基于深度解离与超细粒浮选技术的炼焦中煤再选研究

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作者 张建国 陈宏基 +3 位作者 张福旺 刘广山 王凯 杨海昌 《金属矿山》 北大核心 2025年第6期114-121,共8页

炼焦煤在分选加工过程中会产生30%以上的炼焦中煤,炼焦中煤的细粒分散嵌布导致其分选回收困难。为解决该问题,课题组提出了基于深度解离与超细粒浮选的炼焦中煤再选工艺,即借助节能陶瓷搅拌磨磨矿,用自制的旋流静态微泡浮选机分选,并采... 炼焦煤在分选加工过程中会产生30%以上的炼焦中煤,炼焦中煤的细粒分散嵌布导致其分选回收困难。为解决该问题,课题组提出了基于深度解离与超细粒浮选的炼焦中煤再选工艺,即借助节能陶瓷搅拌磨磨矿,用自制的旋流静态微泡浮选机分选,并采用响应曲面法“Box-Behnken”模型进行浮选试验参数优化研究。结果表明,河南某选煤厂的高灰炼焦中煤矿样采用JM-1L型搅拌磨机磨至D_(90)=12.87μm即可有效释放出炼焦中煤中的精煤;基于单因子条件试验和“Box-Behnken”模型优化,得到精煤产率与浮选完善指标的拟合模型,认为在柴油用量4601.62g/t、仲辛醇用量3955.56 g/t、叶轮转速1487.4 r/min情况下浮选指标最好,这得到了实际浮选试验的印证,研究结果可作为现场高灰炼焦中煤开发利用的依据。 展开更多

关键词 炼焦中煤再选 深度解离 搅拌磨磨矿 超细粒浮选 响应曲面法

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废弃油脂制备新型浮选捕收剂及其浮选炼焦煤试验

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作者 刘佳 张德轲 +2 位作者 刘广山 李云昌 杨海昌 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期112-118,共7页

为改善稀缺炼焦煤泥的浮选效果,创新性地使用废弃油脂制备出新型浮选捕收剂DS-B,并基于煤泥样性质分析及浮选试验,系统研究了炼焦煤泥在传统浮选捕收剂柴油和DS-B下的浮选效果,利用GC-MS分析了捕收剂的组分,进一步揭示了药剂的作用机理... 为改善稀缺炼焦煤泥的浮选效果,创新性地使用废弃油脂制备出新型浮选捕收剂DS-B,并基于煤泥样性质分析及浮选试验,系统研究了炼焦煤泥在传统浮选捕收剂柴油和DS-B下的浮选效果,利用GC-MS分析了捕收剂的组分,进一步揭示了药剂的作用机理。结果表明,当柴油和DS-B用量均为100 g/t时,1次单元浮选精煤灰分分别为14.75%和14.31%,可燃物回收率分别为76.06%和77.85%,DS-B浮选效果优于柴油;在1粗1精工艺和捕收剂用量均为200 g/t情况下,均能获得灰分低于11%的精煤,但DS-B对应的精煤产率为52.30%,比柴油对应的精煤产率高11.08个百分点;DS-B中含有大量醇、酯、酸等极性成分,这些成分作用在煤表面的含氧官能团上,使煤泥表面更加疏水;分子动力学模拟结果表明,极性成分与煤表面的含氧官能团作用形成氢键,同时疏水长链向外铺展,有效提高了煤泥表面的疏水性,从而显著改善了对煤泥的浮选效果。 展开更多

关键词 炼焦煤 新型浮选捕收剂DS-B 分子动力学模拟 GC-MS

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陶瓷介质搅拌磨对炼焦中煤解离特性与分选潜势的影响 被引量：4

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作者 郭克奇 寇宗洋 +3 位作者 郭旺 李永改 邢耀文 桂夏辉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第4期111-120,共10页

