基于润湿膜时空演化的颗粒-气泡间相互作用力数值求解
李明1
刘秦杉1
朱春云1
桂夏辉2
邢耀文2
1.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.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：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121.0nm;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.
关键词：润湿膜相互作用力排液颗粒-气泡浮选
分类号：TD923(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：2023-12-28
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：9( 4586-4594 )
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