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温度效应对浮选起泡剂汽化成泡特征影响

煤炭工程 2024年第5期56卷 195-201页

作者：朱宏政吴念刚赵兵兵史苘桧张勇朱文亮朱金波闵凡飞安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001 中煤科工集团北京华宇工程有限公司北京100120

起泡剂汽化成泡法可以解决传统起泡剂添加方式存在的无选择性吸附等弊端,利用高速运动采集系统分析了仲辛醇、甲基异丁基甲醇(MIBC)和空气分别在不同汽化温度下成泡的热/动力学特征。研究表明,随汽化温度升高,气泡宽纵比逐渐增大,气泡... 详细信息

起泡剂汽化成泡法可以解决传统起泡剂添加方式存在的无选择性吸附等弊端,利用高速运动采集系统分析了仲辛醇、甲基异丁基甲醇(MIBC)和空气分别在不同汽化温度下成泡的热/动力学特征。研究表明,随汽化温度升高,气泡宽纵比逐渐增大,气泡的体积逐渐减小,不同药剂汽化成泡体积由大到小为空气>仲辛醇>MIBC,气泡表面张力和附加压力随汽化温度升高而降低是气泡宽纵比和体积变化的主因。气泡上浮末速随汽化温度升高而减小,且到达稳定末速的时间缩短。气泡动能随温度升高而降低,相同汽化温度下,仲辛醇汽化成泡的动能大于MIBC,气泡的表面能、动能与势能之和随汽化温度升高而减小。

关键词：浮选气泡起泡剂温度效应表面能气泡动能

基于DFT研究Ca^(2+)取代对高岭石晶体结构及表面性质的影响

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中国矿业大学学报 2023年第2期52卷 406-416页

作者：束庆东闵凡飞陈军安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

为探索Ca^(2+)取代对高岭石晶体结构及表面性质的影响机制,构建了Ca^(2+)取代高岭石晶胞模型,并采用密度泛函理论方法对其进行键长、键角、能带结构及态密度、前线轨道、Fukui指数及电荷等分析.模拟结果表明:取代后晶胞导电性增强,同时... 详细信息

为探索Ca^(2+)取代对高岭石晶体结构及表面性质的影响机制,构建了Ca^(2+)取代高岭石晶胞模型,并采用密度泛函理论方法对其进行键长、键角、能带结构及态密度、前线轨道、Fukui指数及电荷等分析.模拟结果表明:取代后晶胞导电性增强,同时反应活性更强,其中Na^(+)平衡构型比K+平衡构型更稳定;在(001)面及■面上,取代后高岭石表面反应活性增强,其中H1,O3位点反应活性增强,而水分子相较于■面更倾向于吸附在(001)面.结合表面电荷分布,取代高岭石(001)面电负性增强,同时Na^(+)与(001)面及■面均以静电作用为主.Ca^(2+)取代Al^(3+),使得晶体产生局部膨胀,周围晶格结构产生变化;同时取代后改变晶体轨道电子分布,轨道能量及电荷密度随之变化,最终改变反应活性.

关键词：煤系高岭石 Ca^(2+)离子晶格取代密度泛函理论

APAM在水/高岭石界面吸附行为的试验和分子模拟研究

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中国矿业大学学报 2022年第3期51卷 572-580页

作者：闵凡飞汪婷任豹陈军朱金波张明旭安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

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... 详细信息

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.

关键词：高岭石界面阴离子聚丙烯酰胺吸附行为桥连机制分子动力学

十二胺在Fe^(2+)掺杂高岭石层面吸附的密度泛函研究

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中国矿业大学学报 2023年第3期52卷 596-606页

作者：凌云嘉陈军孙宇储鑫霞陆芳琴闵凡飞安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

为探究Fe^(2+)掺杂对十二胺分子(DDA)及其阳离子(DDA+)在高岭石层面吸附的微观影响机制,对DDA和DDA+在Fe^(2+)掺杂高岭石(001)及(■)面的吸附进行了密度泛函理论(DFT)计算.结果表明:DDA和DDA+在Fe^(2+)掺杂高岭石层面的吸附机理为氢键... 详细信息

为探究Fe^(2+)掺杂对十二胺分子(DDA)及其阳离子(DDA+)在高岭石层面吸附的微观影响机制,对DDA和DDA+在Fe^(2+)掺杂高岭石(001)及(■)面的吸附进行了密度泛函理论(DFT)计算.结果表明:DDA和DDA+在Fe^(2+)掺杂高岭石层面的吸附机理为氢键和范德华静电引力共同作用.DDA在Fe^(2+)掺杂高岭石层面吸附以氢键作用为主,范德华静电引力作用为辅;DDA+在Fe^(2+)掺杂高岭石层面吸附以范德华静电引力作用为主,氢键作用为辅.Fe^(2+)的杂质缺陷增强了高岭石(001)面的表面活性,对(■)面的表面活性影响较小.研究结果可为进一步研究煤泥水中黏土颗粒表面的真实吸附状态及煤泥水高效处理药剂的设计提供理论依据.

