基于LBM的多分散颗粒-气泡湍流碰撞频率的直接数值模拟研究 被引量：2

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作者 杨学松 陈冬琴 +3 位作者 王云琳 李哲 邢耀文 桂夏辉 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2692-2703,共12页

浮选是细粒矿物提质除杂的重要手段,但面临微细粒回收率低的难题。湍流是强化微细粒浮选的必要条件,但其多尺度碰撞及调控机制尚未明晰。尤其对于多分散颗粒/气泡体系,传统的浮选理论与现代工业应用之间存在一定的差距。以湍流中多分散... 浮选是细粒矿物提质除杂的重要手段,但面临微细粒回收率低的难题。湍流是强化微细粒浮选的必要条件,但其多尺度碰撞及调控机制尚未明晰。尤其对于多分散颗粒/气泡体系,传统的浮选理论与现代工业应用之间存在一定的差距。以湍流中多分散颗粒-气泡碰撞行为为研究对象,采用各向同性湍流直接数值模拟(DNS),并结合碰撞动力学理论,以径向相对速度和分布函数为分析突破口,研究了大尺度涡输运-微尺度涡局部富集效应下的湍流碰撞特性,及其尺寸效应对碰撞过程的影响。研究发现:多分散效应和惯性作用导致点粒子直接数值模拟结果与经典Saffman&Turner模型预测值存在明显差异,明确了经典理论在预测多分散体系中的局限性,强调了高保真预测多分散颗粒气泡体系中湍流特征与理想碰撞频率的必要性。在大涡输运和微涡富集的竞争协调作用下,提高湍流耗散率和增大微细颗粒-气泡直径是提高多分散颗粒和气泡理想碰撞频率的有效途径。另外,随着颗粒-气泡尺寸离散度的增加,大涡输运作用被增强,但微涡局部富集效应被削弱。因此存在最佳离散度可实现较高的多分散粒度的颗粒-气泡群碰撞频率。这表明调控浮选过程中的颗粒-气泡尺寸分布对提高分选效率具有重要意义。阐明了大尺度涡湍流输运效应与小尺度涡局部富集效应的竞争协同作用下颗粒-气泡碰撞机理,为现代浮选颗粒-气泡矿化理论提供了丰富的理论支持。 展开更多

关键词 浮选 湍流 多尺度涡 直接数值模拟 碰撞频率

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极难浮褐煤预先泥化反浮选试验研究

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作者 李云昌 夏阳超 +4 位作者 李奥 王浩 BUDEEBAZAR Avid 邢耀文 桂夏辉 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第3期542-552,共11页

针对褐煤浮选过程易泥化和正浮选分离效果差等难题,提出预先强制泥化结合反浮选的思路,实现极难浮褐煤的高效降灰提质,并研究分析褐煤强制泥化规律及其对反浮选的促进机理。泥化处理30 min后褐煤-0.045 mm粒级增加12.58%,实现灰分矿物... 针对褐煤浮选过程易泥化和正浮选分离效果差等难题,提出预先强制泥化结合反浮选的思路,实现极难浮褐煤的高效降灰提质,并研究分析褐煤强制泥化规律及其对反浮选的促进机理。泥化处理30 min后褐煤-0.045 mm粒级增加12.58%,实现灰分矿物的强制分散溶出。采用常规正浮选、预先强制泥化结合正浮选、常规反浮选和预先强制泥化结合反浮选4种方法开展浮选试验。结果表明:泥化处理后正浮选比未泥化处理浮选的精煤产率提高3.5%,灰分降低0.4%,然而精煤产率也仅达到20.44%,灰分为17%左右。在相同浮选药剂用量下开展反浮选试验,精煤产率达到60%,灰分高达14%,反浮选比正浮选工艺效果更加显著。在此基础上,采用强制泥化预处理,发现精煤产率比直接反浮选提高5.81%,灰分降低1%~2%,取得较为可观的分选指标。强制泥化后粗粒脉石与伴生体碎散,褐煤+0.045 mm粒级颗粒表面Si、Al元素相对含量分别减少0.65%、1.17%,表明强制泥化处理能够促进脉石矿物溶出分散,降低煤表面脉石矿物含量,减少反浮选捕收剂在煤表面吸附并强化其与脉石矿物间的相互作用,改善反浮选精煤指标。 展开更多

关键词 难浮褐煤 强制泥化 泥化行为 反浮选

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基于电阻应变悬臂梁的浮选颗粒-气泡间相互作用力测试研究

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作者 任玺冰 孙丽娟 +3 位作者 刘秦杉 成宇龙 桂夏辉 邢耀文 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3174-3182,共9页

