第1章 绪论 1
1．1 工业悬浮液的特征 1
1．2 工业悬浮液加工过程的要素 6
参考文献 11
第2章 固体颗粒的表面特性及固体表面与液体的作用 12
2．1 固体颗粒的表面结构 12
2．1．1 新鲜表面的不饱和度 12
2．1．2 颗粒表面的不均一性 18
2．1．3 表面能和表面自由能(表面张力) 20
2．1．4 固体物质按表面能的分类 23
2．2 工业悬浮液中的液相介质 24
2．2．1 概述 24
2．2．2 水的结构 25
2．3 固体颗粒与水的相互作用 29
2．3．1 表面离子的水合作用 30
2．3．2 颗粒表面的羟基化 31
2．4．1 固体断裂面同水的作用 33
2．4 界面水 33
2．4．2 界面水的结构 34
2．5 固体颗粒与水相互作用的热力学分析 38
2．5．1 极性表面与水的作用 38
2．5．2 非极性表面与水分子的作用 39
2．5．3 固液相互作用能 39
2．6 颗粒表面的润湿性 39
2．6．1 接触角及其物理意义 39
2．6．2 固体表面按天然润湿性的分类 41
2．7 界面双电层 42
2．7．1 颗粒表面荷电的原因 42
2．7．2 表面电势和等电点(pHPZC) 45
2．7．3 界面双电层的结构及电荷和电势分布 48
2．7．4 非水介质中的双电层 55
参考文献 57
第3章 固体颗粒的表面改性 61
3．1 概述 61
3．2．1 吸着法改性分类 63
3．2 无机粉体的吸着法表面改性 63
3．2．2 化学改性剂 65
3．2．3 无机粉体表面化学改性机理 68
3．2．4 化学改性剂与无机粉体之间的相互关系 71
3．2．5 无机粉体化学法聚合物接枝包覆改性 74
3．2．6 化学法表面改性应用举例 83
3．3 机械力化学改性 87
3．3．1 概述 87
3．3．2 机械力化学作用机理 88
3．3．3 无机固体颗粒的机械力化学改性及复合改性 91
3．4 物理改性 99
3．4．1 超声辐照改性 99
3．4．2 辐照改性 100
3．4．3 矿物颗粒表面电化学改性 102
参考文献 102
第4章 颗粒-颗粒相互作用 106
4．1 表面力的直接测量 106
4．2．1 分子间的范德华作用 109
4．2 范德华作用及范德华力 109
4．2．2 颗粒间的范德华作用能及作用力 110
4．2．3 Hamaker(哈梅克)常数 112
4．2．4 吸附层对范德华作用能的影响 113
4．3 双电层交叠作用能(静电作用能)及作用力 115
4．3．1 同质颗粒间静电排斥作用 115
4．3．2 异质颗粒间的静电作用 120
4．3．3 吸附层对静电作用能的影响 123
4．4．1 位阻效应的一般描述 124
4．4 位阻效应 124
4．4．2 穿插作用 125
4．4．3 压缩作用 129
4．4．4 总位阻效应 129
4．5 溶剂(水)化膜及其作用——颗粒间的结构力(结构压) 130
4．6 粒间疏水作用 135
4．7 磁吸引作用 139
4．7．1 铁磁性颗粒间的磁吸引能(力) 140
4．7．2 弱磁性颗粒间的磁吸引能(力) 140
4．7．3 铁磁性颗粒与弱磁性颗粒之间的磁吸引能(力) 143
4．8 粒间偶极作用 144
4．9 受各种粒间作用制约的颗粒聚团／分散状态 145
4．10 不同粒度的颗粒的粒间作用 148
参考文献 150
第5章 颗粒的沉降及悬浮液的浓密 153
5．1 引言 153
5．2 沉降与颗粒粒度的关系 154
5．2．1 颗粒的布朗运动位移与粒度的关系 154
5．2．2 沉降与粒度的关系 155
5．2．3 颗粒沉降的粒度极限 156
5．3 颗粒的沉降行为及沉降运动方程 157
5．3．1 自由沉降时的颗粒沉降行为 158
5．3．2 高浓度悬浮液中颗粒的沉降——干扰沉降 160
5．3．3 器壁效应和二次流 162
5．3．4 悬浮液中颗粒的聚团沉降 164
5．4 悬浮液的浓密 167
5．4．1 浓缩 167
5．4．2 重力浓缩设备 175
5．4．3 离心沉降 179
参考文献 184
第6章 工业悬浮液中颗粒的分级 185
6．1 湿法分级技术分类 185
6．2 分级原理 185
6．2．1 颗粒在流体中的运动 186
6．2．2 分离粒度 187