关键词：高岭石密度泛函理论十二胺 Fe^(2+)掺杂杂质缺陷

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高剪切调浆强化低阶煤泥浮选及其作用机理

洁净煤技术 2023年第12期29卷 136-144页

作者：乔二乐闵凡飞沈亮刘令云安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

低阶煤泥浮选过程中,由于其表面疏水性差,烃类油捕收剂能否顺利吸附在其表面,对最终的浮选效果具有重要影响。为强化烃类油捕收剂在低阶煤表面的吸附,采用理论计算、分子模拟和试验分析方法研究了高剪切调浆对低阶煤泥浮选的影响规律和... 详细信息

低阶煤泥浮选过程中,由于其表面疏水性差,烃类油捕收剂能否顺利吸附在其表面,对最终的浮选效果具有重要影响。为强化烃类油捕收剂在低阶煤表面的吸附,采用理论计算、分子模拟和试验分析方法研究了高剪切调浆对低阶煤泥浮选的影响规律和强化机理。通过吸附量测试和理论计算研究了正十二烷油滴在煤颗粒表面的吸附规律;借助分子动力学模拟方法构建了正十二烷-水-低阶煤模拟体系,探索了正十二烷与煤表面的初始距离对最终吸附结果的影响;通过开展高剪切调浆浮选试验研究了叶轮转速对浮选精煤产率和灰分的影响规律。结果表明,高剪切调浆可显著提高捕收剂正十二烷在低阶煤表面的吸附量,当叶轮转速超2000 r/min时,吸附量增幅逐渐降低,最终吸附量趋于稳定;正十二烷油滴与煤颗粒之间存在一个能垒,越过能垒后,总势能迅速降低;初始状态下正十二烷油滴与低阶煤表面的距离对最终模拟平衡结果有重要影响,初始距离较近时,油滴可在煤表面吸附并铺展,而初始距离较远时,则无法吸附;高剪切调浆可显著改善低阶煤的浮选效果,调浆叶轮转速为2000 r时,浮选精煤产率增加了近13%,而灰分基本保持不变。

关键词：低阶煤泥浮选高剪切调浆分子模拟

十二胺在Fe掺杂高岭石层面吸附的密度泛函研究

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中国矿业大学学报 2023年

作者：凌云嘉陈军孙宇储鑫霞陆芳琴闵凡飞安徽理工大学材料科学与工程学院

为探究Fe2+掺杂对十二胺分子(DDA)及其阳离子(DDA+)在高岭石层面吸附的微观影响机制,对DDA和DDA+在Fe2+掺杂高岭石(001)及(001)面的吸附进行了密度泛函理论(DFT)计算.结果表明:DDA和DDA+在Fe2+掺杂高岭石层面的吸附机理为氢键和范德华... 详细信息

为探究Fe2+掺杂对十二胺分子(DDA)及其阳离子(DDA+)在高岭石层面吸附的微观影响机制,对DDA和DDA+在Fe2+掺杂高岭石(001)及(001)面的吸附进行了密度泛函理论(DFT)计算.结果表明:DDA和DDA+在Fe2+掺杂高岭石层面的吸附机理为氢键和范德华静电引力共同作用.DDA在Fe2+掺杂高岭石层面吸附以氢键作用为主,范德华静电引力作用为辅;DDA+在Fe2+掺杂高岭石层面吸附以范德华静电引力作用为主,氢键作用为辅.Fe2+的杂质缺陷增强了高岭石(001)面的表面活性,对(001)面的表面活性影响较小.研究结果可为进一步研究煤泥水中黏土颗粒表面的真实吸附状态及煤泥水高效处理药剂的设计提供理论依据.

