煤炭学报

作者：江晓凤, 陈仕兴, 许恩乐, 孟献梁, 吴国光, 苗真勇,

关键词：气泡, 铺展, 高速动态摄像机, 三相线, 自相似, 均匀性,

泡沫浮选分离过程中，矿物颗粒的黏附行为包含液膜薄化、破裂和三相润湿周边的形成。 先前学者对液膜薄化及破裂机理展开了深入研究，而关于三相润湿周边的动力学演变行为尚未得 到充分关注。 采用高速动态摄像机追踪气泡在均质固体(特氟龙、有机玻璃、玻璃、不锈钢)以及非 均质固体(褐煤和无烟煤)表面的铺展过程，借助扫描电镜(SEM)、红外光谱仪和接触角测量仪分 析了固体表面物理化学结构特性，并运用 MATLAB 软件探究了均质与非均质固体表面三相线铺展 机理和气液界面形态演变规律。 气泡铺展实验结果表明，三相润湿周边主要经历快速铺展和慢速 铺展 2 个阶段，快速铺展阶段三相线时空演化呈现普遍的自相似行为特征，而慢速铺展阶段三相线 运动特性与固体界面性质密切相关。 采用幂律模型 L = atb 分析了气泡在均质固体表面铺展动力 学，结果表明快速和慢速铺展阶段分别呈现 1 / 2( 惯性控制区) 和 1 / 10( 黏性控制区) 指数，并且煤 样表面快速铺展阶段同样出现1/2指数特征。 基于固体表面物化结构分析得出，均质/非均质固体 表面疏水性越好，对气泡吸引力越大，其三相线铺展长度越长;固体表面越不规则，孔隙 / 沟壑越多， 对铺展过程三相线长度( L) 、气泡最大宽度( W) 及其对应位置( H) 影响越大;褐煤和无烟煤由于非 均匀物理化学结构而产生的钉扎效应以及气体融合效应，使得其三相线运动规律和气液界面形态 演变与均质固体相差较大。 总之，颗粒气泡黏附过程中三相线铺展行为与固体表面物理化学结构 及其均匀性密切相关。

来源：2022年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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