發(fā)布時(shí)間：2021-08-08 07:39

　　浮選是工業(yè)上常用的低質(zhì)煤提質(zhì)改性工藝,主要是根據(jù)煤中可燃體與礦物質(zhì)表面性質(zhì)差異實(shí)現(xiàn)不同礦物有效分離的過程。然而,對(duì)于細(xì)粒煤,煤顆粒與浮選氣泡間碰撞概率低是限制其高效浮選回收的決定性因素之一。針對(duì)這一問題,論文以不同疏水性細(xì)粒太西煤為研究對(duì)象,提出通過引入微納米氣泡（MNBs）強(qiáng)化細(xì)粒煤浮選過程的思路,在揭示不同條件下MNBs基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上,深入研究MNBs與煤顆粒間相互作用行為,并初探基于MNBs強(qiáng)化的細(xì)粒煤顆粒聚團(tuán)-浮選行為。論文首先實(shí)現(xiàn)了MNBs的制備與表征。通過溶氧測試和動(dòng)態(tài)光散射（DLS）分析,初步揭示了不同水樣溶氧量差異,探明不同條件下MNBs尺寸分布及表面電位的性質(zhì)。研究結(jié)果表明,由氣泡發(fā)生器制備的MNBs增加了水中溶氧量,其平均尺寸為200～700 nm。MNBs表面有很強(qiáng)的負(fù)電性,同時(shí)靜置1 h后仍能檢測到MNBs,與常規(guī)氣泡相比穩(wěn)定性較好。同時(shí),仲辛醇濃度、靜置時(shí)間、氣泡發(fā)生器循環(huán)處理時(shí)間、外加充氣量和p H都是影響MNBs基本性質(zhì)的重要因素。通過FT-IR、接觸角測試、DLS的研究手段,論文揭示了MNBs與細(xì)粒太西煤間相互作用行為。研究結(jié)果表明,太西煤的疏水性隨著... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

乙醇-水交換前（a）和交換后（b）疏水化硅上的納米氣泡圖[24]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-（2）水力空化法液體以高流速/低壓強(qiáng)的狀態(tài)經(jīng)過管道某處，當(dāng)液體壓強(qiáng)小于飽和蒸汽壓時(shí)，氣泡不斷膨脹并且體積變大；隨著氣泡的流動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)低流速/高壓強(qiáng)時(shí)，氣泡就會(huì)塌縮和爆裂，在短時(shí)間內(nèi)（毫秒或微秒）釋放出高能量，這種方法稱為水力空化法。研究表明[26]，在氣泡坍塌的瞬間，局部壓力和溫度分別可達(dá)到100~5000atm和1000~5000℃。水力空化原理可用伯努利方程來描述，如公式（1-1）所示。文丘里管是水力空化制備微納米氣泡最常用管道之一，由于是水平管道，公式（1-1）可化簡為公式（1-2）。1+1212+1=2+1222+2(1-1)1+122=2+222(1-2)式中1、2——分別為管道兩側(cè)壓強(qiáng)，Pa；1、2——分別為管內(nèi)兩側(cè)液體流速，m/s；1、2——分別為管道兩測高度，m。Terasaka等[27]將包含毫米氣泡的液體從文丘里管流入，當(dāng)兩相流通過文丘里管喉部時(shí)，由于壓力變化之快，產(chǎn)生了如圖1-3所示的微納米氣泡。該方法能產(chǎn)生大量的體相微納米氣泡，已在工業(yè)上得到廣泛推廣和應(yīng)用，如污水處理廠、選礦行業(yè)等。加拿大CPT利用水力空化系統(tǒng)對(duì)巴西幾處磷礦礦場進(jìn)行浮選測試，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磷礦浮選回收率平均增加了2%~3%。Sobhy[4]和Tao[6]等人的研究也證實(shí)了水力空化產(chǎn)生的納米氣泡能夠提高浮選回收率。圖1-3文丘里管微氣泡發(fā)生器[27]1.4.2微納米氣泡檢測手段研究學(xué)者在2000年利用TM-AFM首次觀察到納米氣泡[23]，但受到許多學(xué)者質(zhì)疑，猜測污染物的引入可能導(dǎo)致AFM中的成像。經(jīng)過二十年的發(fā)展，越來越多檢測納米氣泡的手段出現(xiàn)，共同證實(shí)了納米氣泡的存在。AFM是最典型、使用范圍最廣的一種納米氣泡檢測技術(shù)，能夠得到納米氣泡的形貌[24]、尺寸[25]、

