粗糙度对贫瘦煤表面润湿性的影响

表面粗糙度对煤的可浮性起着重要作用。为了研究捕收剂和粗糙度协同作用对煤表面润湿性的影响,采用四种不同目数的砂纸对煤表面进行粗糙化处理,并使用粗糙度测量仪表征其表面特性。采用接触角与相互作用测量仪分析表面粗糙度对煤天然润湿性和油酸钠改性后润湿性的影响。结果表明,随着天然煤表面粗糙度的增加,接触角减小。由于接触线的增加,水滴与煤表面之间的扩散力增大。当粗糙度分别为0.32、1.02、1.82、2.38μm时,水与煤表面之间的扩散力分别为159.00、177.82、200.99、209.60μN。而经低浓度(120 mg/L)油酸钠改性后,随着粗糙度的增加,煤表面的接触角增大,扩散力减小,扩散力分别为149.11、146.40、134.06、124.27μN。但当油酸钠浓度达到320 mg/L时,随着粗糙度的增加,接触角反而迅速减小,扩散力迅速增大,扩散力分别为174.21、211.05、244.37、288.51μN。粗糙度的增大会增加天然煤表面的润湿性,低浓度的油酸钠改性和表面粗糙化可提高煤表面疏水性,然而,过量的药剂会增强煤表面的润湿性。     

黄药体系中气泡与不同粗糙度黄铜矿表面碰撞黏附机理研究

在黄铜矿浮选过程中,矿物表面的粗糙度及黄药浓度的变化会直接影响气泡与矿物表面的黏附和铺展,从而影响浮选效果。为了探究黄铜矿表面的粗糙度和黄药浓度对气泡与黄铜矿碰撞黏附行为的影响,使用砂纸对黄铜矿进行打磨,得到不同粗糙度的样品,然后进行气泡在矿物表面的碰撞黏附试验,并对气泡局部速度、气泡碰撞黏附时间、三相接触线长度随时间的变化、气泡接触角进行了测试分析。结果表明:粗糙度较大的黄铜矿表面有尺寸较大、数量较多的粗糙结构,会促进气泡与矿物表面之间水化膜的薄化和破裂,有利于黏附的形成,但黏附产生后黄铜矿表面的粗糙结构阻碍了气泡在矿物表面的进一步铺展;黄药浓度的增加使得黄铜矿表面生成的疏水性薄膜厚度增加,增强了对样品表面粗糙结构的覆盖作用和黄铜矿表面的负电性,提高了黄铜矿的疏水性,不利于气泡与黄铜矿形成黏附,但有利于气泡在黄铜矿表面形成黏附后的进一步铺展。该成果可用于黄铜矿的高效浮选回收利用研究。     

基于高速动态的颗粒气泡脱附过程动力学研究

通过颗粒气泡脱附高速动态测试系统,研究了颗粒气泡脱附过程动力学。运用Image-Pro Plus图像处理软件测量颗粒气泡间接触角、三相润湿周边,计算颗粒气泡间毛细黏附力随颗粒运动时间的变化。结果表明：颗粒从气泡表面脱附主要分为气泡拉伸变形接触角增大和气泡滑动三相润湿周边减小两个阶段。气泡拉伸阶段,三相润湿周边固定在颗粒表面,接触角由平衡接触角增大到前进接触角;气泡滑动阶段,接触角保持不变,三相润湿周边滑动减小。毛细黏附力在气泡脱附过程中随接触角增大而增大,随三相润湿周边滑动而减小,当外力超过颗粒气泡间临界黏附力时,颗粒从气泡表面脱附。     

胶磷矿浮选泡沫稳定性研究

以贵州福泉氟磷灰石、石英、白云石和方解石纯矿物浮选泡沫为研究对象,分析胶磷矿浮选泡沫稳定性,通过泡沫稳定性测试、三相接触角测量和泡沫光学图像观察,研究胶磷矿中四种主要矿物在不同捕收剂浓度、矿物颗粒粒度和质量浓度下的浮选泡沫稳定性,并考察白云石和方解石溶解产生的Ca2+、Mg2+对泡沫稳定性的影响。研究结果表明：氟磷灰石、白云石和方解石分散体系的三相泡沫稳定性均随着十二胺浓度的增大而增加,接触角变化幅度不大。石英颗粒的泡沫稳定性先增加后降低,接触角在十二胺浓度1.5×10-4mol·L-1后大于90°,表现出极强的疏水性;四种矿物颗粒体系的三相泡沫稳定性均随着颗粒粒度的增大而逐渐减小,随着颗粒质量浓度增大而增加。通过泡沫图像发现,矿物颗粒黏附在泡膜表面,液膜变厚,提高了泡沫稳定性;白云石和方解石溶解产生的Ca2+、Mg2+对泡沫稳定性具有促进作用。     