浮选是依据颗粒表面疏水性差异实现有用矿物与脉石选择性分离的界面分选方法,其核心作用单元是颗粒-气泡矿化。颗粒-气泡间相互作用力直接决定了颗粒-气泡矿化效率,是窥视浮选微观机理的重要窗口,但纳微尺度下力的高精度低成本测试一直... 浮选是依据颗粒表面疏水性差异实现有用矿物与脉石选择性分离的界面分选方法,其核心作用单元是颗粒-气泡矿化。颗粒-气泡间相互作用力直接决定了颗粒-气泡矿化效率,是窥视浮选微观机理的重要窗口,但纳微尺度下力的高精度低成本测试一直是领域内的巨大挑战。基于此,提出了基于电阻应变悬臂梁的浮选颗粒-气泡间相互作用力测试方法,采用电阻应变原理检测铝合金悬臂梁的微小形变与受力,并设计惠斯通全桥电路完成电阻变化与电压信号的转换-放大-输出。最后自主搭建了浮选微力测试系统,由电阻应变悬臂梁力传感器、位移驱动系统、图像采集系统、信号放大与采集系统、控制单元、隔振平台等模块组成,并探索了颗粒表面疏水性、气泡尺寸以及气泡接近速度对颗粒-气泡间相互作用力的影响规律,结果发现:浮选微力测试系统校准试验结果的线性拟合R^(2)值为0.99989,表现出优异的线性响应特性,系统的力学灵敏度为72.57563μN/mV,实际力检测下限约为2μN。颗粒-气泡间黏附力随表面接触角和气泡尺寸的增加呈现单调递增趋势,在20~60μm/s速度区间内,小梯度的气泡接近速度变化对颗粒-气泡间黏附力影响不大,同时力试验值与Young-Laplace方程理论计算结果相近。浮选微力测试系统具有结构简单稳定、灵敏度高、制造成本低等综合优势,在浮选界面作用基础研究领域有着广阔的应用前景。 展开更多

关键词 浮选 颗粒-气泡 相互作用力 电阻应变 悬臂梁

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气泡尾涡诱导颗粒多轨迹演化动力学机制

4

作者 陈冬琴 杨学松 +3 位作者 周博博 李哲 邢耀文 桂夏辉 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第9期3236-3252,共17页

随着优质矿产资源日益减少,复杂难选矿石的开发利用成为选矿领域的研究重点。针对微细粒矿物浮选回收率低的技术难题,本文通过自主搭建的气泡尾涡区实验平台,结合高速动态显微摄像技术,系统研究了微细颗粒在气泡尾涡区的运动特性;发现... 随着优质矿产资源日益减少,复杂难选矿石的开发利用成为选矿领域的研究重点。针对微细粒矿物浮选回收率低的技术难题,本文通过自主搭建的气泡尾涡区实验平台,结合高速动态显微摄像技术,系统研究了微细颗粒在气泡尾涡区的运动特性;发现了绕流-脱离、卷吸-碰撞、振荡-回落和多涡耦合四种典型运动模式,揭示了其与雷诺数的定量关系;建立了基于曳力动态特性的颗粒运动模型,阐明了切向曳力积累和径向力平衡对颗粒行为的调控机制。并通过流场参数优化,提出了提升微细粒浮选效率的新方法。研究成果为揭示微细颗粒在气泡尾涡区内的复杂运动机制提供了理论依据,并为提高微细颗粒回收率奠定了技术基础。 展开更多

关键词 微细矿物 浮选 气泡尾涡 运动轨迹 受力机制

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浮选颗粒-气泡湍流脱附机理与试验技术方法研究进展

5

作者 丁世豪 史文庆 +3 位作者 陈宏基 徐梦迪 桂夏辉 邢耀文 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3639-3657,共19页

