煤炭表面气泡碰撞与黏附微观机制研究

"气泡在煤炭表面的碰撞和黏附过程" 浮选是煤炭洗选过程中一个关键步骤，用于分离煤炭中的有用矿物与无用矿物，其中气泡与煤炭表面的相互作用至关重要。本文主要探讨了在煤泥浮选中，煤炭的可浮性和其表面润湿性质之间的关系。研究选取了表面润湿性显著不同的褐煤和焦煤作为实验对象，以揭示气泡与煤炭表面碰撞和黏附的微观机制。 研究中，研究人员利用I-SPEED 3高速动态摄像机来捕捉和分析气泡与煤炭表面碰撞的细节。他们发现，在一定的碰撞速度下，气泡并不立即与煤炭表面稳定结合，而是经历一个“接触—弹回—再接触”的多次碰撞序列，最终形成稳定的气液固三相接触周边。这个三相接触周边是气泡黏附于煤炭表面的关键特征，也是浮选过程中的核心环节。 对比褐煤和焦煤，焦煤表面与气泡在两次碰撞后形成的三相接触周边面积为8.2 mm²，而褐煤则需要三次碰撞，最终铺展面积仅为4.6 mm²。这一现象表明，煤炭表面的接触角大小对气泡黏附过程有显著影响。接触角越大，表明煤炭表面越疏水，因此三相接触周边形成的速度更快，气泡在煤炭表面的铺展面积也更大。这些发现证实了煤炭表面的疏水性对于浮选过程中的气泡矿化作用具有决定性影响。 煤炭表面的润湿性是由其化学成分、结构以及表面粗糙度等因素共同决定的。在浮选过程中，疏水性煤炭更容易吸附气泡，从而提升浮选效率。因此，理解和控制煤炭表面的润湿性对于优化浮选工艺、提高煤炭清洁利用的效率具有重要意义。通过改善煤炭的表面特性，可以更有效地实现有用矿物与无用矿物的分离，降低环境污染，同时提高煤炭资源的经济价值。 该研究深入探讨了气泡与煤炭表面碰撞黏附的物理过程，揭示了煤炭表面疏水性在浮选过程中的重要作用，为浮选技术的改进提供了理论依据。通过进一步研究煤炭表面改性方法，有望开发出更高效、环保的煤炭浮选技术。