煤炭学报

作者：任玺冰, 孙丽娟, 刘秦杉, 成宇龙, 桂夏辉, 邢耀文,

关键词：浮选, 颗粒−气泡, 相互作用力, 电阻应变, 悬臂梁,

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0.99989，表现出优异的线性响应特性，系统的力学灵敏度为72.57563 μN/mV，实际力检测下限约为2 μN。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。

来源：2025年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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