中国矿业大学团队在《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》发表重要成果， 采用上海行恒科技有限公司LF-1500微纳米气泡发生器产生的带电微纳米气泡 ，成功开发了针对新疆高 惰质组、低灰分煤的 镜质组浮选分离新工艺。在最优条件下，该工艺获得精煤产率49.58%、镜质组含量74.31%、镜质组回收率77.28%的优异指标，为现代煤化工原料的高效制备提供了创新解决方案。
技术核心：行恒科技设备支撑的带电微纳米气泡（CMNB）制备
本研究的关键在于采用上海行恒科技有限公司的LF-1500微纳米气泡发生器 ，基于水力空化原理制备带电微纳米气泡。通过调控十二烷基硫酸钠（SDS）溶液的浓度，成功生成了表面带强负电、尺寸优化的微纳米气泡。
实验系统核心设备与气泡制备流程示意图：
工艺效能：显著优于传统浮选
浮选指标全面超越
CMNB浮选在各项关键指标上均大幅超越传统浮选 。传统浮选仅获得17.38%的产率、55.84%的镜质组含量和20.36%的镜质组回收率。而采用0.75 mM SDS溶液制备的CMNB进行浮选，上述指标分别提升至49.58%、74.31%和77.28% ，镜质组回收率提升了56.92个百分点。
不同SDS浓度下CMNB浮选的产率、精煤镜质组含量及镜质组回收率变化趋势：
关键机理：表面电荷调控与选择性相互作用
1. 表面电荷的逆向调控
研究采用AlCl₃作为无机改性剂，成功实现了两种煤显微组分的表面电荷逆向调控。在140 mg/L的最佳浓度下，镜质组表面带正电 ，而惰质组表面带负电 ，两者间zeta电位差达到41.81 mV，为基于静电作用的CMNB选择性分离创造了前提条件。
不同AlCl₃浓度下镜质组与惰质组zeta电位的变化：
2. CMNB特性优化
CMNB的表面电荷（zeta电位）和尺寸分布强烈依赖于SDS浓度。在0.75 mM SDS时，CMNB的负电性最强，且气泡尺寸最小（200 nm - 1.2 μm），其中纳米气泡数量占比高达88.81%，这为其与煤粒的高效相互作用奠定了基础。
不同SDS浓度下CMNB的Zeta电位：
微观机制：强化聚团与选择性矿化
颗粒-气泡粘附行为
通过包裹角测量发现，CMNB能显著提高镜质组颗粒在常规浮选气泡上的包裹速率和最大包裹角，而惰质组的提高幅度有限。这直接证明了CMNB对镜质组可浮性的选择性增强。
不同介质中镜质组与惰质组颗粒在气泡上的包裹角随时间变化：
及实时图像对比：
颗粒聚团现象
聚焦光束反射测量（FBRM）表明，CMNB能诱导镜质组颗粒发生显著聚团，而对惰质组的影响较小。这种选择性聚团增大了镜质组"表观"颗粒尺寸，有利于其被常规气泡捕获。
CMNB与水溶液中煤显微组分颗粒的动态分散状态与聚团尺寸分布对比：
完整作用机制阐释
基于以上发现，研究提出了CMNB浮选分离煤显微组分的完整机制（机理示意图）：
- 电荷预调控：AlCl₃使镜质组带正电，惰质组带负电。
- 选择性相互作用：带强负电的CMNB通过静电引力优先吸附到带正电的镜质组颗粒表面，同时对带负电的惰质组产生静电排斥。
- 强化聚团与矿化：CMNB吸附促使镜质组颗粒聚团，并作为"桥梁"或"活化点"，极大地增强了镜质组颗粒及其聚团与常规浮选气泡的附着效率和强度。
- 高效分离：最终实现镜质组的高选择性上浮与惰质组的高效抑制。
技术优势与应用前景
基于行恒科技LF-1500设备的CMNB浮选技术具有以下显著优势：
- 分离效率高：镜质组回收率较传统工艺提升近3倍。
- 选择性好：精煤镜质组含量显著提高。
- 机理清晰：通过静电作用实现精准调控。
- 设备可靠：采用成熟商用的微纳米气泡发生系统，易于转化应用。
该技术为从高惰质组煤中高效富集优质镜质组、为直接液化等现代煤化工提供理想原料，开辟了新的技术途径，具有重大的工业应用潜力。
文献来源 : Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects699 (2024) 134707.
源文献链接 : https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.134707
基金支持: 国家自然科学基金联合基金（U1903207）等。
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