DTAB 对石英-气泡间相互作用力的影响研究

为了研究(十二烷基三甲基溴化铵)DTAB 对石英-气泡间相互作用的 影响,采用黏附/脱附测试系统、接 触角测量仪和表面张力仪对 DTAB 体系下亲水性石英玻璃基板与气泡间相 互作用力、表面接触角以及溶液表面张力 进行了测量。 结果表明:在 DTAB 体系中,石英玻璃基板与气泡间的黏附力 /脱附力随着 DTAB 浓度的增加先增加后 减小,在 DTAB 浓度为 1 mmol/L 时,脱附力达到最大,为 129. 9 μN; 石英玻璃基板表面接触角也呈现类似的变化规 律,在 DTAB 浓度为 4 mmol/L 时,接触角达到最大,为 51. 8°,较石英 玻璃基板与气泡间黏附力/脱附力而言,接触角的 变化具有一定的滞后性。 这是由于黏附力/脱附力受石英玻璃基板表面 接触角和表面张力协同支配,在 DTAB 存在体 系下,当接触角达到最大时,溶液表面张力已下降至 35. 95 mN/m,导致 石英玻璃基板与气泡间黏附力/脱附力提前出 现下降趋势。 进一步用浮选动力学试验加以验证,浮选结果表明,当浮选体 系中加入 1 mmol/L DTAB 时可以获得精 矿产率为 97. 10%的指标。 浮选结果与黏附力/脱附力曲线得到的结果 保持一致。     

前混合水射流喷丸表面粗糙度的试验研究

选择喷丸压力、喷嘴扫描速度、靶距为影响因素,选用直径为0.25 mm的玻璃弹丸,应用前混合水射流对45钢和2Al1铝合金材料进行喷丸试验;采用针描法测量喷丸表面粗糙度,利用扫描电镜观察喷丸表面宏观形貌特征.结果表明,前混合水射流喷丸会使受喷材料的表面粗糙度明显增大,且表面粗糙度随着喷丸压力的增加而增大,随着扫描速度的增加而减小,并存在最大表面粗糙度靶距;在整个喷丸表面上出现宽度近似相等的“垄沟”状条形变形带,并布满了无数个形状不规则的无间隙的冲击凹坑,粗糙度曲线呈现“锯齿”形状,它与喷丸表面“垄沟”状形貌特征十分吻合.     

基于粗糙度的煤体表面接触角数值模拟研究

煤尘是煤矿的七大灾害之一，它不仅影响作业人员的身心健康，还能致使发生煤尘爆炸。煤的润湿效果对除尘有很大的影响，已有研究表明煤的润湿效果与煤的润湿性、表面粗糙度和表面活性剂等有关。为了有效地解决井下煤尘问题，选取了亲水性的哈密褐煤、疏水性的安阳焦煤和弱亲水性的赵固二矿无烟煤作为研究对象，使用光学接触角形貌联用仪测量3种煤样的均方粗糙度，测定3种煤样的本征接触角，利用COMSOL数值软件构建二维物理模型，设置模拟条件，调整模拟参数，分析对比试验值和模拟值，验证COMSOL数值模拟的可行性，研究了煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的影响。结果表明：数值模拟的液滴铺展过程、液滴铺展速度及液滴铺展形态和试验情况类似，但模拟接触角值比试验接触角值大；随着煤体表面粗糙度的增加，褐煤接触角从60.7°降低到50.9°，变化范围在10°左右，焦煤接触角从96.5°增加到112.7°，变化范围在16°左右，无烟煤接触角从89.7°降低到78.3°，变化范围在11°左右；同种表面活性剂对3种煤样接触角的模拟值和试验值具有相同的变化趋势，但模拟值比试验值大。采用数值模拟的方法，研究煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的...     

粉煤气化细灰微观结构及表面特性试验研究

粉煤加压气化技术合成气热量回收装置内的积灰使其换热效率大幅降低,如何避免或减少积灰是该技术研发的关键。为分析不同粉煤气化工艺中热量回收装置内的积灰问题,选取2种典型粉煤气化工艺产生的细灰,即来源于上行气激冷工艺的细灰A和来源于下行水激冷工艺的细灰B,对其微观结构及表面特性进行了试验研究,分析了2种细灰的黏附特性,探究了2种细灰差异的主要原因。采用激光粒度分析仪测量了细灰的粒径分布,采用扫描电镜观测细灰的微观形貌,并根据能谱分析测定细灰表面的元素含量,采用毛细渗透法测得了2种细灰的超纯水接触角,并根据Neumann状态方程计算得到细灰的表面能。结果表明,细灰A的颗粒呈规则球形,体积分数累积分布最大的颗粒直径d_d为1.2μm,表面不含碳元素;而细灰B大部分为结构疏松的不规则大颗粒(d_d为45μm),表面含碳量高;细灰A和细灰B的超纯水接触角分别为39.69°,79.06°,表面能分别为56.77和26.85 mJ/m²,细灰B的表面能显著低于细灰A;基于黏附功及临界黏附力的分析发现,在热回收装置中以范德华力为主要黏附作用力的...     