6．2．3 分级效率及其计算 191
6．2．4 影响分级效率的因素 193
6．3 分级设备 194
6．3．1 重力分级设备 194
6．3．2 离心分级设备 198
6．4 典型分级设备的选择 204
6．5 湿法分级的发展方向 207
6．5．1 分级对象及产品的发展方向 207
6．5．2 分级技术和装备的研制方向 208
参考文献 212
7．1 搅拌的目的和搅拌在工业中的应用 214
第7章 工业悬浮液的搅拌及搅拌槽内流体动力学 214
7．2．1 搅拌罐 215
7．2 搅拌设备 215
7．2．2 静态混合器 220
7．2．3 射流混合器 222
7．2．4 动态在线混合器 223
7．2．5 管道混合器 224
7．3 混合机理 225
7．3．1 体相对流扩散 225
7．3．3 分子扩散 226
7．3．2 湍流扩散 226
7．4 悬浮液流体动力学 227
7．4．1 搅拌作用下流体的流动 227
7．4．2 搅拌槽内液体循环量和压头 230
7．4．3 工业悬浮液操作过程中的剪切速率 232
7．4．4 搅拌槽中的流体动力学特征 233
7．4．5 流动流体中的颗粒运动 243
7．5．1 悬浮状态的分类 248
7．5 悬浮液中固体颗粒的悬浮 248
7．5．2 颗粒悬浮的机制 250
7．5．3 悬浮临界转速 252
7．5．4 用于固体颗粒悬浮的搅拌器型式 254
参考文献 255
第8章 工业悬浮液的流动及管道输送 257
8．1 概述 257
8．2 悬浮液的流动特性 259
8．2．1 固体物料在管道中的运动状态 259
8．2．2 固体颗粒的悬浮机理 260
8．2．3 固液两相流在管道中的阻力特性 262
8．3 工业悬浮液管道输送的压降计算 271
8．4 临界流速和输送流速 274
8．4．1 临界流速及其变化规律 274
8．4．2 工业悬浮液的输送流速 282
8．5 悬浮液管道输送的减阻 283
8．5．1 固液两相流管道输送减阻研究的现状 283
8．5．2 固液两相流管道输送减阻研究存在的问题 285
8．5．3 固液两相流管道输送减阻研究的发展方向 286
8．6 悬浮液输送管道设计中需要考虑的几个问题 287
8．6．1 悬浮液输送管道的磨蚀与腐蚀 287
8．6．2 管材的选择 290
8．6．3 悬浮液输送泵的选择 294
8．7 几种典型的悬浮液管道输送系统 304
8．7．1 精矿悬浮液管道输送 304
8．7．2 煤浆管道输送 306
8．7．3 尾矿浆体管道输送 307
参考文献 307
第9章 悬浮液流变特性 310
9．1 导论 310
9．2 悬浮液流变学 310
9．2．1 非牛顿流体的类型 311
9．2．2 非牛顿流体流动时的一些异常特性 317
9．2．3 非牛顿流体的表观黏度 318
9．2．4 悬浮液流变学 319
9．3．1 钻井液 335
9．3 流变学在工业悬浮液中的应用 335
9．3．2 水煤浆 338
9．3．3 陶瓷料浆 340
9．3．4 涂料和油墨 342
9．3．5 水泥浆 343
9．4 流变学的研究及应用进展 344
参考文献 348
10．2 颗粒的聚沉 351
第10章 悬浮液聚团：颗粒的聚沉，絮凝及在物理场中的聚团 351
10．1 引言 351
10．2．1 次能谷中颗粒的聚沉 353
10．2．2 主能谷中颗粒的聚沉 355
10．2．3 抗聚沉技术 358
10．2．4 颗粒的聚沉与抗聚沉机理 361
10．3 颗粒的絮凝 365
10．3．1 无机物絮凝 365
10．3．2 高分子絮凝 368
10．3．3 疏水絮凝 370
10．4 颗粒在物理场中的聚团 371
10．4．1 颗粒在电场中的聚团——电聚沉 371
10．4．2 颗粒在磁场中的聚团——磁(种)聚团 373
参考文献 395
第11章 高分子絮凝及其工业应用 397
11．1 引言 397
11．2 高分子絮凝剂 398
11．4 高分子絮凝的应用研究和工业实例 404
11．3 高分子絮凝机理 404
11．5 高分子絮凝分选新技术的研究与应用前景 405
11．5．1 赤铁矿、石英的高分子絮凝 405
11．5．2 磁种-高分子复合聚团 406
11．5．3 磁种-高分子复合聚团机理研究 414
