浮选是细粒煤资源提质处理的主要途径,浮选矿浆中的离子种类及含量对煤泥的浮选行为具有重要影响。随着经济社会的发展,淡水资源日益匮乏,“洗水闭路循环”已成为选煤厂煤泥水处理的常规措施,个别地区也有把高盐度矿区地下水或海水等特殊类水资源引入选煤环节的需求,由上述工艺水性质所带来的液相环境的复杂性和多样性导致煤泥浮选过程的不确定性因素增加。鉴于此,本课题提出了无机盐离子作用下的煤泥浮选行为研究,课题选用结构简单且在浮选体系中普遍存在的单价无机盐氯化钠为研究对象,以期通过氯化钠作用下的两相气泡、两相泡沫和煤泥浮选行为研究,揭示无机盐离子在溶液中的稳泡效应及其对煤泥浮选行为的影响机理,从而为煤泥浮选的溶液化学调控提供理论依据。论文首先研究了氯化钠作用下的两相泡沫和煤泥浮选三相泡沫行为。研究表明:在两相和三相体系中,氯化钠均起到了类似表面活性剂的稳泡作用。基于相关分析,论文确立了分别在两相和三相体系中对氯化钠的稳泡效应开展研究的总体思路,主要内容包括:两相体系中单气泡产生和气泡与液面兼并的微观过程及机理;从单气泡行为研究延伸至气泡群和两相泡沫的宏观特性;基于氯化钠作用下的气泡和颗粒行为研究,揭示氯化钠对煤泥浮选行为的影响机理,并对氯化钠的非选择性作用机制进行探讨和分析。构建了单气泡产生及兼并行为观测系统;研究了MIBC、仲辛醇和聚乙二醇(PEG)3种起泡剂和氯化钠作用下气泡产生的微观过程以及气泡在液面处的弹跳破裂过程,定量测试了气泡与液面的碰撞兼并时间。研究表明:液相的表面张力和气泡形成初期存在的追逐兼并过程共同决定了气泡的初始尺寸,溶液的表面张力越小,气泡的挣脱尺寸越小,在较高的浓度条件下,起泡剂与氯化钠均可抑制气泡产生初期相邻气泡间的追逐兼并现象;气泡与液面的兼并时间由弹跳时间和液膜的排液时间组成,其中液膜的排液时间一定程度上决定了兼并时间的长短;在起泡剂溶液中,Marangoni效应减缓了液膜的排液过程,使兼并时间延长,而氯化钠对兼并时间的延长作用在于减小了气泡与液面间的疏水作用力。建立了气泡群尺寸分布测试系统,研究了液相体系中单气泡的运动行为、起泡剂与氯化钠协同作用下的气泡群宏观特性和溶液气含率。研究表明:气泡的运动速度与其形状密切相关,在起泡剂溶液中,随着浓度的增大,气泡逐渐趋近于球形,气泡的运动速度逐渐变慢,而在氯化钠溶液体系中,氯化钠浓度的变化对气泡形状的影响幅度较小,气泡的上升速度较快;与起泡剂类似,氯化钠对气泡兼并的抑制作用也存在一个临界兼并浓度,并且起泡剂与氯化钠在抑制气泡兼并方面具有一定的协同作用;气泡的上升速度和气泡群的尺寸分布共同决定了溶液的气含率,氯化钠与起泡剂的协同作用在于提高了溶液的整体气含率。测试了氯化钠与3种起泡剂溶液协同体系的表面张力,采用动态起泡指数(DFI)评价协同体系的起泡性能和泡沫稳定性,采用Foamscan泡沫扫描分析仪测定了协同体系的泡沫含水量。研究表明:氯化钠对PEG溶液表面张力的影响明显大于仲辛醇和MIBC,氯化钠的加入使PEG溶液的表面张力大幅降低;随着氯化钠浓度增大,3种起泡剂溶液的DFI值均增大,氯化钠对PEG溶液DFI值的影响大于MIBC及仲辛醇;但在较高的起泡剂浓度条件下,氯化钠浓度的增大反而会导致泡沫的稳定性下降,此时,单位体积泡沫的含水量也相应减小,这与氯化钠对表面活性剂分子在气液界面的水化作用有关;氯化钠对PEG体系泡沫含水量的影响同样大于其对MIBC和仲辛醇体系的影响。以河南神火矿区的高变质程度无烟煤为研究对象,开展了氯化钠作用下的煤泥浮选行为研究,采用激光粒度分析和粒度在线测量技术测试了氯化钠作用下矿浆中颗粒尺寸的变化。研究表明:氯化钠的加入有效提高了煤泥浮选速度和精煤可燃体回收率,这得益于浮选体系中气泡尺寸的减小和颗粒尺寸的增大;氯化钠通过降低颗粒的表面电位为颗粒间的凝聚创造了条件,同时氯化钠也通过其剧烈的水化作用促进了煤粒间的疏水絮凝,颗粒间的凝聚和疏水絮凝共同作用使矿浆中的颗粒尺寸增大,从而提高其被气泡捕获的概率,强化浮选动力学行为。研究了氯化钠在煤泥浮选中的非选择作用,提出了精煤灰分中水流夹带贡献率的概念及其测试方法,结合矿浆流变特性和三相泡沫稳定性的测试,讨论了氯化钠作用下的水流夹带行为。研究表明:氯化钠在促进煤粒浮选的同时,也伴随杂质脉石矿物大量上浮;随着氯化钠浓度的增大,矿浆的黏度增大,三相泡沫稳定性提高,由水流夹带方式进入到泡沫中的杂质脉石增多,最终导致精煤的灰分提高。