基于不同疏水性煤模型制备的气泡与煤表面黏附机制研究
朱春云1
于锋2
李明1
孙丽娟1
邢耀文3
桂夏辉3
1.中国矿业大学 炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 国家煤加工与洁净化工程技术研究中心,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 化工学院,江苏 徐州 2211162.国家能源集团乌海能源有限责任公司,内蒙古 乌海 0160003.中国矿业大学 炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 国家煤加工与洁净化工程技术研究中心,江苏 徐州 221116
摘要：常规气泡探针研究中常采用云母、金片等作为矿物模型,难以准确反映煤样表面微纳结构与化学性质,进而难以充分反映气泡与煤表面间的黏附机制.为此,通过在二氧化硅表面旋涂沥青并进行不同时间的氧化处理,制备得到了化学性质与煤更相似且具有不同疏水性的煤模型;基于对制备得到的煤模型进行接触角测试、粗糙度测试、碰撞黏附行为的高速动态测试以及AFM气泡探针测试,明确了气泡与不同疏水性煤表面间的黏附机制.制备得到的强疏水性、中等疏水性、弱疏水性煤模型表面的静态接触角分别为 95.19°,75.24°,55.23°,算术平方根粗糙度分别为 0.29,0.46,0.43 nm.宏观黏附行为中,流体力和表面力共同支配气泡与煤表面的相互作用过程;高速动态测试中,流体力强于表面力导致气泡与不同疏水性煤表面间碰撞次数无明显差异;准静态环境中,在表面力驱动下气泡与强疏水性煤表面间液膜于 345 ms破裂,与中等疏水性煤表面间液膜于 845 ms发生破裂,与弱疏水性煤表面间液膜则并未发生破裂.气泡探针测试中,驱动速度为 1 μm/s时,气泡与强疏水性煤表面在进针过程中斥力为 23.08±3.93 nN的位置处发生了跳入黏附,当驱动速度速度增加至 10 μm/s时,气泡与煤表面间黏附发生了滞后,而驱动速度增加至 30 μm/s时,黏附行为则被完全抑制;随着煤表面疏水性的降低,不同驱动速度下气泡均未发生黏附,仅在退针过程中测得引力且与驱动速度呈正相关;对于强疏水性煤表面,降低流体力有利于表面力驱动液膜薄化破裂从而促进黏附,而对于中等及弱疏水性煤表面,增加流体力则可增大颗粒与气泡远离过程中的流体倒吸引力从而有利于提高颗粒与气泡的黏附概率.
关键词：煤泥浮选黏附机制煤模型制备高速动态测试AFM气泡探针测试表面力流体力黏附概率
分类号：TD943(选矿)
资助基金：国家自然科学基金(21978318)国家自然科学基金(52274278)
论文发表日期：2024-08-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 30-36 )
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