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自动包装流水线中动力托辊的仿真分析

机械管理开发 2015年第6期30卷 17-19,41页

作者：邢耀文山西杏花村汾酒集团有限责任公司山西汾阳032205

动力托辊在自动包装流水线中起着很重要的作用,它的性能好坏直接决定了流水线的性能。通过有限元仿真分析方法对运转状态托辊进行分析,发现链轮之间的托辊轴容易疲劳损坏,远驱动端可以更易实现平稳的运送货品,这为更好地设计、使用、制... 详细信息

动力托辊在自动包装流水线中起着很重要的作用,它的性能好坏直接决定了流水线的性能。通过有限元仿真分析方法对运转状态托辊进行分析,发现链轮之间的托辊轴容易疲劳损坏,远驱动端可以更易实现平稳的运送货品,这为更好地设计、使用、制造托辊输送线提供了理论依据。

关键词：包装流水线托辊建模仿真分析 ANSYS

基于煤矸石中锂、镓元素赋存状态的高梯度磁选预富集试验

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洁净煤技术 2024年第1期30卷 154-162页

作者：孙逢帅代世琦王磊邢耀文桂夏辉中国矿业大学炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

我国山西、内蒙古部分矿区煤矸石中蕴藏着锂、镓等战略性关键金属,其锂、镓元素富集逐渐成为研究热点。然而煤矸石中锂、镓含量很低,直接浸出需消耗大量化学药剂,高效、经济的富集锂、镓元素仍存在很大挑战。为提高煤矸石中锂、镓富集效... 详细信息

我国山西、内蒙古部分矿区煤矸石中蕴藏着锂、镓等战略性关键金属,其锂、镓元素富集逐渐成为研究热点。然而煤矸石中锂、镓含量很低,直接浸出需消耗大量化学药剂,高效、经济的富集锂、镓元素仍存在很大挑战。为提高煤矸石中锂、镓富集效率,针对山西朔州地区煤矸石中锂、镓元素赋存状态和预富集方法展开研究。采用逐级化学提取法、矿物物相组成、矿物解离分析、电感耦合等离子体质谱法、扫描电子显微镜和能量色散光谱,研究了煤矸石中锂、镓元素的赋存状态,利用高梯度磁选探究通过抛除黄铁矿对煤矸石中锂、镓元素预富集的可行性。结果表明,煤矸石主要由高岭土、黄铁矿、石英、方解石、白云母等矿物组成,锂、镓元素主要赋存于硅酸盐类矿物中,黄铁矿中含量较少。原矿中锂质量分数146.37μg/g,镓质量分数25.04μg/g。通过磁选方法抛除黄铁矿可对煤矸石中锂、镓元素预富集,1000 mT时,预富集效果最佳,磁选尾矿中锂质量分数210.63μg/g,为原矿中锂含量的1.45倍,锂回收率88.00%。镓质量分数31.88μg/g,高于原矿中镓元素,镓回收率80.07%。

关键词：煤矸石锂镓赋存状态高梯度磁选

颗粒性质及溶液环境对颗粒-气泡脱附行为的影响机制

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煤炭学报 2022年第S1期47卷 295-305页

作者：张友飞何琦韩宇丁世豪尹青临司伟汗邢耀文桂夏辉中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

脱附是浮选颗粒-气泡矿化的关键子过程,决定了浮选最终效率及粒度上限,但浮选颗粒-气泡间脱附行为的影响机制并未清晰。为系统性探究颗粒性质及溶液环境对颗粒气泡间脱附行为的影响,通过自主开发的浮选颗粒-气泡黏脱附测试系统及黏附力... 详细信息

脱附是浮选颗粒-气泡矿化的关键子过程,决定了浮选最终效率及粒度上限,但浮选颗粒-气泡间脱附行为的影响机制并未清晰。为系统性探究颗粒性质及溶液环境对颗粒气泡间脱附行为的影响,通过自主开发的浮选颗粒-气泡黏脱附测试系统及黏附力测试仪,以颗粒气泡间最大脱附力及气絮体中颗粒临界脱附振幅为依据,对不同颗粒性质及溶液环境下颗粒气泡间脱附力及颗粒气泡气絮体稳定性进行了系统性试验研究。结果表明:粒度的提升可增加三相周边周长,从而提升颗粒气泡间脱附力,但质量增加带来的惯性力减小了气絮体稳定性,整体不利于浮选。脱附力及气絮体稳定性均随颗粒疏水性提升而增加,这主要是三相周边周长随颗粒疏水性提升而增加所致。疏水表面粗糙度提升了颗粒表面接触角,脱附力及气絮体稳定性随之增加。颗粒形状参数改变了三相周边周长及三相周边上接触角的分布,且柱状颗粒上表面边缘处接触角取值由Gibbs不等式决定,颗粒接触角滞后性随之改变,颗粒形状因素由此影响了颗粒气泡间脱附行为,不同形状颗粒脱附力大小整体为圆柱>四棱柱>球体。准静态环境下测试的脱附力由表面张力决定而溶液黏度几乎无影响,但气絮体稳定性受表面张力及黏度的联合作用。

