基于低场核磁共振表征的矿物孔隙润湿规律

孔隙润湿是影响多孔矿物(焦渣、褐煤、冶金渣等)可浮性的重要因素之一,然而准确、定量表征孔隙润湿的方法鲜有研究,润湿液体性质与孔隙润湿规律之间的内在联系还未被充分地揭示。采用原样和疏水活性炭开展基于液体物理性质的孔隙润湿规律研究,建立低场核磁共振(¹H LF-NMR)测得¹H LF-NMR孔隙率与称重法计算得到的称重孔隙率之间的定量关系,探讨¹H LF-NMR检测样品在4种液体中润湿不同时间后的孔隙润湿率的可行性;研究4种液体对样品中不同尺寸孔隙的润湿规律;通过计算收缩数,揭示液体物理性质在样品孔隙润湿过程中的影响机理。结果表明:原样和疏水样品在4种液体中润湿后,¹H LF-NMR孔隙率与称重孔隙率具有一次函数关系,故该设备可定量表征出4种液体对原样和疏水样品中孔隙的润湿率。4种液体润湿原样和疏水性样品时不同尺寸孔隙均符合“快增—稳定”的规律,润湿速率由快到慢的转折点在5 min处,总孔的润湿率与润湿时间均符合一级动力学方程,纯水对原样具有最大的总孔润湿速率但对疏水样品的总孔润湿速率却最小。对于原样,纯水具有最大微孔和过渡孔润湿率,正丙醇和正十六烷具有最大中孔润湿率且对疏水样品中孔润湿率相似,而硅油对所有孔隙润湿率都最小;60 min孔隙润湿率(除中孔)随收缩数增加而线性降低,表明液体黏度主导孔隙润湿过程。按照疏水样品微孔和过渡孔润湿率递减排序依次为正丙醇、正十六烷、纯水、硅油;60 min孔隙润湿率随收缩数增加先升高后降低,反映出表面张力和黏度对孔隙润湿过程的协同作用。     

超声波强化褐煤浮选及其作用机制探讨

为强化褐煤浮选,提出了在浮选矿浆中引入超声波的新型浮选方式,结果表明:超声浮选精煤产率比常规浮选精煤产率增加了20.31%,灰分降低了7.94%,其中-0.045 mm粒级产率增加了近2倍。采用筛分、扫描电镜、X射线光电子能谱、诱导时间测定仪等方法研究了超声波对煤泥粒度组成和表面性质的影响,并重点探讨了超声波强化褐煤浮选的回收机理。超声波对煤粒表面的清洗和破碎作用使颗粒表面细泥黏附减少,但并未改变煤粒表面疏水性与亲水性官能团含量。超声波可在浮选矿浆中产生大量微泡,既可吸附于褐煤表面增强其疏水性,又增加煤粒与气泡的碰撞/黏附效率。超声波产生的空化作用在一定程度上可使煤表面的水化膜变薄-不稳定-易破裂,进一步强化了褐煤的浮选回收。