創(chuàng)新點(diǎn)

煤泥顆粒表面水化在煤泥水處理中扮演著至關(guān)重要的角色，深入認(rèn)知煤泥顆粒表面水化特性,能夠?yàn)槊耗嗨幚硖峁╆P(guān)鍵的理論支撐。介紹了顆粒表面水化基礎(chǔ)理論，分析了煤泥水中主要微細(xì)顆粒表面水化特性，綜述了高端測(cè)試技術(shù)、愛(ài)因斯坦粘度方程、分子模擬等顆粒表面水化的研究方法及其現(xiàn)狀，并展望了顆粒表面水化在煤泥水處理方面的應(yīng)用前景。

長(zhǎng)按識(shí)別二維碼閱讀全文

煤泥水微細(xì)顆粒表面水化研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

作者：于國(guó)強(qiáng), 陳軍, 包龍祥, 吳志海

單位：安徽理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院

引用格式：

于國(guó)強(qiáng)，陳軍，包龍祥，等. 煤泥水微細(xì)顆粒表面水化研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 綠色礦山，2025，3(3)：53?68.YU Guoqiang，CHEN Jun，BAO Longxiang，et al. Research status and development trend of surface hydration of fine particles in coal slime water[J]. Journal of Green Mine，2025，3(3)：53?68.

摘要

隨著煤炭開(kāi)采機(jī)械化程度的提高，入選原煤呈現(xiàn)高灰分、高黏土質(zhì)矸石的特點(diǎn),導(dǎo)致濕法選煤產(chǎn)生大量難沉降的高灰煤泥水。高灰煤泥水具有粒度細(xì)、黏土含量高、表面電負(fù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，其膠體穩(wěn)定性主要源于顆粒表面水化膜產(chǎn)生的水化斥力及帶電顆粒間的靜電斥力。這些微觀作用力嚴(yán)重制約煤泥水的沉降澄清和脫水效率。因此，深入研究煤泥顆粒表面水化特性，對(duì)破解煤泥水處理難題具有重要理論意義。介紹了顆粒表面水化基礎(chǔ)理論、水?顆粒界面微納米結(jié)構(gòu)水化膜的形成機(jī)理及水化膜對(duì)水?顆粒界面性質(zhì)的決定性作用、顆粒表面性質(zhì)與溶液性質(zhì)對(duì)水化膜結(jié)構(gòu)與厚度的影響，分析了煤泥水中主要微細(xì)顆粒表面水化特性，綜述了原子力顯微鏡、紅外光譜、核磁共振、分子振動(dòng)光譜、流變儀及石英微晶天平等高端測(cè)試技術(shù)、愛(ài)因斯坦黏度方程、分子模擬等顆粒表面水化的研究方法及其現(xiàn)狀，并展望了顆粒表面水化膜、高端測(cè)試技術(shù)在煤泥水處理方面的應(yīng)用前景。

部分圖片

圖1 微細(xì)顆粒表面水化膜

圖2 水化膜的三層模型

圖3 AFM工作原理

圖4 AFM探針尖端潤(rùn)濕性對(duì)疏水碳鏈樣品表面水化層結(jié)構(gòu)的影響

圖5 NMR表征結(jié)果

第一作者

于國(guó)強(qiáng)(2000—)，男，安徽省利辛縣人，在讀碩士研究生從事煤泥水微細(xì)顆粒表面水化特性方面研究

通訊作者

陳 軍(1990—)，男，安徽省青陽(yáng)縣人，博士（后），教授（破格），博士生導(dǎo)師、博士后合作導(dǎo)師。國(guó)家級(jí)高層次青年人才、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年首席、安徽省青年拔尖人才。擔(dān)任《選煤技術(shù)》期刊第二屆青年專(zhuān)家委員會(huì)副主任委員、Green and Smart Mining Engineering 期刊首屆青年編委會(huì)委員、中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)礦物材料分會(huì)第二屆理事會(huì)青年理事、中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)礦物功能材料專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員等。