关键词：浮选颗粒气泡脱附颗粒性质溶液环境脱附力气絮体稳定性

微纳尺度下浮选颗粒气泡间相互作用行为试验研究

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煤炭学报 2022年第S1期47卷 276-284页

作者：张凡凡曹亦俊邢耀文桂夏辉孙丽娟杨海昌李明中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 中国矿业大学国家煤加工与洁净化利用工程技术研究中心江苏徐州221116

充分了解浮选颗粒与气泡间相互作用过程,有助于指导浮选实际生产过程中表面活性剂的选择与气-液-固三相界面的调控。通过表面改性得到亲/疏水颗粒和固体基底,利用先进手段研究了气泡颗粒间微纳尺度下相互作用过程。结果表明:亲水颗粒包... 详细信息

充分了解浮选颗粒与气泡间相互作用过程,有助于指导浮选实际生产过程中表面活性剂的选择与气-液-固三相界面的调控。通过表面改性得到亲/疏水颗粒和固体基底,利用先进手段研究了气泡颗粒间微纳尺度下相互作用过程。结果表明:亲水颗粒包覆角仅能达到28.38°,疏水颗粒包覆角则随时间不断增加,900 s时可达到168.55°,说明提高颗粒疏水性可改善其可浮性。在相对运动方面,亲水颗粒在气泡表面滑移过程中,颗粒与气泡中心距离保持不变;疏水颗粒在气泡表面滑移过程中,出现瞬间“下陷”现象,此时颗粒气泡间液膜薄化破裂,推算出破裂液膜厚度约为0.01 mm。在相互作用力方面,气泡与亲水表面间不存在黏附引力,由斥力主导;气泡与疏水表面间出现“跳入”引力达到45.80μN,在接触瞬间液膜薄化破裂,破裂液膜厚度约为0.02 mm(~15.16μm)。AFM测试得到疏水颗粒与微米气泡间液膜破裂厚度为114.34 nm,此数值较颗粒与毫米级气泡间破裂液膜厚度相差2个数量级,说明颗粒气泡发生黏附作用时,破裂液膜厚度与气泡尺寸有关。

关键词：颗粒气泡相互作用跳入黏附破裂液膜厚度

水蒸气在褐煤孔隙中的吸附行为:试验研究与分子动力学模拟

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洁净煤技术 2024年第5期30卷 162-171页

作者：王成勇邢耀文王市委陈鹏李吉辉桂夏辉六盘水师范学院矿业与机械工程学院贵州六盘水553004 中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

深入理解水在褐煤上的吸附是褐煤干燥提质技术的理论基础之一。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和低温氮吸附/脱附试验分析了褐煤的含氧官能团和孔隙结构,利用水蒸气吸附/脱附试验和分子动力学(MD)模拟探究了水蒸气... 详细信息

