APAM在水/高岭石界面吸附行为的试验和分子模拟研究

微细高岭石对煤泥浮选与煤泥水处理会产生不利影响,为深入了解水溶液中阴离子聚丙烯酰胺（APAM）与高岭石的作用机理,通过APAM在高岭石颗粒上的吸附量及残留量、絮凝沉降后上清液的浊度、絮团的Zeta电位和尺寸分布等分析了APAM对微细高岭石悬浮液的吸附现象和沉降规律,借用数量密度分布、水密度分布和自扩散系数等分子动力学参数计算研究其中的吸附作用和桥连机制．结果表明：除浊效果与APAM的吸附性能和残留量相关,絮团尺寸主要与残留量相关．随着APAM质量浓度的增加,APAM与高岭石表面的吸附能力和非键作用增-强,其以水分子为“纽带”间接吸附在高岭石（001）面,通过氢键直接吸附在高岭石（001）面．APAM与高岭石表面的吸附是形成桥连机制的前提,APAM的扩散范围和扩散速度共同决定桥连机制的强弱,扩散范围对桥连机制的影响效果更大．APAM分子链越多,扩散范围越大,桥连性能越强,有利于絮团的生长变大;APAM过量导致溶液黏度增大,扩散速度降低,桥连机制减弱,阻碍颗粒的沉降．大量水分子与APAM在高岭石表面存在强烈地竞争吸附,阻碍了氢键作用的形成．     

基于水化膜弱化促进煤泥脱水机理及试验研究

煤泥颗粒表面水化是煤泥脱水困难的重要因素之一,通过弱化煤泥颗粒表面水化膜促进煤泥高效脱水是一种新的技术方法。为掌握基于弱化水化膜促进煤泥脱水机理,采用密度泛函理论方法模拟了不同长链烷基季铵阳离子(表面活性剂)在煤泥水主要矿物颗粒表面的吸附,通过对吸附构型、Mulliken键布局及电荷的分析,研究了水及药剂在高岭石(001)面、α-石英(001)面和蒙脱石(001)面的吸附机理;通过开展煤泥脱水试验和接触角测试,探讨长链烷基季铵盐药剂对煤泥水分和表面润湿性的影响规律。结果表明,水分子在不同种类矿物(001)面的吸附稳定性顺序为石英>高岭石>蒙脱石,石英对煤泥脱水影响大于高岭石和蒙脱石;长链烷基季铵盐药剂在矿物表面的吸附稳定性明显高于水分子,说明药剂与水分子的竞争吸附作用顺序是蒙脱石>石英>高岭石;长链烷基季铵盐与几种矿物(001)表面吸附均是以静电引力为主,弱氢键为辅。随着长链烷基季铵盐药剂用量的增加,煤泥滤饼水分先减少后增加,当药剂用量为500 g/t效果最好,水分降低2.25%以上;随着药剂用量和链长的增加煤泥表面疏水性显著增加。控制药剂用量是实现高效煤泥脱水的技术关键,添加适量的表面活性剂有利于弱化矿物表面的水化膜,过量长链烷基季铵盐阻碍煤泥脱水。     

深度学习在矿物加工工程教学中的应用和挑战

传统工程学科教学改革是教育工作者面临的重要问题之一,深度学习在教育教学中的应用是提高教学质量的新途径。为了解深度学习在传统教学中的应用与挑战,以矿物加工工程专业为例,深入分析了深度学习在矿物分选仿真实践、行业技术融合和个性化教学等方面的应用。探讨了深度学习应用在技能需求、硬件设备限制及有效性问题等上面临的挑战,并提出相应的解决策略。     

疏水改性对浮选精煤助滤脱水的试验及模拟

疏水改性是降低浮选精煤水分，进而降低选煤厂总精煤水分的有效途径，而探究疏水改性药剂的作用机理则是进一步加强疏水改性、降低浮选精煤水分以及恰当选择疏水改性药剂的关键。为探索疏水改性对浮选精煤助滤脱水的作用，以孙疃选煤厂浮选精煤为研究对象，采用现代测试分析技术对浮选精煤的矿物组成和表面性质进行了表征分析，通过抽滤、离心脱水试验研究了不同疏水改性药剂对浮选精煤水分的影响，并采用分子动力学模拟方法分析了疏水改性药剂与浮选精煤表面的微观作用机理。试验结果表明：浮选精煤中黏土类矿物及石英等亲水性矿物的赋存易导致其水分偏高，使用药剂十六烷基三甲基氯化铵(1631⁺)对浮选精煤进行疏水改性后，能够明显降低浮选精煤水分且脱水效果稳定，且在药剂用量为100 g/t条件下脱水效果最佳，可使浮选精煤水分降低1.62个百分点。分子动力学模拟结果表明：1631⁺在精煤表面发生吸附时，碳链发生扭转，极性头基朝向表面，碳链朝向溶液，能较为均匀地吸附在煤表面，排开煤表面部分水分子，从而有助于降低精煤水分，这在理论上佐证了脱水试验结果。