为研究炼焦中煤在搅拌磨机中的选择性解离特性,以涡北选煤厂的炼焦中煤为对象,进行了样品性质、磨矿条件优化、磨矿产品解离特性及颗粒形状特性等研究,对比了相同磨矿细度下搅拌磨机和棒磨机磨矿产品的浮选效果。研究结果表明:在搅拌磨... 为研究炼焦中煤在搅拌磨机中的选择性解离特性,以涡北选煤厂的炼焦中煤为对象,进行了样品性质、磨矿条件优化、磨矿产品解离特性及颗粒形状特性等研究,对比了相同磨矿细度下搅拌磨机和棒磨机磨矿产品的浮选效果。研究结果表明:在搅拌磨机磨矿时间4min、陶瓷球直径6mm、介质填充率60%、磨矿浓度55%的最优磨矿条件下,-0.074mm含量79.39%的磨矿产品经过浮选,可得到产率61.49%的精煤(A_(d)=11.50%)产品;在相同的磨矿细度下,搅拌磨机所需的磨矿时间更短,产生的高灰细泥产率低,磨矿产品浮选精煤(A_(d)=11.50%)产率较棒磨机高9.82个百分点,说明搅拌磨机解离效果更好;SEM分析进一步证实,搅拌磨机磨矿产品表面微细粒脉石矿物较少,颗粒球形度(R0)低,伸长率(EW)高,有利于颗粒与气泡的黏附;研究结果可为炼焦中煤选择性解离提供工艺思路。 展开更多

关键词 炼焦中煤 磨矿条件优化 解离特性 颗粒形状系数 浮选

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煤气化渣免烧陶粒滤料强度和孔结构的调控

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作者 孙浩 蒋林亮 +1 位作者 常新卓 田全志 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期191-201,共11页

煤气化渣是制备免烧陶粒滤料的优质原材料,而强度和孔结构是决定免烧陶粒过滤性能的关键因素,因此必须明确免烧陶粒强度和孔结构之间的关系。通过优化煤气化渣、偏高岭土和固体碱激发剂等原料配比,制备了筒压强度为25.72 MPa、堆积密度... 煤气化渣是制备免烧陶粒滤料的优质原材料,而强度和孔结构是决定免烧陶粒过滤性能的关键因素,因此必须明确免烧陶粒强度和孔结构之间的关系。通过优化煤气化渣、偏高岭土和固体碱激发剂等原料配比,制备了筒压强度为25.72 MPa、堆积密度为1160 kg/m^(3)的煤气化渣免烧陶粒滤料,综合运用X射线衍射、扫描电子显微镜和固体核磁共振硅谱等表征方法,研究了免烧陶粒滤料的强度形成机理,发现免烧陶粒的主要强度来源为水化硅铝酸钠/钙(N/C-A-S-H)凝胶,偏高岭土的加入使N/C-A-S-H凝胶中的Q^(4)(2Al)聚体含量40.34%提升至56.05%,这使得硅铝酸盐网络交联程度更高,因此N/C-A-S-H凝胶结构更加致密,促进了免烧陶粒力学性能的提升。采用过氧化氢和十六烷基三甲基溴化铵作为造孔剂,结合压汞法测试分析,研究了造孔剂配比对免烧陶粒滤料孔隙率、强度和密度的影响。结果表明:免烧陶粒孔隙率21.33%可最高增长至50.60%,相应筒压强度和堆积密度降低至8.86 MPa和816 kg/m^(3)。进一步采用Menger海绵和热力学分形理论分析了免烧陶粒滤料的孔结构特征,发现基于热力学关系的分形模型计算所得的分形维数与免烧陶粒滤料强度的线性相关性更高,所得分形维数范围为2.770~2.891,说明煤气化渣免烧陶粒的孔隙结构不仅受几何分形的影响还受到热力学机制的影响,且煤气化渣免烧陶粒的筒压强度均随着分形维数的增加而下降。 展开更多

关键词 煤气化渣 免烧陶粒 孔结构 筒压强度 分形维数

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磷掺杂煤基碳纤维的制备及其储锂性能 被引量：1

5

作者 李杰 孙明福 +4 位作者 于继图 李龙 孟卫波 梁浩 邢宝林 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第1期148-158,共11页