深入理解水在褐煤上的吸附是褐煤干燥提质技术的理论基础之一。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和低温氮吸附/脱附试验分析了褐煤的含氧官能团和孔隙结构,利用水蒸气吸附/脱附试验和分子动力学(MD)模拟探究了水蒸气在褐煤孔隙中的吸附行为。研究结果表明:褐煤样品丰富的含氧官能团和较多的微孔、中孔(孔径约2 nm),为水蒸气提供了吸附位点和吸附场所。水蒸气在煤样上的吸附过程可分为3个阶段。第1阶段,相对蒸气压(P/P_(0))<0.21,水分子直接吸附于含氧官能团上,此时的吸附速度最大;第2阶段(P/P_(0)=0.21~<0.71),水分子与已吸附的水分子相互作用,促使水团簇逐渐生长;第3阶段(P/P_(0)≥0.71),水团簇填充孔隙,并发生毛细凝聚,此时的吸附速度略大于第2阶段。根据Dent模型对水蒸气吸附等温线的拟合结果,吸附类型属于多级吸附,包括初级吸附(第1阶段)和次级吸附(第2、3阶段)。初级吸附能(-48.77 kJ/mol)显著大于水的液化热(E L=-43.99 kJ/mol),而次级吸附能(-42.28 kJ/mol)略小于E L,表明吸附于褐煤的水呈液态。水蒸气脱附过程存在明显的脱附迟滞现象,表明水蒸气吸附稳定,较难去除,其中高压迟滞发生在P/P_(0)≈0.4~0.9,主要由毛细凝聚和“墨水瓶”效应引起;而低压迟滞发生在P/P_(0)<0.4,由水分子与含氧官能团间强相互作用引起。MD模拟结果与水蒸气吸附/脱附等温线分析结果一致,水分子优先吸附在孔隙中,与孔隙壁的含氧官能团形成氢键,且其扩散系数(2.98×10^(-5)cm^(2)/s)与液态水的分子扩散系数相近。

关键词：褐煤孔隙结构含氧官能团水蒸气吸附 Dent模型分子动力学模拟

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浮选颗粒-气泡间脱附过程能量作用机制

煤炭学报 2022年第7期47卷 2817-2824页

作者：丁世豪尹青临张友飞何琦冯鑫杨超曹亦俊桂夏辉邢耀文中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 郑州大学化工学院河南郑州450001

浮选颗粒-气泡间稳定性分析是浮选领域内的研究重点,传统脱附理论认为当颗粒所受外力大于颗粒-气泡间最大黏附力时颗粒从气泡表面脱附,忽略了颗粒-气泡间气液固三相润湿周边滑动收缩的动态过程,未考虑脱附力作用时间对脱附过程的影响。... 详细信息

浮选颗粒-气泡间稳定性分析是浮选领域内的研究重点,传统脱附理论认为当颗粒所受外力大于颗粒-气泡间最大黏附力时颗粒从气泡表面脱附,忽略了颗粒-气泡间气液固三相润湿周边滑动收缩的动态过程,未考虑脱附力作用时间对脱附过程的影响。为了完善浮选颗粒-气泡间脱附理论,以单颗粒、单气泡为研究对象,采用黏附力测量仪测量颗粒-气泡间脱附过程的临界脱附力和脱附能,并借助颗粒-气泡振动脱附观测系统观察颗粒-气泡在脱附过程中三相润湿周边滑动收缩规律,最后从热力学角度出发提出了一种基于能量分析的颗粒-气泡间稳定性评判方法。结果表明:随着颗粒接触角的增加颗粒-气泡间稳定性增强,发生脱附时需要的临界脱附力和脱附能增大。颗粒-气泡间脱附能由气泡拉伸变形阶段的形变能和三相润湿周边滑动收缩阶段的滑动能两部分组成,两部分能量均随颗粒接触角的增加而增加。颗粒从气泡表面脱附一方面要求外力大于颗粒-气泡间最大黏附力,另一方面还需外力作用足够时间以保证气液固三相润湿周边完成滑动收缩。从能量角度来看,颗粒-气泡间不受外力时可看作是一个处于平衡状态的热力学系统,当外力做功小于脱附能时颗粒-气泡间通过气液、液固和气固界面面积的变化维持稳定;但当外力做功大于脱附能时颗粒与气泡分离。

关键词：浮选颗粒-气泡脱附临界脱附力脱附能

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颗粒形状对长焰煤颗粒气泡脱附行为的影响

煤炭科学技术 2020年第11期48卷 217-222页

作者：郭芳余张友飞罗佳倩邢耀文桂夏辉中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

为了研究煤泥浮选过程中颗粒-气泡分离及稳定性机制,采用自主设计的浮选颗粒气泡粘附/脱附行为测试系统,考察了3种不同形状(长条形、三角锥形、球形)的长焰煤颗粒在气泡表面的脱附行为,通过临界脱附振幅评价颗粒-气泡的稳定性,并从力平... 详细信息