研究方向

微細(xì)礦物顆粒界面調(diào)控理論與過(guò)程強(qiáng)化、礦山廢水中微細(xì)顆粒界面微觀特性及其調(diào)控理論與技術(shù)、煤系黏土晶格缺陷基礎(chǔ)理論及其微觀影響機(jī)制、煤系高嶺石深度提純?cè)霭准扒鍧嵏咝Ю藐P(guān)鍵技術(shù)等方面研究

主要成果

主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金（3項(xiàng)）等國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目8項(xiàng)及省部級(jí)科研項(xiàng)目4項(xiàng)；獲省級(jí)科研獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)；以第一作者/通訊作者發(fā)表SCI/EI論文35篇（中科院一、二區(qū)論文25篇），總引用2500余次（其中他引1600余次），單篇最高引用180余次，H-指數(shù)為30；出版學(xué)術(shù)專(zhuān)著1部；授權(quán)國(guó)內(nèi)/國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利8項(xiàng)。

（1）主要科研項(xiàng)目

[1] 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目，煤系高嶺石中鈦/鐵雜質(zhì)深度浮選脫除藥劑設(shè)計(jì)與技術(shù)研究，2025-01至2027-12，主持

[2] 國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，基于Ti/Fe雜質(zhì)“精準(zhǔn)識(shí)別-靶向捕收”強(qiáng)化脫除的煤系高嶺石深度增白機(jī)理，2025-01至2028-12，主持

[3] 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題，煤泥顆粒界面基因特性及疏水強(qiáng)化調(diào)控技術(shù)，2023-10至2027-09，主持

[4] 國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，煤泥水中黏土表面缺陷活性位點(diǎn)形成機(jī)理及其微觀影響機(jī)制研究，2022-01至2025-12，主持

[5] 國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目，煤泥水中微細(xì)顆粒界面間微觀作用機(jī)理研究，2019-01至2021-12，主持

（2）成果獎(jiǎng)勵(lì)

[1] 陳軍(2/17) 極難沉降/脫水煤泥水高效處理關(guān)鍵技術(shù)與裝備,中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì),科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),2024.

[2] 陳軍(1/8) 煤系共伴生非金屬礦物顆粒表面水化微觀結(jié)構(gòu)及機(jī)理研究,中國(guó)非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì),非金屬礦科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),2022.

[3] 陳軍(2/5) 微細(xì)煤泥顆粒表面水化機(jī)理及界面水化破解調(diào)控機(jī)制研究,安徽省科學(xué)技術(shù)廳,自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng),2021.

[4] 陳軍(3/13) 地礦類(lèi)艱苦專(zhuān)業(yè)“三全育人”體系構(gòu)建與實(shí)踐,全國(guó)煤炭行業(yè)教學(xué)成果獎(jiǎng),一等獎(jiǎng),2024.

[5] 陳軍(2/8) 以創(chuàng)新實(shí)踐能力提升為導(dǎo)向的《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析》課程建設(shè)與實(shí)踐,安徽省研究生教學(xué)成果獎(jiǎng),二等獎(jiǎng),2024.

策劃丨常明然

責(zé)編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡(jiǎn)介

為深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設(shè)領(lǐng)域高端學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，2023年5月，經(jīng)國(guó)家新聞出版署批準(zhǔn)，由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應(yīng)運(yùn)而生?！毒G色礦山》為季刊，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號(hào)為：CN10-1912/TD，ISSN號(hào)：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負(fù)責(zé)策劃、出版、發(fā)行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開(kāi)采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環(huán)境保護(hù)、低碳技術(shù)及節(jié)能減排、數(shù)字礦業(yè)、綠色低碳經(jīng)濟(jì)政策與評(píng)價(jià)等。

期刊主頁(yè)

http://www.lsks.org.cn

投稿網(wǎng)址

https://lsks.cbpt.cnki.net/EditorAN/index.aspx?t=1

聯(lián)系：常明然

電話(huà)： 010-87986452

郵箱：journalofgreenmine@163.com

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)讀者僅作參考，并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對(duì)該稿件內(nèi)容有任何疑問(wèn)或質(zhì)疑，請(qǐng)立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。