以褐煤、煤系腐植酸和煤沥青为原料,聚丙烯腈为助纺剂,三苯基膦为掺杂剂,采用静电纺丝法制备出磷掺杂煤基碳纤维,重点研究磷原子掺杂对煤基碳纤维微观结构和表面特性的影响。研究表明,褐煤、煤系腐植酸和煤沥青经静电纺丝法可成功制备... 以褐煤、煤系腐植酸和煤沥青为原料,聚丙烯腈为助纺剂,三苯基膦为掺杂剂,采用静电纺丝法制备出磷掺杂煤基碳纤维,重点研究磷原子掺杂对煤基碳纤维微观结构和表面特性的影响。研究表明,褐煤、煤系腐植酸和煤沥青经静电纺丝法可成功制备出具有良好柔性的磷掺杂煤基碳纤维。所制备的磷掺杂煤沥青基碳纤维P-CTP-CFs相互交织形成三维网状结构,其平均直径为144.0 nm,比表面积为50.3 m^(2)/g,同时含有大量无定形碳和C—O、C=O、O—C=O、吡啶氮、吡咯氮、石墨氮及P—C/P—N、P—O、P=O等杂原子官能团。磷掺杂煤沥青基碳纤维P-CTP-CFs用作锂离子电池自支撑负极材料时具有优异的电化学性能,在20 mA/g的电流密度下,可逆容量达到944.9 mAh/g,在1000 mA/g大电流密度下可逆容量仍有273.6 mAh/g。且在100 mA/g的电流密度下,经过100次循环后可逆容量保持率可达到86.2%,显示出良好的倍率性能和优异的循环稳定性,是一种较为理想的锂离子电池柔性负极材料。磷掺杂煤沥青基碳纤维优异的储锂特性与其特殊的三维网状结构、较大的比表面积和丰富的杂原子官能团密切相关。 展开更多

关键词 煤基碳纤维 磷掺杂 静电纺丝 锂离子电池 负极材料

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极难浮褐煤预先泥化反浮选试验研究

6

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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煤矸石中战略金属元素锂镓的浮选预富集

7

作者 夏阳超 方丹 +3 位作者 李金勇 李云昌 苗真勇 桂夏辉 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第5期1757-1769,共13页

煤矸石中金属元素锂、镓在冶金分离过程易造成能耗高、酸碱用量大等问题,本文提出了便捷环保的浮选分离策略,通过预先抛除一部分低品位矿石以实现金属元素锂、镓的预富集。同时,探究了锂、镓赋存相分离界面调控机理,并基于量子化学计算... 煤矸石中金属元素锂、镓在冶金分离过程易造成能耗高、酸碱用量大等问题,本文提出了便捷环保的浮选分离策略,通过预先抛除一部分低品位矿石以实现金属元素锂、镓的预富集。同时,探究了锂、镓赋存相分离界面调控机理,并基于量子化学计算揭示了捕收剂在矿物表面的微观作用。结果表明:煤矸石中锂、镓的赋存载体主要为高岭石、勃姆石和伊利石,基于脱碳、脱黄铁矿、脱石英的锂、镓浮选预富集工艺流程,经过浮选预富集可实现预先抛废约50%,锂、镓赋存相的回收率约71%。活化剂和捕收剂联合使用能够显著提高矿物表面电位负移程度及—CH_(2)/—CH_(3)特征峰强度,黄药与黄铁矿之间发生化学吸附,捕收剂与石英之间发生静电吸附。 展开更多

关键词 煤矸石 战略金属 浮选分离 预富集 界面调控

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超重力离心场强化粒群分层及煤系油页岩预富集试验研究

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作者 朱凌涛 付李想 +2 位作者 贺靖峰 姚庆尧 杨斌 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3587-3602,共16页

