煤炭学报

作者：李明, 刘秦杉, 朱春云, 桂夏辉, 邢耀文,

关键词：润湿膜, 相互作用力, 排液, 颗粒−气泡, 浮选,

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121.0 nm；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6 μm/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。

来源：2023年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

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