浮选是细粒矿物及煤炭提质除杂的重要方法,但其分选过程存在明显的尺寸效应,其中湍流诱发颗粒-气泡脱附是导致浮选存在分选粒度上限的主要原因。为了提高浮选粒度上限,强化粗粒浮选效果,颗粒-气泡脱附研究一直是领域内的热点与难点。从... 浮选是细粒矿物及煤炭提质除杂的重要方法,但其分选过程存在明显的尺寸效应,其中湍流诱发颗粒-气泡脱附是导致浮选存在分选粒度上限的主要原因。为了提高浮选粒度上限,强化粗粒浮选效果,颗粒-气泡脱附研究一直是领域内的热点与难点。从颗粒-气泡准静态脱附理论、湍流脱附机制以及试验技术方法 3个方面对颗粒-气泡脱附研究现状进行了系统综述。目前颗粒-气泡法向脱附机理已经形成广泛共识,毛细力是维持颗粒-气泡矿化气絮体稳定的主要作用力,颗粒-气泡脱附可分为气泡拉伸变形、气泡滑动收缩及气泡颈缩断裂3个阶段。同时,颗粒-气泡湍流脱附机制认识已日趋系统,颗粒的离心运动、气泡的变速运动以及气泡的振荡是引起颗粒-气泡脱附的主要机制。此外,脱附力测试技术、高速动态摄像技术、粒子图像测速技术及数值模拟等试验方法的综合运用,形成了一个涵盖“脱附力测试、界面行为捕捉、流场解析和过程仿真”的综合研究体系,极大地推动了颗粒-气泡脱附研究向更微观、更深层次的方向发展,为揭示浮选颗粒-气泡湍流脱附机理提供了充足可靠的试验保障。最后提出了未来颗粒-气泡脱附研究的发展方向,包括不同分离角度下毛细力数学模型构建、湍流诱发颗粒-气泡脱附能量作用机制及多元湍流涡协同诱导多颗粒-气泡脱附机制研究。上述关键科学问题的解决不仅有助于完善脱附理论,还将对提高浮选粒度上限和强化粗颗粒浮选具有重要指导意义。 展开更多

关键词 浮选 颗粒-气泡 湍流 脱附 试验技术方法

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辉钼矿粗粒磨矿产品流化床浮选动力学研究

6

作者 罗朗 陈传富 +4 位作者 何琦 尹青临 丁世豪 邢耀文 桂夏辉 《金属矿山》 北大核心 2025年第11期146-151,共6页

粗粒流化床浮选抛废技术能够显著降低磨矿能耗、提升入选品位。针对粗颗粒浮选过程中动力学规律不明的问题,开展了低品位辉钼矿粗粒磨矿产品的流化床浮选动力学试验,考察了气速、水速和床层高度对流化床浮选动力学的影响规律。选取经典... 粗粒流化床浮选抛废技术能够显著降低磨矿能耗、提升入选品位。针对粗颗粒浮选过程中动力学规律不明的问题,开展了低品位辉钼矿粗粒磨矿产品的流化床浮选动力学试验,考察了气速、水速和床层高度对流化床浮选动力学的影响规律。选取经典一级动力学模型、经典二级动力学模型、一级矩阵分布模型和二级矩阵分布模型4种动力学模型进行拟合分析,并在最适动力学模型下进行了阶段速率常数k的分析。结果表明:Mo回收率与水速、气速呈正相关,与床层高度呈负相关。粗粒浮选过程最符合经典二级动力学模型(R^(2)≥0.998 2,SSE≤1.531 2)。在该模型框架下,阶段浮选速率常数k随水速、气速的增加而升高,最大k值为0.004;随床层高度上升而逐渐减小。研究明确了粗粒矿物浮选的最适动力学模型及关键操作参数对阶段速率常数k的调控作用,为粗颗粒浮选工艺优化提供理论支持。 展开更多

关键词 流化床浮选 粗粒辉钼矿 单因素试验 动力学模型

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焦粉吸附不同官能团取代多环芳烃的效能与机制

7

作者 徐天缘 张帆 +3 位作者 魏鑫鹏 王智玉 邢耀文 桂夏辉 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2451-2461,共11页

采用炼焦副产物焦粉(CP)作吸附剂,以不同官能团取代的多环芳烃(PAHs)萘、萘酚和萘甲酸为目标污染物,通过探讨其对PAHs的吸附性能和吸附机理,评估其作为吸附剂去除废水中PAHs的应用前景.吸附性能测试结果表明,CP在120min内吸附萘、萘酚... 采用炼焦副产物焦粉(CP)作吸附剂,以不同官能团取代的多环芳烃(PAHs)萘、萘酚和萘甲酸为目标污染物,通过探讨其对PAHs的吸附性能和吸附机理,评估其作为吸附剂去除废水中PAHs的应用前景.吸附性能测试结果表明,CP在120min内吸附萘、萘酚和萘甲酸的效率达97.4%、86.6%和76.8%,其准二级动力学吸附速率常数分别为0.680g/(mg·min)、0.532g/(mg·min)和0.183g/(mg·min).焦粉对萘的饱和吸附量最高,达到了23.8mg/g,其次为萘酚(8.04mg/g)和萘甲酸(3.94mg/g).CP吸附萘和萘酚受p H值影响较小,而萘甲酸的吸附效果在酸性环境下优于碱性和中性条件.FTIR、XPS、DRUV-Vis光谱及DFT分析显示,CP对萘的吸附为多层吸附,主要受疏水效应、范德华力和π-π电子供体-受体(EDA)作用的驱动;而对萘酚和萘甲酸则为单层化学吸附,归因于强π供体与CP表面极化区的π-πEDA作用.萘酚的酚羟基亲水性降低了其饱和吸附量,而萘甲酸与焦粉间的静电斥力削弱了π-πEDA作用,导致其吸附效果略低. 展开更多