通过理论计算,探究了不同密度组分颗粒在超重力离心场中的沉降规律,分析了离心转速及固相质量分数等因素对超重力离心场中颗粒离析分层和错配行为的影响。在此基础上,搭建了超重力分选系统用于不同粒度级煤系油页岩的分选。研究结果表明... 通过理论计算,探究了不同密度组分颗粒在超重力离心场中的沉降规律,分析了离心转速及固相质量分数等因素对超重力离心场中颗粒离析分层和错配行为的影响。在此基础上,搭建了超重力分选系统用于不同粒度级煤系油页岩的分选。研究结果表明:超重力离心场显著强化了颗粒间按密度差异离析分层的效果,相较于常规重力场,(0.250,0.500]、(0.125,0.250]和[0.074,0.125] mm模拟物料的灰分离析度分别增加了0.15、0.15和0.13;混合物料中粗粒度级颗粒占比越高,粒群的离析分层效果越好,当固相质量分数为20%,离心转速为400 r/min时,(0.250,0.500]、(0.125,0.250]和[0.074,0.125] mm粒度级组成质量占比为2:1:1混合物料的灰分离析度为0.418。在最佳分选条件下,(0.250,0.500]、(0.125,0.250]、[0.074,0.125]和[0.074,0.500] mm煤系油页岩的脱灰效率分别为37.85%(834 r/min、0.04 MPa)、25.71%(973 r/min、0.04 MPa)、30.68%(1 112 r/min、0.02 MPa)、22.08%(1 112 r/min、0.05 MPa),精矿含油率相较原矿分别提升了2.69%、2.05%、2.63%和1.9%,超重力离心场分选实现了对煤系油页岩的预富集,为促进煤系油页岩资源的高效利用提供了技术支撑。 展开更多

关键词 超重力离心场 颗粒沉降 煤系油页岩 离析分层 分选预富集

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超声振动在矿山煤岩致裂中的研究进展与展望 被引量：3

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作者 王旭锋 牛志军 +4 位作者 张磊 李翔宇 王纪尧 常泽超 陈旭阳 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期232-243,共12页

为了推动超声振动致裂煤岩体技术的发展,提高矿山煤层气增产及硬岩掘进的效率,回顾了超声波技术的发展历程,综述了超声振动在致裂煤岩体方面的应用现状与研究进展,明确了超声振动在煤岩致裂领域存在的关键阻碍性技术难题及发展趋势。(1... 为了推动超声振动致裂煤岩体技术的发展,提高矿山煤层气增产及硬岩掘进的效率,回顾了超声波技术的发展历程,综述了超声振动在致裂煤岩体方面的应用现状与研究进展,明确了超声振动在煤岩致裂领域存在的关键阻碍性技术难题及发展趋势。(1)总结了传统技术在矿山煤层气增产和硬岩掘进领域存在的技术问题,介绍了超声波技术的独特优势及应用领域,阐述了超声波发生器和超声波换能器的发展阶段及相应性能;(2)归结了超声振动煤层气促解增渗装置及流程,分析了超声振动煤层气促解增产现状,阐明了超声空化效应、机械振动效应、热效应作用下煤层气降压、加速、位能及动能增加进而促进其解吸增渗的机制;(3)归纳了超声振动破岩装置及流程,阐述了超声振动破碎硬岩的进展,揭示了超声振动产生的机械振动效应与热效应作用下疲劳损伤、微裂纹亚临界扩展、矿物颗粒不均匀热膨胀或矿物相变、岩石物理力学特性劣化导致硬岩破碎的内在机理;(4)针对超声波发生器、换能器及超声振动在矿山致裂煤岩体中的局限度,对未来超声振动致裂煤岩体在现场高效应用的研究重点提出了4点建议:高性能防爆型超声波发生器和换能器的研发,超声振动促解增渗机理的深入分析及管线技术框架设计,多功能及多场耦合室内超声振动致裂煤岩体设备研制与试验,井下抗干扰超声振动设备的研发应用。 展开更多

关键词 采矿工程 超声作用装置 超声振动 煤层气增渗 硬岩破碎

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高温采煤工作面全风流路径风温及冷负荷预测方法研究 被引量：1

10

作者 李延河 万志军 +4 位作者 于振子 师鹏 赵万里 甄正 张源 《煤炭工程》 北大核心 2024年第11期171-175,共5页

为改善井下工作环境,打破高温矿井逢夏停工停产的困境,以平煤股份十矿为工程背景,提出了基于全风流路径风温预测的采煤工作面冷负荷计算方法。建立了采煤工作面温度场数值模型,分析了入口风温与控温靶区温度值的依变关系;设置控温靶区... 为改善井下工作环境,打破高温矿井逢夏停工停产的困境,以平煤股份十矿为工程背景,提出了基于全风流路径风温预测的采煤工作面冷负荷计算方法。建立了采煤工作面温度场数值模型,分析了入口风温与控温靶区温度值的依变关系;设置控温靶区目标温度值,并通过焓差法对制冷前后的采煤工作面冷负荷进行计算。研究结果表明,以采煤工作面上端头超前工作面50 m为控温靶区,入口温度与控温靶区温度的依变关系为:y=89.57-72.88×0.99^(x);降温前,入口风温为30℃,控温靶区温度为35.7℃。降温后,入口风温为13.6℃,控温靶区温度为26℃;降温前工作面入口风流焓值为85.53 kJ/kg,控温靶区风流焓值为128.88 kJ/kg;降温后工作面入口风流焓值为28.36 kJ/kg,控温靶区风流焓值为66.77 kJ/kg。工作面的冷负荷为2286.8 kW。制冷机组制冷量为2300 kW,机组运行后工作面温度平均降低7~10℃,湿度降低20%以上,降温除湿效果明显。 展开更多

