煤炭学报

作者：李臣威, 张雅婷, 张海军,

关键词：浮选, 废弃锂电池, 纳米气泡, 石墨, 钴酸锂, 原子力显微镜,

废弃锂电池电极材料中石墨和钴酸锂等有价组分浮选分离是实现锂电池二次资源循环利用的环节之一，然而由于2者粒度较细，利用传统浮选技术难以对2者实现有效分离。将界面纳米气泡引入该浮选体系，通过冷水升温法诱导纳米气泡在固液界面成核，联合原子力显微镜(AFM)软物质成像技术、胶体探针技术、聚集体尺寸表征、颗粒−气泡相互作用可视化装置和浮选试验系统研究了界面纳米气泡强化电极材料浮选分离机理。原子力显微镜成像结果表明，通过原子力显微镜间歇接触成像模式分别在高定向热解石墨(HOPG)和氧化铝固液界面观测到了界面纳米气泡图像，冷水升温可有效诱导纳米气泡在固−液界面成核。利用原子力显微镜在接触模式下对界面纳米气泡进行了扫描，纳米气泡在原子力显微镜针尖推动下的兼并及擦除现象有力证明了纳米结构的气相本质。纳米气泡通过在颗粒间的桥接作用增加了颗粒间的最大黏附力分布：常温水条件下颗粒间最大黏附力在10 nN以内，纳米气泡存在时颗粒间最大黏附力高达110 nN，随矿浆pH的变化而有所不同。纳米气泡诱导石墨颗粒间形成了更大的聚集体，和常温水中相比，冷水升温条件下石墨颗粒聚集体尺寸增加了2～11 μm。纳米气泡在石墨颗粒表面成核及其诱导形成的石墨颗粒聚集体协同促进了颗粒与浮选气泡的黏附。浮选结果表明，在不同pH和氯化钠离子浓度的矿浆中纳米气泡均有效改善了石墨颗粒的浮选效果。

来源：2023年第8期

《煤炭学报》期刊编辑部

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