为了研究煤泥浮选过程中颗粒-气泡分离及稳定性机制,采用自主设计的浮选颗粒气泡粘附/脱附行为测试系统,考察了3种不同形状(长条形、三角锥形、球形)的长焰煤颗粒在气泡表面的脱附行为,通过临界脱附振幅评价颗粒-气泡的稳定性,并从力平衡的角度对试验现象进行解释。结果表明:球形颗粒比形状不规则的长条形和三角锥形颗粒更易从气泡上脱附,脱附行为与粘附模式密切相关。当颗粒长边与气泡接触时,三相润湿周边长,所受的毛细力大,颗粒-气泡稳定,因此需要更大的临界脱附振幅。当颗粒短边与气泡接触时,三相润湿周边短,所受的毛细力小,颗粒-气泡不稳定,临界脱附振幅小。该结论为煤泥浮选过程中减少颗粒-气泡脱附概率提供了理论依据。

关键词：颗粒形状长焰煤颗粒-气泡稳定性煤泥浮选

Hydration film measurement on mica and coal surfaces using atomic force microscopy and interfacial interactions

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Journal of Central South University 2018年第6期25卷 1295-1305页

作者： XING Yao-wen GUI Xia-huiq CAO Yi-jun School of Chemical Engineering and Technology China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China Chinese National Engineering Research Center of Coal Preparation and Purification China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China ~ Central South University Press and Springer-Verlag GmbH Germanypart of Springer Nature 2018

The hydration film on particle surface plays an important role in bubble-particle adhesion in mineral flotation process. The thicknesses of the hydration films on natural hydrophobic coal and hydrophilic mica surfaces were measured directly by atomic force microscopy （AFM） based on the bending mode of the nominal constant compliance regime in AFM force curve in the present study. Surface and solid-liquid interfacial energies were calculated to explain the forming mechanism of the hydration film and atomic force microscopy data. The results show that there are significant differences in the structure and thickness of hydration films on coal and mica surfaces. Hydration film formed on mica surface with the thickness of 22.5 nm. In contrast, the bend was not detected in the nominal constant compliance regime. The van der Waals and polar interactions between both mica and coal and water molecules are characterized by an attractive effect, while the polar attractive free energy between water and mica （-87.36 mN/m） is significantly larger than that between water and coal （-32.89 mN/m）, which leads to a thicker and firmer hydration layer on the mica surface. The interfacial interaction free energy of the coal/water/bubble is greater than that of mica. The polar attractive force is large enough to overcome the repulsive van der Waals force and the low energy barrier of film rupture, achieving coal particle bubble adhesion with a total interfacial free energy of-56.30 mN/m.

关键词： hydration film atomic force microscope surface energy interfacial interaction

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离子型表面活性剂对低阶煤润湿性的调控机制

煤炭学报 2022年第8期47卷 3101-3107页

作者：王成勇邢耀文夏阳超张锐王市委李吉辉桂夏辉中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221116 六盘水师范学院贵州省煤炭洁净利用重点实验室贵州六盘水553004 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

表面的强亲水性制约了低阶煤(LRC)的加工和利用,而表面活性剂吸附是调控LRC润湿性的有效方法之一。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、接触角测定和密度泛函理论(DFT)计算探究了阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂对LRC表面润湿性的... 详细信息

表面的强亲水性制约了低阶煤(LRC)的加工和利用,而表面活性剂吸附是调控LRC润湿性的有效方法之一。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、接触角测定和密度泛函理论(DFT)计算探究了阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂对LRC表面润湿性的调控机制。阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS),阳离子型表面活性剂为十烷基三甲基溴化铵(C_(10) TAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。研究结果表明:表面活性剂对LRC润湿性的调控效果主要受表面活性剂亲水基电荷分布、疏水基长度和药剂吸附量的影响。表面活性剂亲水基的电荷分布影响了吸附的难易程度,在水相中,电离后LRC的-COO^(-)、DTAB的-N^(+)(CH_(3))_(3)和SDBS的-SO^(-)3基团的Mulliken电荷分别为-0.415e,0.483e和-0.69e;DTAB与LRC间的相互作用能为负(-345.36 kJ/mol),而SDBS与LRC间的相互作用能为正(14.88 kJ/mol),说明阳离子型表面活性剂更易吸附于LRC表面。-N^(+)(CH_(3))_(3)与-COO^(-)作用区域的电荷比未吸附前-COO^(-)的电荷减少了-0.341e,正电荷的亲水基与LRC表面负电荷相互中和,减弱了亲水位点的亲水性。表面活性剂疏水基的长度越长越有利于对亲水位点的覆盖,润湿性调控效果越好。当表面活性剂初始浓度过大时,将导致吸附量过量,上层表面活性剂的亲水基与水接触,对亲水性的减弱不利。

关键词：表面活性剂低阶煤润湿性傅里叶变换红外光谱密度泛函理论