关键词：高岭石密度泛函理论十二胺 Fe 掺杂杂质缺陷

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射流混合装置多变参数试验优化及分散机制

煤炭科学技术 2023年第S1期51卷 421-428页

作者：周伟王淑杰朱金波闵凡飞李亮李建波安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

射流混合装置被广泛应用于各个领域,其参数对引射性能、微粒运动及作用机制会产生重要的影响。但目前应用于煤泥浮选领域的射流混合装置多变参数缺乏系统性优化。为了优化射流装置的多变参数,搭建射流混合测试系统,探究面积比A_(r)、喉... 详细信息

射流混合装置被广泛应用于各个领域,其参数对引射性能、微粒运动及作用机制会产生重要的影响。但目前应用于煤泥浮选领域的射流混合装置多变参数缺乏系统性优化。为了优化射流装置的多变参数,搭建射流混合测试系统,探究面积比A_(r)、喉嘴距L_(e)、喉管长度L、引射管开启度γ和喷嘴出口速度V等关键参数对引射性能的影响规律;基于物理模型参数优化值,调节测试系统,研究射流流场对物料的作用机制,考察射流流场对煤粒表面细泥的剥离能力;运用高速摄像仪捕捉射流流束对引射气泡的卷吸破碎情况;采用激光粒度分析仪揭示气泡粒径的迁移规律。结果表明:当面积比A_(r)=3.24、喉嘴距L_(e)=0.56 D_(h)(D_(h)为喉管直径)时,引射流体流量比q最大;综合考虑引射能力和沿程损失,当喉管长度L=9D_(z)(D_(z)为喷嘴直径)、喷嘴出口速度V≥15 m/s时,射流装置的引射性能最为理想;引射流体的流量与引射管开启度γ成正比关系,引射速度受限于射流速度(以喷嘴出口速度V表征),当射流速度达到15 m/s,引射速度达到上限;基于最优引射性能参数,单次射流混合作用对物料解离及分散效果等同于激光粒度分析仪自带搅拌装置以500 r/min转速搅拌4~4.5 min;采用EDS能谱仪测试射流作用前后物料所含C、O、Al和Si等元素的变化,验证了射流作用对细泥罩盖的剥离能力;当射流速度达到7.2 m/s时,气泡会瞬间被粉碎成粒径更小的气泡群,90%以上气泡粒径小于45μm。

关键词：浮选射流混合装置多变参数引射性能作用机制

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生物质燃烧模式及燃烧特性的研究

煤炭学报 2005年第1期30卷 104-108页

作者：闵凡飞张明旭安徽理工大学材料工程系

采用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)热分析联用技术研究了两种生物质的燃烧模式和燃烧特性.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数;计算了综合燃烧指数和燃烧动力学参数.结果表明,两种生物质在燃... 详细信息

采用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)热分析联用技术研究了两种生物质的燃烧模式和燃烧特性.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数;计算了综合燃烧指数和燃烧动力学参数.结果表明,两种生物质在燃烧模式上存在差别,生物质的着火温度在280℃左右,燃尽温度在500℃左右,生物质的综合燃烧特性指数明显高于煤的综合燃烧指数,生物质的燃烧过程可以用一级动力学方程描述.

关键词：生物质燃烧模式燃烧特性 TG-DTA-DTG联用技术

不同Ca^(2+)浓度及pH值溶液中高岭石颗粒表面Zeta电位模拟

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中国矿业大学学报 2013年第4期42卷 631-637页

作者：李宏亮闵凡飞彭陈亮安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001

高岭石颗粒因表面荷电稳定分散在煤泥水中难以沉降,水溶液中Ca2+浓度及pH值对高岭石颗粒表面Zeta电位影响较大.基于高岭石不同断面的不同荷电机理,选择高岭石不同断面的晶胞数为权重,得到了颗粒表面总Zeta电位模型,并进行了模拟计算,利... 详细信息

高岭石颗粒因表面荷电稳定分散在煤泥水中难以沉降,水溶液中Ca2+浓度及pH值对高岭石颗粒表面Zeta电位影响较大.基于高岭石不同断面的不同荷电机理,选择高岭石不同断面的晶胞数为权重,得到了颗粒表面总Zeta电位模型,并进行了模拟计算,利用拟合对该模型进行校正.采用电泳法测定了不同Ca2+浓度及不同pH值下高岭石颗粒的Zeta电位,并与模拟值进行了比较,结果表明:当溶液中Ca2+浓度大于等于25mg/L时,模型能够有效的预测高岭石表面的Zeta电位,最大偏差为1.368mV;当溶液中Ca2+浓度小于25mg/L的溶液中,由于Helm-holtz内层负电荷吸附量变化,预测精度降低.当溶液中pH值小于等于9时,模型能够有效的预测高岭石表面的Zeta电位,模型的最大偏差为1.368mV;当溶液中pH值大于等于9时,由于Ca2+的羟基络合吸附量增大,预测精度降低.

关键词：高岭石 Zeta电位 Ca2+浓度 pH值模拟