高温作用对超低灰无烟煤颗粒表面亲/疏水性的影响研究

以无烟煤为研究对象,研究高温作用对其表面性质的影响,采用XPS、SEM和接触角对无烟煤高温作用前后的表面物理化学性质进行分析,并得到高温作用对无烟煤表面亲/疏水性的影响规律。XPS结果表明,无烟煤经高温作用后,其表面疏水性基团含量相对降低,亲水性基团含量相对增加;SEM结果表明,无烟煤经高温作用后,其表面的孔洞和裂隙得到明显增加;接触角结果表明,无烟煤经高温作用后,其接触角明显减小,高温作用降低了无烟煤表面的疏水性。     

超声空化作用对方解石浮选行为的影响研究

研究了超声空化作用对水玻璃和 NaOL 体系下方解石浮选行为的影响。 试验条件范围内,原被抑制的 方解石随着超声声强的增加、超声时间的延长,浮选回收率不断提高;高的超声声强还可提高方解石的浮选速率。 经 超声频率 40 kHz、超声声强 0. 56 W / cm2、超声时间 15 min 处理后,方解石的浮选回收率可由 8. 50%提高到 82. 73%。 对超声处理前后浮选溶液中水玻璃及 NaOL 含量测定发现,超声处理后浮选溶液中水玻璃含量增加、NaOL 含量减少, 超声空化作用能使方解石表面水玻璃脱附,空出的吸附位点再被 NaOL 吸附。 接触角测量结果表明,超声处理能使水 玻璃和 NaOL 体系下方解石表面接触角增大,疏水性增强。 研究结果可以提供一种新的调控方解石矿物表面疏水性 的方法。     

Surface Modification of Rock-Forming Minerals of Diamond-Bearing Kimberlites under Interaction with Wastewater and Electrochemically Treated Water

The structural and chemical surface transformation of basic kimberlite-forming minerals (calcite, olivine, serpentine) under the contact with natural and waste mineralized water and products of electrochemical treatment of the water are studied using X-ray photoelectronic spectroscopy, scanning electron microscopy and X-ray spectral micro-analysis, and atomic force microscopy. It is found that contact with kimberlite extract and recycling water induces chemical modification of calcite surface, which consists in adsorption of hydrocarbon impurities, and chlorine- and silica-bearing compounds, majority of which are removed during interaction with the product of electrochemical treatment of recycling water. The change in the structural and chemical surface properties of rock-forming silicates, aside from adsorption–desorption of organic compound, is also connected with the distortion of nano-size layer structure after leaching of Mg, Fe and Si, and with the carbonatization of the surface.     

基于力测量法研究滑石的晶面各向异性

层状硅酸盐矿物滑石在解离时会形成具有明显性质差异的2种表面,滑石的晶面各向异性会导致矿物不同表面表现出不同的润湿性以及不同的电荷密度。通过原子力显微镜力（AFM）曲线测量以及经典DLVO理论计算,对滑石的非极性面和极性面进行深入研究,首先利用AFM力曲线测量和计算,得到不同pH值时氮化硅的电位值,利用AFM直接力测量法对符合粗糙度要求的滑石非极性面和极性面样品在10 mmol/L的KCl溶液中进行测量,得到不同pH值环境下的力曲线,通过DLVO理论拟合计算得到滑石非极性面和极性面的表面电位值。滑石的非极性面电位值在研究的pH范围内一直为负,且恒定,极性面电位值随pH升高而降低,零电点出现在pH=7.6左右。将计算得到的滑石表面电位与氮化硅之间的作用力拟合曲线与实际测得的作用力进行对比发现,计算值与测量值基本一致,拟合度较高。     

CMC浮选分离萤石与方解石作用机理研究

为了更有效地浮选分离萤石和方解石,通过浮选试验、接触角、Zeta电位、吸附量及微量热分析,研究了羧甲基纤维素（CMC）在萤石、方解石浮选分离中的作用,揭示了CMC对萤石、方解石选择性抑制机理。结果表明：CMC用量为20 mg/L时能够高效抑制方解石,当pH=8时,可最大化实现两者浮选分离。由于CMC优势组分—RCOO—大量吸附于方解石表面,使得方解石表面只能吸附较少油酸根离子,同时造成方解石Zeta电位显著负移,使其亲水增强,这与接触角测试结果一致。吸附模型表明,方解石表面Ca²⁺活性位点大量减少,难以继续吸附油酸根离子,是其被抑制的主要原因,且体系反应级数n=1。     