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-8-云母、長石、黃銅礦、鉬礦等也有相關(guān)納米氣泡強(qiáng)化浮選的報(bào)道，但多停留在實(shí)驗(yàn)室研究狀態(tài)。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面[47]，日本的松本實(shí)驗(yàn)室利用納米氣泡的爆裂來實(shí)現(xiàn)殺死癌細(xì)胞的目的。環(huán)境行業(yè)方面，微納米氣泡表面具有較強(qiáng)的吸附能力，因此常被用于工業(yè)廢水治理，F(xiàn)eng等[48]利用微納米氣泡攜帶微生物，對(duì)污染物進(jìn)行降解。此外，微納米氣泡還用于果蔬增氧灌溉、消毒保鮮，船舶提高航行速度、減少摩擦阻力等[47]。1.5微納米氣泡浮選的研究進(jìn)展氣泡與礦物顆粒間的相互作用過程十分復(fù)雜，目前在動(dòng)力學(xué)層面關(guān)注的焦點(diǎn)之一就是浮選過程中氣泡與礦物顆粒間的相互作用過程。1.5.1氣泡與礦物顆粒間碰撞、黏附和分離模型泡沫浮選是利用不同礦物顆粒表面疏水性的差異對(duì)顆粒進(jìn)行分離的一種方法，其中有效分離顆粒成功的關(guān)鍵是通過氣泡有效捕獲疏水性的顆粒，需要完成氣泡與顆粒碰撞、黏附和分離的過程，如圖1-4所示。自1948年以來[17]，首次以動(dòng)力學(xué)的角度提出這三個(gè)模型：顆粒-氣泡碰撞模型、顆粒-氣泡黏附模型、顆粒-氣泡分離模型。圖1-4浮選過程中氣泡與顆粒間碰撞、黏附、分離的示意圖[7]（1）顆粒-氣泡碰撞模型浮選的第一步是顆粒與氣泡的碰撞過程，該過程的發(fā)生主要是由浮選環(huán)境的流體動(dòng)力學(xué)決定的。研究表明[39]，顆粒與氣泡的碰撞概率是影響浮選中細(xì)粒礦物顆�；厥盏闹饕蛩�，碰撞概率越大，細(xì)粒礦物浮選理論效果越好，其回

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空化過程微納米氣泡性質(zhì)及其對(duì)細(xì)粒礦物浮選的影響[J]. 廖世雙,歐樂明,周偉光.  中國有色金屬學(xué)報(bào). 2019(07)
[2]納米氣泡在微細(xì)粒礦物浮選中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 劉安,韓峰,李志紅,劉愛榮,樊民強(qiáng).  礦產(chǎn)保護(hù)與利用. 2018(03)
[3]浮選起泡劑對(duì)氣泡兼并行為的影響研究[J]. 鄧麗君,李國勝,曹亦俊,王軍超,冉進(jìn)財(cái).  中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[4]冶煉渣選礦精選設(shè)備CPT浮選柱簡介[J]. 江惠興,袁葆琨.  有色冶金設(shè)計(jì)與研究. 2014(06)
[5]Nano-microbubble flotation of fine and ultrafine chalcopyrite particles[J]. Ahmadi Rahman,Khodadadi Darban Ahmad,Abdollahy Mahmoud,Fan Maoming.  International Journal of Mining Science and Technology. 2014(04)
[6]固液界面納米氣泡研究[J]. 李大勇,王偉杰,趙學(xué)增.  化學(xué)進(jìn)展. 2012(08)
[7]一種評(píng)價(jià)煤泥顆粒凝聚效果的激光粒度分析方法[J]. 張志軍,劉炯天,馮莉,王永田.  中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(04)
[8]微細(xì)粒礦物浮選技術(shù)進(jìn)展[J]. 葛英勇,侯靜濤,余俊.  金屬礦山. 2010(12)
[9]納米泡提高細(xì)粒煤浮選效果的研究[J]. 陶有俊,劉謙,Daniel TAO,陶秀祥.  中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(06)
[10]低階煤高溫高壓水熱處理改性及其成漿特性[J]. 趙衛(wèi)東,劉建忠,周俊虎,曹曉哲,張光學(xué),岑可法.  化工學(xué)報(bào). 2009(06)

博士論文
[1]微納米氣泡特性及其在地下水修復(fù)中的應(yīng)用[D]. 李恒震.清華大學(xué) 2014

碩士論文
[1]低階煤的表面改性及其與氣泡的碰撞粘附行為研究[D]. 韓加展.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]疏水表面納米氣泡特性及固液邊界滑移長度關(guān)系研究[D]. 杜亞平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3329527