基于电阻应变悬臂梁的浮选颗粒-气泡间相互作用力测试研究
任玺冰1
孙丽娟1
刘秦杉1
成宇龙1
桂夏辉2
邢耀文2
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.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：浮选是依据颗粒表面疏水性差异实现有用矿物与脉石选择性分离的界面分选方法,其核心作用单元是颗粒-气泡矿化.颗粒-气泡间相互作用力直接决定了颗粒-气泡矿化效率,是窥视浮选微观机理的重要窗口,但纳微尺度下力的高精度低成本测试一直是领域内的巨大挑战.基于此,提出了基于电阻应变悬臂梁的浮选颗粒-气泡间相互作用力测试方法,采用电阻应变原理检测铝合金悬臂梁的微小形变与受力,并设计惠斯通全桥电路完成电阻变化与电压信号的转换-放大-输出.最后自主搭建了浮选微力测试系统,由电阻应变悬臂梁力传感器、位移驱动系统、图像采集系统、信号放大与采集系统、控制单元、隔振平台等模块组成,并探索了颗粒表面疏水性、气泡尺寸以及气泡接近速度对颗粒-气泡间相互作用力的影响规律,结果发现:浮选微力测试系统校准试验结果的线性拟合R2值为0.999 89,表现出优异的线性响应特性,系统的力学灵敏度为72.575 63 μN/mV,实际力检测下限约为2μN.颗粒-气泡间黏附力随表面接触角和气泡尺寸的增加呈现单调递增趋势,在20～60 μm/s速度区间内,小梯度的气泡接近速度变化对颗粒-气泡间黏附力影响不大,同时力试验值与Young-Laplace方程理论计算结果相近.浮选微力测试系统具有结构简单稳定、灵敏度高、制造成本低等综合优势,在浮选界面作用基础研究领域有着广阔的应用前景.
关键词：浮选颗粒-气泡相互作用力电阻应变悬臂梁
分类号：TD923(选矿)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFE0100600)国家自然科学基金(52425407)国家自然科学基金(52274278)
论文发表日期：2025-06-30
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( 3174-3182 )
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