【摘要】 每种液体的接触角均在单独的圆盘上测量，每滴体积为 5 或 10 µl。

采矿业每年在矿石加工过程中使用大量的水。因此，与矿石加工相关的可持续实践至关重要。本文描述的项目是基于控制和利用粘附力生产干式颗粒分离工艺的第一步。在这项研究中，目标是确定颗粒的表面能，并进一步确定固体表面能是否可用于了解这些颗粒与表面改性基材之间的粘附力。当张力作用在颗粒上时，圆盘/颗粒圆盘的冲击导致颗粒去除。在临界粒径下，拉伸剥离力和粘合力相等。 JohnsonKendall-Roberts (JKR) 理论用于确定颗粒与表面之间的界面能。等离子清洁玻璃、经TCOD和TMPA处理的玻璃的平均界面能分别为44.8 mJ/m2、21.6 mJ/m2和40.1 mJ/m2。这些值与文献值以及使用上述 VOGC 方法确定的界面能非常一致，表明尽管使用了截然不同的方法（分子方法与机械方法），但两种方法相比具有优势。

 

Fig. 1. (a) sessile drop, (b) advancing drop and (c) measurement of the contact angle (θ) of a sessile drop made by the equipment (the inner angle between the drop and the surface).【1】

 

选择二碘甲烷，因为它是具有最大表面张力的非极性液体。选择水是因为其成本高、普遍存在、表面张力高，而且主要是因为它是少数具有高酸性成分的液体之一。其他三种液体是常见液体，经常用作 VOCG 三元组的基本部分。每种液体的接触角均在单独的圆盘上测量，每滴体积为 5 或 10 µl。每个液滴测量每个角度 45 次，所得角度为液滴左侧的平均值。使用测角仪的自动倾斜功能测量每个基材和液体组的前进角度与从水平表面上的静滴测量的角度相比，该角度可以给出更真实的表面自由能值。图 1 显示了 10 μl 体积的水在玻璃盘上的固着滴和前进滴。

 

Fig.2 Comparison of 2-h, 24-h, 36-h old TMPA treatment on glass. Comparison of 2-h, 24-h, 36-h old TCOD treatment on glass【1】

 

将用 TMPA 和 TCOD 处理的圆盘放入加盖的小瓶中放置 2 小时、24 小时和 36 小时。无花果。图2显示出了用不同液体测量的接触角的结果。由于 TMPA 是亲水性的并且具有高表面能，因此与 TCOD 处理相比，随着时间的推移，该处理的稳定性较差，因此所有接触角测量均及时进行（在处理当天）。与水的接触角从 48.6 度（2 小时内）变化到 34.2 度（36 小时后）。 TCOD 是疏水性的并且具有低表面能，没有显示出任何显着的变化。

 

无论涂层如何，磁盘都会在同一天内进行清洁、处理和测试。使用冲击测试装置（机械方法）和 VOGC 方法（分子方法）来表征具有各种表面处理的模型系统的界面能。实验中测量的值与临界表面张力的文献值非常一致。尽管实验技术存在很大差异，但这两种方法被证明具有相当的可比性。机械方法是一种快速简便的方法来测量两种材料（颗粒/表面）的总界面能，但不能测量分散、酸性和碱性成分（这些成分是每种材料本身固有的）。这些测量是开发不使用水来分离和浓缩细矿物质的可持续系统的第一步。

 

未来的研究将利用地面矿物来确定表面能，应用此处介绍的相同程序。该数据将与计算机模拟相结合，以预测理想的矿物分离条件，并设计实验室规模的设备，以确定基于粘附力的矿物分离的功效。这项研究的其他应用可用于制药行业、固体材料运输以及希望避免细颗粒积累的行业。

 

【1】Bernardo Moreno Baqueiro Sansao, Jon J. Kellar, William M. Cross, Karen Schottler, Albert Romkes, Comparison of surface energy and adhesion energy of surface-treated particles, Powder Technology, Volume 384, 2021, Pages 267-275,

 

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