关键词 深部矿井 高温采煤工作面 风温预测 冷负荷计算

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煤系战略性金属锂镓的富集分离研究进展 被引量：4

11

作者 方丹 夏阳超 +3 位作者 李永改 邢耀文 苗真勇 桂夏辉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第1期233-243,共11页

煤系物中存在丰富的锂、镓等战略性金属矿物,从中提取利用这些金属,既促进了资源再利用还可以增加我国战略性金属储备。由于锂镓的富集分离必经以厘清煤系锂、镓的赋存状态为前提,故先阐述了锂、镓含量检测和赋存形态研究,继而提出锂镓... 煤系物中存在丰富的锂、镓等战略性金属矿物,从中提取利用这些金属,既促进了资源再利用还可以增加我国战略性金属储备。由于锂镓的富集分离必经以厘清煤系锂、镓的赋存状态为前提,故先阐述了锂、镓含量检测和赋存形态研究,继而提出锂镓的预富集方法和分离提取方法,详细分析了物理分选法、化学分选法等富集方法,以及化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换吸附法和膜分离法等分离方法的技术原理和适用性。针对煤系锂、镓富集分离研究现状,提出了未来的发展方向,包括探清目标元素与有害元素的组合形式和成矿机理,提高煤系锂、镓的活化适应性和选择性,突破金属分离的技术瓶颈并优化生产工艺,实现酸碱溶液循环利用。研究成果可为煤系物的资源化利用和其他战略性金属的提取利用提供有益参考。 展开更多

关键词 煤系物 锂镓 赋存状态 物理分选 化学活化 提取分离

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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 被引量：3

12

作者 孙逢帅 代世琦 +2 位作者 王磊 邢耀文 桂夏辉 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期154-162,共9页

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... 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%。 展开更多

关键词 煤矸石 锂 镓 赋存状态 高梯度磁选

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采动影响煤与瓦斯突出中的孔隙压力与温度变化

13

作者 张建国 王满 +2 位作者 张东明 余北辰 王玉杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4486-4494,共9页

煤与瓦斯突出是采动应力等多重因素作用下,煤层发生破裂并伴随瓦斯迅速释放的复杂现象。深入剖析突出过程中应力、孔隙压力及温度的动态变化,对于揭示煤与瓦斯突出的本质机理、制定有效的煤矿突出防治措施具有重要意义。为了研究采动应... 煤与瓦斯突出是采动应力等多重因素作用下,煤层发生破裂并伴随瓦斯迅速释放的复杂现象。深入剖析突出过程中应力、孔隙压力及温度的动态变化,对于揭示煤与瓦斯突出的本质机理、制定有效的煤矿突出防治措施具有重要意义。为了研究采动应力变化对煤与瓦斯突出过程的诱导机制,结合平煤十二矿戊组煤与己组煤部分区域上下叠加关系造成的煤体支承压力异常现象,利用多场耦合煤岩体动力灾害防控技术模拟系统开展了煤与瓦斯突出模拟试验,试验过程中详细记录了气压与温度的动态变化,并深入探讨了动荷载持续作用对煤与瓦斯突出过程气体压力与温度的影响。结果表明:采动应力持续加载造成应力集中现象加剧,引起煤体孔隙裂缝面积减小,内部孔隙压力升高,促进了煤与瓦斯的流动和传输,可能提前诱导煤与瓦斯突出。高频动荷载会使孔隙压力上升更快,当达到爆破临界压力导致突出事件发生,大量气体迅速释放,气体压力急剧下降。在温度演化方面,初始注气阶段由于气体分子间相互作用力增强、气体压缩过程中做功转化为热能以及气体的逐渐释放,煤体内部温度呈现上升趋势。随着进入吸附平衡阶段,内部气体压力趋于稳定,煤体内部的热量逐渐向外环境散失,温度略有下降。在注气诱导突出阶段,动荷载和气体注入的共同作用使腔体内部煤体温度再次升高。而在诱发突出阶段,由于气体的快速释放,温度大幅度下降。在煤矿生产中,制定控制煤与瓦斯突出事故的措施时,必须充分考虑采动应力对突出过程的影响。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 采动应力 温度 孔隙压力 煤层形态