11．5．4 磁种-高分子复合聚团分选 423
参考文献 426
12．1．1 颗粒表面疏水性 428
12．1 疏水聚团的主要影响因素 428
第12章 疏水聚团及其应用 428
12．1．2 能量输入 431
12．1．3 非极性油 433
12．1．4 粗颗粒的影响 436
12．1．5 外磁场的影响 437
12．2 疏水聚团理论 439
12．2．1 疏水作用力 439
12．3．1 微细粒矿物的聚团浮选 441
12．3 疏水聚团的工业应用 441
12．2．2 疏水颗粒体系的分散稳定性 441
12．3．2 油团聚制备洁净煤 444
参考文献 446
第13章 聚团动力学 449
13．1 悬浮液中颗粒的碰撞及聚团生成速率方程 450
13．1．1 异向聚沉中的颗粒碰撞及聚团生成速率方程 450
13．1．2 层流中颗粒的碰撞 452
13．1．3 湍流场中颗粒的碰撞及聚团形成速度 453
13．2．1 聚团的强度 455
13．2 聚团的生成，长大及破坏 455
13．2．2 聚团破坏的速率方程 459
13．2．3 临界颗粒黏附强度 460
13．2．4 最大聚团粒度，dfmax 462
13．2．5 聚团总动力学方程及聚团生成、长大与破坏的动力学模型 464
13．3 聚团速率常数 469
13．3．1 初始聚团速率常数的理论计算 469
13．3．2 初始聚团速率常数的实验获得方法 469
13．3．3 聚团度的测量 470
13．4 聚沉动力学 471
13．5 疏水聚团动力学 473
13．5．1 疏水聚团与聚沉的动力学差异 473
13．5．2 油桥对疏水聚团的强化 475
参考文献 476
14．1．1 悬浮液分散体系的分类 478
14．1．2 分散质与分散介质 478
14．1 悬浮液分散体系 478
第14章 悬浮液的分散调控 478
14．1．3 分散剂 479
14．2 悬浮液的分散原理 482
14．2．1 固体颗粒的润湿 482
14．2．2 固体颗粒悬浮液的分散／聚团状态 483
14．2．3 固体颗粒在水-气界面的漂浮粒度与润湿性的关系 483
14．2．4 悬浮液中固体颗粒分散的判据 485
14．2．5 颗粒的分散调控因素与其润湿性的关系 485
14．3 固体颗粒在不同悬浮介质中的分散特征 486
14．4 悬浮液分散的主要调控因素 488
14．4．1 在水中分散的主要调控因素 488
14．4．2 在非水介质中分散的主要调控因素 496
14．5 工业悬浮液分散的调控 498
14．5．1 介质调控 498
14．5．2 分散剂调控 499
14．5．3 机械搅拌调控 505
14．5．4 超声调控 507
参考文献 509
15．1 概述 511
第15章 机械粉碎法制备工业悬浮液 511
15．2 机械粉碎原理 512
15．3 干法粉碎制备工业悬浮液 518
15．3．1 制备工艺 518
15．3．2 制备设备 519
15．4 湿法粉碎制备工业悬浮液 533
15．4．1 制备工艺 533
15．4．2 湿法粉碎设备 534
15．5．2 高岭土 543
15．5 机械粉碎法制浆实践 543
15．5．1 重质碳酸钙 543
15．5．3 胶体石墨 546
15．5．4 水煤浆 547
参考文献 550
第16章 悬浮液的制备-液相合成法 552
16．1 概述 552
16．2 基本原理 553
16．2．1 晶核的生成(析晶) 553
16．2．2 成核阶段及其影响因素 555
16．2．3 颗粒的长大 557
16．2．4 沉淀颗粒粒度及形貌的控制 558
16．3 沉淀法 564
16．3．1 概述 564
16．3．2 离子反应 566
16．3．3 水解法 568
16．4 溶胶-凝胶法(Sol-Gel法) 571
16．4．1 凝胶及其通性 572
16．4．2 溶胶-凝胶过程 573
16．4．3 溶胶-凝胶的转化过程 575
16．4．4 溶胶及凝胶的结构 578
16．4．5 溶胶-凝胶法制备超细颗粒 581
16．5 限制化学环境法 583
16．5．1 反胶团法与微乳液法 583
16．5．2 微乳液法制备超细颗粒 585
16．5．3 有机高分子乳胶悬浮液的制备 590
16．6 水热法 594
参考文献 597