关键词 焦粉 多环芳烃 吸附 π-πEDA相互作用

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颗粒气泡黏附科学——微纳尺度下颗粒气泡黏附试验研究进展 被引量：13

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作者 邢耀文 桂夏辉 +3 位作者 韩海生 孙伟 曹亦俊 刘炯天 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1857-1866,共10页

自20世纪30年代始,微纳尺度下的颗粒气泡黏附就引起了学者的广泛关注并逐渐涌现出一系列试验技术探索颗粒气泡黏附机理。在宏观尺度下颗粒气泡黏附研究进展的基础上,系统的对微纳尺度下颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化破裂动力学试验技... 自20世纪30年代始,微纳尺度下的颗粒气泡黏附就引起了学者的广泛关注并逐渐涌现出一系列试验技术探索颗粒气泡黏附机理。在宏观尺度下颗粒气泡黏附研究进展的基础上,系统的对微纳尺度下颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化破裂动力学试验技术研究进展进行综述。技术总体上可以分为两类:力测量法及排液法。排液法是通过光学显微干涉技术直接获得气液界面变形及排液动力学数据,通过耦合扩展DLVO理论及排液方程求解作用力信息,如单气泡撞板显微干涉技术、薄膜压力平衡技术及表面力分析仪等。力测量法则主要是借助胶体探针原子力显微镜(AFM)测试颗粒气泡间表面力及流体阻力,通过流体力学排液模型模拟液膜薄化破裂动力学行为。排液法和力测量法均发现疏水力是颗粒气泡间液膜快速薄化并破裂的根本原因,其中排液法所获得的疏水力倾向于一种长程作用力,而力测量法得到的疏水力为短程作用力,造成这种差异的原因仍不明确。随着AFM-反射干涉对比显微镜联用、变形体系力分析仪和薄液膜力分析仪等技术的问世,作用力和液膜排液的同步测试已经成为一种技术趋势,充分助力了浮选颗粒气泡黏附基础研究。基于现有研究进展应进一步开展颗粒气泡间疏水力的系统研究,通过借助不同检测技术的优势互补及分子动力学模拟等手段,有望从根本上阐明这一科学问题。 展开更多

关键词 颗粒-气泡 作用力 液膜排液 显微干涉 AFM

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颗粒气泡黏附科学:基于AFM和DWFA的颗粒气泡间疏水作用力研究 被引量：11

9

作者 邢耀文 桂夏辉 +3 位作者 韩海生 孙伟 曹亦俊 刘炯天 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1580-1585,共6页

为探索颗粒气泡体系疏水力的长程及短程来源机制,分别采用原子力显微镜(AFM)和浮选动态润湿膜分析仪(DWFA)对气泡与同一疏水玻璃基板间的疏水力进行测试。AFM发现气泡与亲水性玻璃基板间的相互作用力为单调斥力作用,体系不存在诱发液膜... 为探索颗粒气泡体系疏水力的长程及短程来源机制,分别采用原子力显微镜(AFM)和浮选动态润湿膜分析仪(DWFA)对气泡与同一疏水玻璃基板间的疏水力进行测试。AFM发现气泡与亲水性玻璃基板间的相互作用力为单调斥力作用,体系不存在诱发液膜失稳的引力作用项。疏水性颗粒气泡间的液膜是不稳定的,当AFM负载力到达19.3nN时,力曲线中观察到了明显的跳入黏附现象。疏水玻璃与气泡间的疏水力以3.50nm的衰减长度按单指数模型衰减,液膜在32.96nm临界破裂厚度处破裂。该疏水力倾向于一种短程力(<50nm),其源自界面的水分子重排熵效应。DWFA法同样发现亲水性玻璃基板与气泡间的液膜是稳定的,当总分离压力与气泡内部拉普拉斯压力相等时,液膜到达133nm的平衡膜厚度。疏水性玻璃基板与气泡间的液膜是不稳定的,液膜发生快速薄化并分别在185nm临界膜厚处破裂。对疏水力进行定量求解发现该力以47.30nm的衰减长度衰减,所获得的疏水力为一种长程作用力,该力源于固液界面纳米气泡空化效应。AFM和DWFA排液试验中所用的气泡尺寸分别为微米级及毫米级,疏水力受气泡本身的尺寸影响,与气泡表面的毛细波传播有关,在吸引力作用下大气泡表面会形成更强烈的毛细波震荡。由于疏水界面水分子的热力学不稳定性,这种界面波动会诱发疏水固液界面空化气泡的析出,增加了引力作用程。 展开更多