矿用减速器太阳轮齿面PVD表面改性的研究

针对矿用减速器太阳轮接触强度最小安全系数通常小于1.25,即可靠度不理想的问题,对太阳轮常用材料17CrNiMo6进行物理气相沉积(PVD)处理。将其表面附着TiN涂层、TiC复合层,并对这2种涂层进行厚度、硬度、密着力、EDS分析。研究表明:齿面进行PVD表面改性虽然具有粗糙度良好、涂层均匀以及密着力好等优点,但其硬度有所降低。     

快速刻蚀法增强铝合金粘接性能研究

为高效率增强铝锂合金粘接性能,采用氯化铜快速刻蚀法构筑试样表面形貌特性,并对不同改性表面微观形貌、粗糙特性、润湿性能以及其胶接接头强度性能进行对比分析。结果表明,相对于原始表面和砂纸打磨方法,快速刻蚀能够有效增强试样表面润湿性能和粘接强度,刻蚀时间为5、10和15 s时相对于未处理试样胶接接头强度分别提升217.6%、245.9%与270.3%,刻蚀时间的增长有助于凹凸阶梯状形貌的构筑和表面粗糙度的增加,从而提升胶接界面实际接触面积与机械啮合力,促进胶粘剂在基板表面的渗透与粘附,进而提高胶接接头的强度性能。     

方柱微结构表面熔渣接触角的数值模拟研究

利用VOF模型对在不同本征接触角及不同尺寸方柱结构表面上熔渣的接触角进行了二维数值模拟,并对熔渣在方柱结构上的接触角进行测量.测量结果显示,熔渣在不同的本征接触角及不同方柱结构尺寸的表面上均处于Cassie润湿状态.将模拟结果与含方柱结构尺寸的Cassie润湿状态的接触角方程计算结果进行比较发现:在本征接触角大于90°的涂层表面,方柱结构的存在增大了熔渣的表观接触角;模拟结果的接触角值与接触角方程计算值较为吻合,误差在10%以下.     

黄土地区土与混凝土接触界面大型直剪试验研究

通过改进的大型直剪仪进行粘土自身、粘土与混凝土4个含水率3个密度共64个试样的剪切试验.研究黄土地区土与混凝土接触界面抗剪强度随土体含水率以及土体密度变化规律,得到了不同密度土体在不同含水率不同正应力下土与混凝土接触界面的剪切应力应变曲线.由曲线可知土与混凝土接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势、随土体密度增大呈增大趋势,表明土与混凝土接触界面的抗剪强度、摩擦角、粘聚力等力学参数与土体含水率以及土体密度密切相关.     

柠檬酸对萤石和方解石的抑制效果研究

通过单矿物浮选试验、人工混合矿试验、Zeta电位测定、接触角测试及X射线光电子能谱(XPS)测试分析,考察了柠檬酸对萤石和方解石在浮选中的作用机理。结果表明,在油酸钠体系下,柠檬酸对萤石的抑制效果强于方解石,柠檬酸抑制两种矿物受pH值的影响较小。对于萤石和方解石的混合矿,随着pH值的升高,萤石精矿的品位和回收率开始下降。Zeta电位、接触角测试及XPS分析结果表明,萤石比方解石表面电位高,Ca 2p轨道的电子结合能大,更容易与柠檬酸结合。柠檬酸作用后,萤石比方解石电位负移大,接触角降低明显,Ca 2p轨道中Ca-COOR的相对含量占比多。萤石与方解石混合时,随着矿浆pH值的升高,Ca 2p轨道中Ca-CO₃的相对含量占比逐渐升高。     

细粒石英的相对润湿性及其浮选行为研究

目前测定粉体接触角的方法主要有压片法和渗透法,但由于难以制得表面光滑的样品,因此压片法应用有很大的局限性。根据Washburn原理,通过测定液体在粉体柱内产生的压差随时间的变化计算不同药剂条件下石英的相对接触角。并结合单矿物浮选试验结果来判断相对接触角是否可以准确表征矿物表面润湿性。结果表明:不同药剂条件下石英回收率与测得的接触角呈正相关,相对接触角越大,回收率越高;在pH值为12、Ca2+浓度为3.75 mmol/L、油酸钠用量为2.81 mmol/L条件下,浮选效果最好。在此基础上,使用JK99C型全自动表面张力仪测定了不同条件下溶液的表面张力,计算了气泡与颗粒黏着单位面积前后自由能的变化,从热力学角度分析了与药剂作用后石英表面润湿性变化及其浮选行为发生变化的原因。