不同离子型PAM调控赤铁矿絮凝沉降的跨尺度机制研究
康长科1
崔宝玉1
沈岩柏2
刘文刚2
高淑玲2
赵强1
杜浩宇1
1.东北大学矿物加工科学与技术全国重点实验室,辽宁沈阳 110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 1100032.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 110003
摘要：本研究围绕不同离子型聚丙烯酰胺(PAM)对—30 μm超细赤铁矿颗粒絮凝沉降行为的调控作用,构建了"界面吸附-絮团结构-沉降性能"跨尺度响应模型,系统揭示了分子级吸附特性对宏观沉降性能的跨尺度影响机制.选取非离子型(NPAM)、阴离子型(APAM)、阳离子型(CPAM)和两性离子型(AmPAM)4种PAM类型,分别通过Zeta电位与吸附密度测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)与X射线光电子能谱(XPS)表征、分子动力学模拟和扩展DLVO理论计算,分析其在吸附密度、吸附能及氢键形成等界面行为方面的差异.结果表明:APAM分子链伸展性强,界面结合最稳定,吸附能最低、氢键最多.进一步结合聚焦光束反射测量技术(FBRM)动态检测、扫描电子显微镜(SEM)形貌观察、分形维数与孔隙率分析,发现APAM体系形成的絮团平均弦长达519.5μm,分形维数为1.82,孔隙率仅为38.9％,结构致密性最优.在沉降阶段,APAM体系絮凝反应时间仅为1.01 s,上清液浊度为331 NTU,絮团浓度达51.9％,沉降性能显著优于其他体系.研究从分子、介观到宏观尺度定量阐明了 PAM离子结构对赤铁矿絮凝过程的协同调控机制,为细粒矿浆絮凝剂的高效筛选与工艺优化提供了理论支撑.
关键词：絮凝沉降聚丙烯酰胺界面吸附絮团结构分子动力学模拟
分类号：TD95(选矿)
资助基金：国家自然科学基金(51974066)中央高校基本科研业务专项资金项目(N2201004)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-31（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 1152-1166 )
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