关键词 颗粒-气泡 黏附 疏水力 AFM DWFA

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颗粒气泡黏附科学——宏观尺度下颗粒气泡黏附研究进展及困境 被引量：18

10

作者 邢耀文 桂夏辉 +1 位作者 曹亦俊 刘炯天 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期582-587,共6页

颗粒气泡黏附指从颗粒与气泡相遇开始到液膜发生薄化破裂最后至三相润湿周边铺展形成稳定矿化气絮体的过程,是浮选中的核心作用单元。然而浮选颗粒气泡黏附机理至今仍不明确。黏附过程主要受颗粒气泡的表面物理化学性质及溶液化学条件影... 颗粒气泡黏附指从颗粒与气泡相遇开始到液膜发生薄化破裂最后至三相润湿周边铺展形成稳定矿化气絮体的过程,是浮选中的核心作用单元。然而浮选颗粒气泡黏附机理至今仍不明确。黏附过程主要受颗粒气泡的表面物理化学性质及溶液化学条件影响,表面力及流体作用力协同支配微纳尺度下颗粒气泡间液膜薄化破裂行为。排液过程中气液界面的变形效应进一步增加了系统复杂性,上述因素使得颗粒气泡黏附的理论研究及试验探索步履维艰。早期关于颗粒气泡黏附的研究主要聚焦于黏附概率,其中宏观尺度下的诱导时间测试占据主导地位,通过诱导时间结果计算黏附概率。对国内外宏观尺度下颗粒气泡黏附概率模型及研究技术手段进展展开全面综述,并对现有技术瓶颈及局限进行分析。诱导时间测量仪及高速动态摄影技术大大促进了浮选工作者对颗粒气泡黏附的理解,"诱导时间与实际浮选回收率具有着良好的相关关系"也已经被广泛证明。然而因微纳尺度下的表面力及液膜薄化动力学信息的缺失导致宏观诱导时间并不能从基础层面揭示颗粒气泡的黏附机理,微纳尺度下颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化动力学的定量测试表征是技术发展的必然趋势,其可为浮选微观矿化反应过程提供新的理论视角,同时也为难浮煤及难选矿浮选过程强化提供理论支撑。 展开更多

关键词 浮选 颗粒-气泡 黏附 诱导时间

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相互作用力及液膜排液动力学研究进展 被引量：14

11

作者 邢耀文 桂夏辉 +1 位作者 曹亦俊 刘炯天 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3185-3192,共8页

颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化破裂动力学是揭示浮选黏附机理的核心,也是近年来浮选胶体化学领域的研究热点。为深入明晰浮选黏附机理,对当前颗粒气泡间相互作用力及液膜排液动力学模型理论研究进展进行了系统综述。对于颗粒气泡间相... 颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化破裂动力学是揭示浮选黏附机理的核心,也是近年来浮选胶体化学领域的研究热点。为深入明晰浮选黏附机理,对当前颗粒气泡间相互作用力及液膜排液动力学模型理论研究进展进行了系统综述。对于颗粒气泡间相互作用力,疏水引力可克服颗粒气泡间范德华力和静电斥力,诱发黏附。不同作用程范围内疏水力的来源机制不同:长程疏水力(>20 nm)主要源于固液界面亚微米/纳米气泡桥接,而短程疏水力(<20 nm)则主要源于固液界面水分子重排效应。由于疏水力强烈的吸引性和气液界面变形,颗粒气泡间疏水力的定量表征仍存在较大的挑战。对于颗粒气泡间液膜排液动力学模型,最具代表性的有Stefan-Reynolds平坦膜模型,Taylor模型和Stokes-Reynolds-Young-Laplace(SRYL)模型。Stefan-Reynolds及Taylor模型并未考虑排液过程中气泡表面曲率的变化,其应用存在着较大的局限性。SRYL模型则在描述液膜薄化速率的同时,兼顾了气泡表面在流体力和表面力等外力作用下的变形行为。在给定起始与边界条件下,SRYL模型通过数值迭代法与液膜排液试验测试结果对比,可以计算出颗粒气泡间的相互作用力信息;也可通过与相互作用力试验结果对比获得液膜排液数据。在今后的研究中,应重点将SRYL模型与试验测试相结合,对颗粒气泡间疏水力进行定量表征,揭示浮选黏附机理。 展开更多

关键词 浮选 黏附 相互作用力 疏水力 排液动力学

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中小城市住宅地价空间分布及影响因素研究——以山东诸城市为例 被引量：2

