淀粉分子结构对钛铁矿与浮选气泡间相互作用的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

固液界面性质研究，特别是纳米尺度下的性质，一直是基础科学和工业界非常关注的一个方向。从2000年第一篇关于纳米气泡文章的发表后，大量的相关研究鱼贯而出。距今已经20年过去了，但该领域的研究仍然存在一些疑惑，例如，固液界面上的纳米级气泡按照拉普拉斯方程计算其内部压强达到几十甚至上百个大气压，这么大的压强会使气泡在一个毫秒内消失，但观察到实验中的纳米级气泡可以长时间的存在。另外，纳米气泡的发现及其特殊性质，带来了新的纳米概念，催生了很多相关的应用，如物品的清洗，矿物浮选、水产养殖、药物运输和水质净化等。随着研究的不断深入，越来越多的证据表明微观界面附件存在纳米级气泡，不但是影响长程疏水作用，边界滑移，惰性气体轻微麻醉的效应的重要因素，也是制约催化制氢效率，微孔膜过滤能力的内在原因之一。如今矿产资源大规模开发利用，简单易选矿物资源日益减少，复杂的贫细矿产资源入选比例大大增加，常规的选别方法已经不能有效的选别细粒级物料，而纳米级气泡的一些奇特性质为我们解决问题提供了新的方向。现有的微纳米气泡在浮选中的应用以均相气泡为主，这是一种通过在液体中产生两相气泡，达到提高气泡与颗粒之间的作用效率的方法，而异相气泡成核一种主要通过物理机械手段在固体表面产生微纳米气泡的方法在选别矿物时不被重视。异相气泡成核相比于均相气泡成核的优点有：异相气泡成核优先在低能的疏水粗糙表面析出并长大、最终成长在表面的气泡大小可以自由控制、异相气泡成核突破水化膜壁垒产生界面气泡所需的能量更低。这些特点有利于我们在矿物表面选择性改性的利用。另外在国内外几乎没有对异相气泡成核具有的矿物表面改性能力以及其对浮选速率的影响研究，现在只有少量研究发现通过异相气泡成核调节矿浆可以减少浮选的药剂量。另外异相气泡成核是一种通过物理方法产生微纳米气泡的方法，这大大减少了我们在浮选矿物对药剂的使用，是一种绿色无污染的表面改性方法。如今我国对矿物利用和绿色环保的要求不断提高，异相气泡成核这种改性效果好、污染低的方法，具有重要的研究意义。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容有:异相气泡成核的形成机制；异相气泡成核在不同条件下的生长情况；异相气泡成核对矿物浮选速率的影响。

方案及措施：首先，将通过利用一种矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置来了解气泡的生长过程（此方法得到是由扩散控制的蒸汽气泡或者相变引起的空气气泡）。通过改变气泡所处环境的性质，包括溶液温度、溶液的酸碱度、表面活性剂的种类和浓度、电解质浓度以及溶解气，来了解不同条件下气泡的生长过程。在单矿物浮选体系中研究异相气泡成核对矿物浮选速率的影响；在混合矿浮选体系中探索异相气泡成核对不同矿物选择性调控的可能；对比分析结合异相气泡成核调节矿浆与常规方法的差别和优劣。

3. 研究计划与安排

（1）、3月25日前，确定论文题目，参阅文献，完成开题报告。

（2）、5月25日前，每周完成论文周记并上交阶段性报告，确定论文框架和试验的内容，完成试验收集数据，并对结果进行分析讨论，完成论文初稿。

（3）、5月31前，经过多次修改，完成论文。

4. 参考文献（12篇以上）

（1） 马利凤，高淑玲，孟令国，刘克爽，周世杰，方萍，浮选气泡及其与颗粒作用研究进展，金属矿山, (2017) 20-26.

（2） 李俊旺，孙传尧，基于 matlab/gui的矿物浮选动力学研究平台设计，化工矿物与加工，(2012)4-8.

（3） 周利民. 水中纳米气泡的气体状态与稳定机理的探究[d].中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2019