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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

14

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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气泡尾涡诱导颗粒多轨迹演化动力学机制

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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

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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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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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多因素协同作用的PE管道损伤数值模拟研究

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作者 汤文亮 燕集中 +3 位作者 沈利民 杨洪 吴胜平 王国新 《中国塑料》 北大核心 2025年第5期63-69,共7页

基于ABAQUS软件,开展了近线占压、地面沉降、管道内压、管道埋深及环境温度协同作用的聚乙烯(PE)管道损伤数值模拟工作,通过设计正交试验,研究不同因素对管道损伤的影响贡献度。结果表明:在多因素协同作用下,管道受到轴向拉伸和径向弯曲... 基于ABAQUS软件,开展了近线占压、地面沉降、管道内压、管道埋深及环境温度协同作用的聚乙烯(PE)管道损伤数值模拟工作,通过设计正交试验,研究不同因素对管道损伤的影响贡献度。结果表明:在多因素协同作用下,管道受到轴向拉伸和径向弯曲,在占压区边缘出现最大Mises应力及最大管道横截面变化率。通过正交试验分析,发现在近线占压及管道周边土壤沉降同时发生时,地面占压为PE管道损伤的主控因素,地面沉降则对管道损伤影响有限。 展开更多

关键词 聚乙烯管道 近线占压 地面沉降 正交试验 数值模拟

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纳米颗粒捕收剂在矿物浮选中的应用研究进展

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作者 周婕 廖寅飞 +1 位作者 安茂燕 马子龙 《中国矿业》 北大核心 2025年第7期87-97,共11页

传统捕收剂在矿物浮选中的效果有限,纳米技术作为一种创新的前沿技术,近年来在矿物浮选中展现了良好的应用效果。本文综述了纳米颗粒捕收剂在矿物浮选中的应用研究进展,重点探讨了聚苯乙烯(PS)纳米颗粒、功能化PS纳米颗粒、木质素纳米... 传统捕收剂在矿物浮选中的效果有限,纳米技术作为一种创新的前沿技术,近年来在矿物浮选中展现了良好的应用效果。本文综述了纳米颗粒捕收剂在矿物浮选中的应用研究进展,重点探讨了聚苯乙烯(PS)纳米颗粒、功能化PS纳米颗粒、木质素纳米颗粒、无机纳米颗粒捕收剂的特征、制备及其在浮选中的应用现状。纳米颗粒由于其自身具有较高的比表面积和表面活性,能够更好地吸附在矿物表面,同时纳米颗粒的微小尺寸使其能在矿物表面形成微纳米级粗糙结构,改善矿物的表面疏水性,提高浮选效果。然而,PS纳米颗粒在非目的矿物表面的吸附导致了捕收剂用量的增加和浮选效果的降低。为了提高选择性吸附,通过表面改性合成了功能化PS纳米颗粒捕收剂,这些功能化纳米颗粒能与特定矿物实现更好的选择性吸附,从而增强浮选性能。木质素纳米颗粒不仅具有高疏水性,而且具有可再生性,降解周期短,减少了化学捕收剂对环境的影响。此外,无机纳米颗粒捕收剂,如SiO_(2),因其稳定性高、制备简单且可循环利用,在特定矿物的回收利用中显示出独特优势。最后,本文对纳米颗粒捕收剂的胶体稳定性、低消耗和高效回收利用进行了展望,提出了未来研究的重点和应用方向,为推动纳米技术在浮选领域的发展和应用提供了一定的科学参考。 展开更多

关键词 纳米颗粒 捕收剂 浮选 功能化 选择性 吸附

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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

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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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