12

作者 邢耀文 聂宜民 +4 位作者 夏斐 滕磊 林东瑛 李克 杨玉鑫 《安徽农业科学》 CAS 2015年第9期313-317,共5页

收集2011-2013年诸城市住宅用地交易样点及资料,选取Arc GIS作为数据空间分析工具,获得了诸城市市区住宅地价空间分布结构,在Hedonic模型下选取影响住宅地价形成与分布的7种因素结合SPSS软件进行了预测与分析。结果表明,诸城市住宅地价... 收集2011-2013年诸城市住宅用地交易样点及资料,选取Arc GIS作为数据空间分析工具,获得了诸城市市区住宅地价空间分布结构,在Hedonic模型下选取影响住宅地价形成与分布的7种因素结合SPSS软件进行了预测与分析。结果表明,诸城市住宅地价在分布上存在明显的圈层结构且只有一个地价高峰区域;在影响因素上受市区的聚集作用、城市公共设施及基础设施分布的制约较为明显。了解中小城市住宅地价的分布特征,明确住宅地价分布与影响因素之间的关系,对中小城市的城市规划、住宅用地开发及建设、政府合理配置土地资源及市民住房选址都提供了一定的依据与参考。 展开更多

关键词 中小城市 住宅地价 空间分布 影响因素

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低品质煤泥浮选过程强化研究进展及其思考 被引量：68

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作者 桂夏辉 邢耀文 +1 位作者 曹亦俊 刘炯天 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2715-2732,共18页

“富煤、缺油、少气”的一次能源赋存条件决定了我国煤炭的基础能源地位,与此同时,煤炭作为当前最主要的碳排放源,如何为实现碳达峰、碳中和做出煤炭贡献是整个行业迫切需要思考和解决的关键问题。我国煤炭资源禀赋条件差,高含杂低品质... “富煤、缺油、少气”的一次能源赋存条件决定了我国煤炭的基础能源地位,与此同时,煤炭作为当前最主要的碳排放源,如何为实现碳达峰、碳中和做出煤炭贡献是整个行业迫切需要思考和解决的关键问题。我国煤炭资源禀赋条件差,高含杂低品质煤资源储量丰富,随着优质煤炭资源的逐渐消耗与国家“双碳”战略的实施,低品质煤大规模分选提质已成为保障国家能源安全和煤炭行业高质量绿色发展的战略选择。目前重介质选煤技术的快速发展与推广使得粗粒低品质煤分选日趋成熟,但细粒低品质煤(低阶/氧化难浮煤、高灰难选煤等)浮选仍面临着严峻挑战,低品质煤泥浮选的基本作用原理与过程强化亟需研究。从低品质煤泥难浮难选机理、低品质煤泥浮选界面调控及流动强化3个方面对低品质煤浮选研究现状进行了系统讨论,最后提出了未来低品质煤浮选过程强化的新发展方向与技术体系,主要包括基于多尺度微纳力学解析的低品质煤浮选分离新原理、基于单分子力谱融合深度学习的浮选药剂分子智能定向筛选设计、基于能量精准适配的调浆-浮选流场精细化构建、煤系固废资源化利用与规模化消纳及低品质煤浮选界面-流体协同强化全链条智能化示范工程建设,上述关键科学与技术问题的解决将为我国煤炭行业高质量发展和国家“双碳”战略实施提供新的助力。 展开更多

关键词 低品质煤 浮选 界面调控 流动强化 表界面力学

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金属离子配位调控分子组装浮选理论及其研究进展 被引量：18

14

作者 孙文娟 韩海生 +7 位作者 胡岳华 孙伟 朱阳戈 桂夏辉 曹学锋 邢耀文 李成必 卫召 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期927-941,共15页

在矿物浮选过程中,金属离子发挥着重要的作用,特别是活化浮选作用。在氧化矿的金属离子活化浮选过程中,金属离子与浮选药剂形成的金属-有机/无机配合物在矿物浮选过程中发挥了极大的作用,并在捕收能力和选择性等方面体现出一定的优势。... 在矿物浮选过程中,金属离子发挥着重要的作用,特别是活化浮选作用。在氧化矿的金属离子活化浮选过程中,金属离子与浮选药剂形成的金属-有机/无机配合物在矿物浮选过程中发挥了极大的作用,并在捕收能力和选择性等方面体现出一定的优势。本文总结了苯甲羟肟酸铅配合物、油酸钙、盐化水玻璃、金属离子改性淀粉等在浮选领域的研究进展,并从金属离子配位调控分子组装的角度,提出金属离子在矿物浮选过程中的新作用机制。金属离子具有良好的模板效应,可以定向调控金属配合物结构实现功能组装,这一功能为新型浮选药剂的设计与开发提供了新的思路。 展开更多

关键词 金属离子 配合物 配位组装 活化理论 浮选药剂

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表面粗糙度对煤泥可浮性的影响 被引量：13

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作者 刘敏 张友飞 +5 位作者 郭芳余 罗佳倩 丁世豪 曹亦俊 邢耀文 桂夏辉 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期253-258,共6页

