創新點

煤泥顆粒表面水化在煤泥水處理中扮演著至關重要的角色，深入認知煤泥顆粒表面水化特性,能夠為煤泥水處理提供關鍵的理論支撐。介紹了顆粒表面水化基礎理論，分析了煤泥水中主要微細顆粒表面水化特性，綜述了高端測試技術、愛因斯坦粘度方程、分子模擬等顆粒表面水化的研究方法及其現狀，并展望了顆粒表面水化在煤泥水處理方面的應用前景。

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煤泥水微細顆粒表面水化研究現狀及發展趨勢

作者：于國強, 陳軍, 包龍祥, 吳志海

單位：安徽理工大學 材料科學與工程學院

引用格式：

于國強，陳軍，包龍祥，等. 煤泥水微細顆粒表面水化研究現狀及發展趨勢[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

隨著煤炭開采機械化程度的提高，入選原煤呈現高灰分、高黏土質矸石的特點,導致濕法選煤產生大量難沉降的高灰煤泥水。高灰煤泥水具有粒度細、黏土含量高、表面電負性強等特點，其膠體穩定性主要源于顆粒表面水化膜產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理論、水?顆粒界面微納米結構水化膜的形成機理及水化膜對水?顆粒界面性質的決定性作用、顆粒表面性質與溶液性質對水化膜結構與厚度的影響，分析了煤泥水中主要微細顆粒表面水化特性，綜述了原子力顯微鏡、紅外光譜、核磁共振、分子振動光譜、流變儀及石英微晶天平等高端測試技術、愛因斯坦黏度方程、分子模擬等顆粒表面水化的研究方法及其現狀，并展望了顆粒表面水化膜、高端測試技術在煤泥水處理方面的應用前景。

部分圖片

圖1 微細顆粒表面水化膜

圖2 水化膜的三層模型

圖3 AFM工作原理

圖4 AFM探針尖端潤濕性對疏水碳鏈樣品表面水化層結構的影響

圖5 NMR表征結果

第一作者

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

通訊作者

陳 軍(1990—)，男，安徽省青陽縣人，博士（后），教授（破格），博士生導師、博士后合作導師。國家級高層次青年人才、國家重點研發計劃青年首席、安徽省青年拔尖人才。擔任《選煤技術》期刊第二屆青年專家委員會副主任委員、Green and Smart Mining Engineering 期刊首屆青年編委會委員、中國硅酸鹽學會礦物材料分會第二屆理事會青年理事、中國有色金屬學會礦物功能材料專業委員會委員等。

研究方向

微細礦物顆粒界面調控理論與過程強化、礦山廢水中微細顆粒界面微觀特性及其調控理論與技術、煤系黏土晶格缺陷基礎理論及其微觀影響機制、煤系高嶺石深度提純增白及清潔高效利用關鍵技術等方面研究

主要成果

主持國家重點研發計劃青年科學家項目、國家自然科學基金（3項）等國家級科研項目8項及省部級科研項目4項；獲省級科研獎勵5項；以第一作者/通訊作者發表SCI/EI論文35篇（中科院一、二區論文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-指數為30；出版學術專著1部；授權國內/國際發明專利8項。

（1）主要科研項目

[1] 國家重點研發計劃青年科學家項目，煤系高嶺石中鈦/鐵雜質深度浮選脫除藥劑設計與技術研究，2025-01至2027-12，主持

[2] 國家自然科學基金面上項目，基于Ti/Fe雜質“精準識別-靶向捕收”強化脫除的煤系高嶺石深度增白機理，2025-01至2028-12，主持

[3] 國家重點研發計劃子課題，煤泥顆粒界面基因特性及疏水強化調控技術，2023-10至2027-09，主持

[4] 國家自然科學基金面上項目，煤泥水中黏土表面缺陷活性位點形成機理及其微觀影響機制研究，2022-01至2025-12，主持

[5] 國家自然科學基金青年科學基金項目，煤泥水中微細顆粒界面間微觀作用機理研究，2019-01至2021-12，主持

（2）成果獎勵

[1] 陳軍(2/17) 極難沉降/脫水煤泥水高效處理關鍵技術與裝備,中國煤炭工業協會,科學技術獎一等獎,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構及機理研究,中國非金屬礦工業協會,非金屬礦科學技術獎二等獎,2022.

[3] 陳軍(2/5) 微細煤泥顆粒表面水化機理及界面水化破解調控機制研究,安徽省科學技術廳,自然科學獎三等獎,2021.

[4] 陳軍(3/13) 地礦類艱苦專業“三全育人”體系構建與實踐,全國煤炭行業教學成果獎,一等獎,2024.

[5] 陳軍(2/8) 以創新實踐能力提升為導向的《試驗設計與分析》課程建設與實踐,安徽省研究生教學成果獎,二等獎,2024.

策劃丨常明然

責編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學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、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業最大最權威的期刊集群。

期刊簡介

為深入貫徹習近平生態文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設領域高端學術交流平臺，2023年5月，經國家新聞出版署批準，由中國煤炭科工集團主管、煤炭科學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）應運而生。《綠色礦山》為季刊，國內統一連續出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負責策劃、出版、發行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環境保護、低碳技術及節能減排、數字礦業、綠色低碳經濟政策與評價等。

期刊主頁

http://www.lsks.org.cn

投稿網址

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

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