对比显微镜联用、变形体系力分析仪和薄液膜力分析仪等技术的问世,作用力和液膜排液的同步测试已经成为一种技术趋势,充分助力了浮选颗粒气泡黏附基础研究。基于现有研究进展应进一步开展颗粒气泡间疏水力的系统研究,通过借助不同检测技术的优势互补及分子动力学模拟等手段,有望从根本上阐明这一科学问题。

相互作用力及液膜排液动力学研究进展

颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化破裂动力学是揭示浮选黏附机理的核心,也是近年来浮选胶体化学领域的研究热点。为深入明晰浮选黏附机理,对当前颗粒气泡间相互作用力及液膜排液动力学模型理论研究进展进行了系统综述。对于颗粒气泡间相互作用力,疏水引力可克服颗粒气泡间范德华力和静电斥力,诱发黏附。不同作用程范围内疏水力的来源机制不同:长程疏水力(>20 nm)主要源于固液界面亚微米/纳米气泡桥接,而短程疏水力(<20 nm)则主要源于固液界面水分子重排效应。由于疏水力强烈的吸引性和气液界面变形,颗粒气泡间疏水力的定量表征仍存在较大的挑战。对于颗粒气泡间液膜排液动力学模型,最具代表性的有Stefan-Reynolds平坦膜模型,Taylor模型和Stokes-Reynolds-Young-Laplace(SRYL)模型。Stefan-Reynolds及Taylor模型并未考虑排液过程中气泡表面曲率的变化,其应用存在着较大的局限性。SRYL模型则在描述液膜薄化速率的同时,兼顾了气泡表面在流体力和表面力等外力作用下的变形行为。在给定起始与边界条件下,SRYL模型通过数值迭代法与液膜排液试验测试结果对比,可以计算出颗粒气泡间的相互作用力信息;也可通过与相互作用力试验结果对比获得液膜排液数据。在今后的研究中,应重点将SRYL模型与试验测试相结合,对颗粒气泡间疏水力进行定量表征,揭示浮选黏附机理。

煤泥盐水浮选技术

盐水对浮选体系下颗粒与气泡行为的影响规律进行了综述。浮选矿浆中的无机盐电解质在提高精煤可燃体回收率的同时也增加了脉石矿物的回收。反电荷阳离子在煤粒表面吸附改善颗粒疏水性,颗粒-气泡间的液膜排液速度因双电层被压缩而加快;同时电解质兼有起泡剂的效果,能有效阻止气泡兼并聚合。另一方面,盐水浮选体系下细粒脉石颗粒的水流夹带和聚合截留现象严重,可燃体回收与脉石颗粒非选择性上浮之间的矛盾激增。

低品质煤泥浮选过程强化研究进展及其思考

“富煤、缺油、少气”的一次能源赋存条件决定了我国煤炭的基础能源地位,与此同时,煤炭作为当前最主要的碳排放源,如何为实现碳达峰、碳中和做出煤炭贡献是整个行业迫切需要思考和解决的关键问题。我国煤炭资源禀赋条件差,高含杂低品质煤资源储量丰富,随着优质煤炭资源的逐渐消耗与国家“双碳”战略的实施,低品质煤大规模分选提质已成为保障国家能源安全和煤炭行业高质量绿色发展的战略选择。目前重介质选煤技术的快速发展与推广使得粗粒低品质煤分选日趋成熟,但细粒低品质煤(低阶/氧化难浮煤、高灰难选煤等)浮选仍面临着严峻挑战,低品质煤泥浮选的基本作用原理与过程强化亟需研究。从低品质煤泥难浮难选机理、低品质煤泥浮选界面调控及流动强化3个方面对低品质煤浮选研究现状进行了系统讨论,最后提出了未来低品质煤浮选过程强化的新发展方向与技术体系,主要包括基于多尺度微纳力学解析的低品质煤浮选分离新原理、基于单分子力谱融合深度学习的浮选药剂分子智能定向筛选设计、基于能量精准适配的调浆-浮选流场精细化构建、煤系固废资源化利用与规模化消纳及低品质煤浮选界面-流体协同强化全链条智能化示范工程建设,上述关键科学与技术问题的解决将为我国煤炭行业高质量发展和国家“双碳”战略实施提供新的助力。