为探明表面粗糙度对煤泥可浮性的影响,使用磨抛机制备了系列粗糙度煤片,利用接触角测量仪、诱导时间测量仪和粘附力测量仪分别测试煤样表面接触角、诱导时间和煤-水滴最大粘附力的变化,借助Wenzel润湿模型分析了粗糙度对煤泥可浮性的影... 为探明表面粗糙度对煤泥可浮性的影响,使用磨抛机制备了系列粗糙度煤片,利用接触角测量仪、诱导时间测量仪和粘附力测量仪分别测试煤样表面接触角、诱导时间和煤-水滴最大粘附力的变化,借助Wenzel润湿模型分析了粗糙度对煤泥可浮性的影响机理。结果表明,随着煤样表面粗糙度降低,接触角会逐渐变大,从原样到3个不同的光滑煤样,接触角依次为64.2°,70.4°,77.0°和91.7°。根据Wenzel润湿模型,粗糙煤表面的凹槽结构会被水填充,水与煤之间的实际接触面积增加,接触角下降。诱导时间和煤-水滴最大粘附力随粗糙度的增加逐渐表现出降低的趋势,说明表面粗糙度增大会降低煤泥可浮性,粗糙煤粒在浮选过程中难以被气泡捕获。为此建议采用高强度调浆设备对煤泥进行处理,降低煤颗粒表面粗糙度,增强煤的可浮性,提高浮选效率。 展开更多

关键词 煤泥浮选 表面粗糙度 煤泥可浮性 诱导时间 粘附力

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煤泥浮选过程中黏土矿物罩盖及其行为调控 被引量：17

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作者 桂夏辉 邢耀文 +6 位作者 李臣威 夏灵勇 杨自立 王英伟 徐梦迪 王东岳 许雪红 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第6期175-181,共7页

为探索微细粒黏土矿物在煤泥浮选过程中的罩盖行为,进一步回收利用稀缺的炼焦煤资源,以钱家营选煤厂灰分为49.3%的浮选中煤为研究对象,进行了螺旋抛尾和磨后浮选试验。结果表明,当要求精煤灰分为12.5%时,螺旋粗精煤磨煤3.5 min后可获得... 为探索微细粒黏土矿物在煤泥浮选过程中的罩盖行为,进一步回收利用稀缺的炼焦煤资源,以钱家营选煤厂灰分为49.3%的浮选中煤为研究对象,进行了螺旋抛尾和磨后浮选试验。结果表明,当要求精煤灰分为12.5%时,螺旋粗精煤磨煤3.5 min后可获得最高的精煤产率,高灰细粒黏土矿物的罩盖是精煤灰分不达标的主要原因。根据对煤-黏土颗粒体系相互作用势能计算分析,提出通过改变静电力和范德华力2种调控手段降低黏土矿物的回收率,但调控静电力抑制浮选过程细泥罩盖与细泥沉降浓缩又存在着难以调和的矛盾,通过在疏水性煤颗粒表面引入纳米气泡层,进而改变体系的Hamaker常数,使得通过调控范德华力来降低黏土矿物的罩盖成为可能。 展开更多

关键词 煤泥浮选 黏土罩盖 细泥污染 黏土矿物

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柴油对浮选泡沫稳定性影响的试验研究 被引量：11

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作者 李明 徐梦迪 +2 位作者 晋伟 邢耀文 桂夏辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1876-1882,共7页

泡沫稳定性是影响浮选过程效率的重要参数之一。为了探究柴油对浮选泡沫稳定性的影响,借助泡沫扫描分析仪(FOAMSCAN)研究了气液两相体系下不同浓度的柴油与体积分数20×10^-6的甲基异丁基甲醇(MIBC)混合溶液的起泡能力与泡沫稳定性... 泡沫稳定性是影响浮选过程效率的重要参数之一。为了探究柴油对浮选泡沫稳定性的影响,借助泡沫扫描分析仪(FOAMSCAN)研究了气液两相体系下不同浓度的柴油与体积分数20×10^-6的甲基异丁基甲醇(MIBC)混合溶液的起泡能力与泡沫稳定性,采用动态液膜分析装置分析了泡沫间液膜的最终状态,进一步明晰了柴油对泡沫稳定性的影响机制,并通过细粒煤浮选及气液固三相泡沫稳定性试验探讨了柴油对实际浮选体系泡沫性质及浮选效果的影响。气液两相体系泡沫稳定性试验表明,随着柴油浓度的增加,溶液起泡能力和泡沫稳定性逐渐降低。泡沫间液膜测试结果说明,柴油浓度加大使得泡沫间液膜由最终的平衡状态转为破裂状态,液膜稳定性变差,气泡更容易兼并甚至破裂,该结论与气液两相泡沫稳定性试验结果保持一致。浮选结果表明,柴油用量较低时,随着柴油浓度增加,最大泡沫层高度和半衰期逐渐增大,浮选精煤产率也随之增大,这主要是由于柴油改善煤样表面疏水性以及细粒煤的稳泡作用所致;但当柴油用量增加到一定浓度后,最大泡沫层高度和泡沫半衰期减小,浮选精煤产率减小,一方面,柴油油滴进入泡沫间液膜中,在范德华力等力的驱使下,泡沫间的液膜逐渐薄化直至形成经典的油滴架桥现象,最终导致气泡兼并甚至破裂,另一方面,柴油油滴竞争吸附起泡剂分子,使得气液界面的起泡剂浓度降低,从而导致泡沫稳定性降低,柴油具有一定的消泡作用。 展开更多

