基于低场核磁共振表征的矿物孔隙润湿规律

孔隙润湿是影响多孔矿物(焦渣、褐煤、冶金渣等)可浮性的重要因素之一,然而准确、定量表征孔隙润湿的方法鲜有研究,润湿液体性质与孔隙润湿规律之间的内在联系还未被充分地揭示。采用原样和疏水活性炭开展基于液体物理性质的孔隙润湿规律研究,建立低场核磁共振(^(1)H LF-NMR)测得^(1)H LF-NMR孔隙率与称重法计算得到的称重孔隙率之间的定量关系,探讨^(1)H LF-NMR检测样品在4种液体中润湿不同时间后的孔隙润湿率的可行性;研究4种液体对样品中不同尺寸孔隙的润湿规律;通过计算收缩数,揭示液体物理性质在样品孔隙润湿过程中的影响机理。结果表明:原样和疏水样品在4种液体中润湿后,^(1)H LF-NMR孔隙率与称重孔隙率具有一次函数关系,故该设备可定量表征出4种液体对原样和疏水样品中孔隙的润湿率。4种液体润湿原样和疏水性样品时不同尺寸孔隙均符合“快增—稳定”的规律,润湿速率由快到慢的转折点在5 min处,总孔的润湿率与润湿时间均符合一级动力学方程,纯水对原样具有最大的总孔润湿速率但对疏水样品的总孔润湿速率却最小。对于原样,纯水具有最大微孔和过渡孔润湿率,正丙醇和正十六烷具有最大中孔润湿率且对疏水样品中孔润湿率相似,而硅油对所有孔隙润湿率都最小;60 min孔隙润湿率(除中孔)随收缩数增加而线性降低,表明液体黏度主导孔隙润湿过程。按照疏水样品微孔和过渡孔润湿率递减排序依次为正丙醇、正十六烷、纯水、硅油;60 min孔隙润湿率随收缩数增加先升高后降低,反映出表面张力和黏度对孔隙润湿过程的协同作用。

水-乙醇二元体系的低场核磁共振弛豫特性研究

应用低场核磁共振(1H LF-NMR)技术对不同浓度水-乙醇二元体系的弛豫特性进行了研究,并结合分子模拟计算获得的体系的氢键变化进行了分析。结果表明,不同浓度下水-乙醇体系的氢键缔合状态可引起低场核磁弛豫特性的变化。对0%≤XW≤10%的水-乙醇体系而言,水与乙醇可通过氢键形成H2O(Et OH)n团簇,表现为T21先增加,后减小并保持相对稳定,而单组分弛豫时间(T2w)逐渐减小。对10%≤XW≤100%的水-乙醇体系而言,单组分弛豫时间T2w呈先缓慢减小再逐渐增加的趋势;当10%≤XW<30%时,乙醇分子间缔合为主,形成(H2O)m(Et OH)n团簇,T21先相对稳定再减小。当30%≤XW≤60%时,单体水分子与乙醇自缔合团簇的结合逐渐达到饱和,T21再次呈相对稳定的现象。当60%<XW≤100%时,体系内以水分子间的氢键缔合为主,且(H2O)m(Et OH)n团簇解离,T21呈增大趋势。