关键词 柴油 浮选 起泡能力 泡沫稳定性 液膜

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固-液界面纳米气泡稳定性及其强化浮选黏附机制研究进展 被引量：8

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作者 杨海昌 郭涵 +2 位作者 邢耀文 桂夏辉 曹亦俊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2455-2471,共17页

颗粒-气泡黏附是浮选核心作用单元,驱动其自发黏附的主要作用为疏水颗粒-气泡间疏水引力。作为长程疏水引力主要来源,界面纳米气泡对浮选界面调控有重要影响。从纳米气泡的基本性质、稳定性机理及浮选强化机制3个方面进行了系统讨论。... 颗粒-气泡黏附是浮选核心作用单元,驱动其自发黏附的主要作用为疏水颗粒-气泡间疏水引力。作为长程疏水引力主要来源,界面纳米气泡对浮选界面调控有重要影响。从纳米气泡的基本性质、稳定性机理及浮选强化机制3个方面进行了系统讨论。纳米气泡异常稳定性和接触角一直是近20 a来的研究热点。经典物理学理论预测纳米气泡寿命在微秒尺度,而试验发现纳米气泡寿命通常可达数天以上。针对纳米气泡异常稳定性提出污染物层、动态平衡、三相线钉扎等假说,然而各假说均无法解释所有试验现象,其稳定性机理仍需要深入研究。纳米气泡接触角(气侧)远小于Young接触角,高密度气体导致的固-气界面能降低可能是接触角异常的主要原因。对纳米气泡强化浮选黏附机制进行了探讨,一方面界面纳米气泡可通过边界滑移促进颗粒-气泡碰撞过程中液膜排液,另一方面纳米气泡桥接使颗粒-气泡出现长程引力,同时颗粒-气泡间的DLVO力由排斥力转变为引力,从而促使颗粒-气泡黏附。目前已有试验表明纳米气泡在煤、磷酸盐、白钨矿及铁矿石等多种矿物的浮选中均有显著提升效果。在浮选日益精细化的背景下,纳米气泡强化技术可为浮选界面调控提供新的理论视角与技术手段,是未来浮选领域重点研究方向之一。 展开更多

关键词 纳米气泡 稳定性 接触角 浮选

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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 被引量：3

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作者 王成勇 邢耀文 +3 位作者 王市委 陈鹏 李吉辉 桂夏辉 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期162-171,共10页

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... 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。 展开更多

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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新型起泡剂250A对安徽某铜矿石的浮选效果 被引量：5

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作者 杨自立 马子龙 +3 位作者 桂夏辉 邢耀文 茹毅 马辉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2015年第11期78-81,共4页

250A是中国矿业大学新研制的一种新型、价廉、易降解、低污染的选铜起泡剂,为了检验其高效性,以安徽铜陵某低品位原生铜矿石为试样进行了选铜试验。在磨矿细度为-0.074 mm占75%的情况下,以条件试验确定的药剂用量为粗选用量,参照现场工... 250A是中国矿业大学新研制的一种新型、价廉、易降解、低污染的选铜起泡剂,为了检验其高效性,以安徽铜陵某低品位原生铜矿石为试样进行了选铜试验。在磨矿细度为-0.074 mm占75%的情况下,以条件试验确定的药剂用量为粗选用量,参照现场工艺流程进行了2种起泡剂的浮选效果对比试验。结果表明:250A总用量为241g/t的情况下,铜精矿铜品位和铜回收率分别为21.56%和87.32%;松醇油总用量为360 g/t的情况下,铜精矿铜品位和铜回收率分别为21.67%和87.19%。两相比较可知,250A比松醇油更高效,有助于选铜企业降本增效。 展开更多

关键词 新型起泡剂250A 铜矿石 松醇油 浮选

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