项目名称：纳米气泡靶向浮选理论应用基础研究

完成单位：西安建筑科技大学、中国科学院上海高等研究院

完成人：肖巍、张立娟、胡钧、杨玮、龙涛、王兴亚、周利民

项目简介：

本项目属于矿山综合利用工程学科，选矿领域，主要研究解决我国微细粒矿产资源储量大、伴生矿多、综合回收利用效率低这一亟待解决的难点问题。项目在纳米气泡理论研究和微细粒矿物浮选为主题的多项国家自然科学基金的资助下历经4年攻关，在纳米气泡稳定性理论、纳米气泡表面改性以及纳米气泡靶向吸附等三个方面的研究中有重大突破，创立了基于纳米气泡靶向改性的微细粒矿物高选择性浮选新方法，该方法突破了传统将微纳米气泡浮选技术限制于浮选柱中的瓶颈。主要创新如下：

1.提出了纳米气泡内部高密度理论。确定了纳米气泡内部的气体分子呈现出一种新奇的“聚集态”，其密度高出空气的几十倍以上；并且纳米气泡周围水环境中的气体浓度同样超过热力学平衡下的饱和浓度数十甚至上百倍。该理论有助于从分子水平上解释纳米气泡的超稳定性，充分理解其在微细粒矿物浮选中应用的相关效应。

2.构造了螯合捕收剂在纳米气泡表面自组装的机制模型。揭示了捕收剂溶液性质对体相纳米气泡浓度、直径、稳定性的影响规律；探明了气-液界面物理化学性质变化的作用机制；考察了捕收剂分子与纳米气泡多尺度交互作用关系，明确了捕收剂分子与纳米气泡诱导吸附机制；构建了集尺度效应、分子间力和表面力、两相空化多维属性于一体的纳米气泡表面自组装模型。

3.创建了基于纳米气泡靶向改性的微细粒矿物高选择性浮选新方法。率先揭示了纳米气泡表面性质与微细粒矿物表面金属离子活性质点相互作用的规律，提出改性后纳米气泡在目的矿物表面靶向吸附行为由改性的捕收剂亲水端与表面金属离子的络合常数决定；查明了气泡与微细粒矿物颗粒之间的碰撞动力学行为影响因素，建立了捕收剂分子和纳米气泡在矿物表面共吸附的微观模型。

项目发表科技论文30篇，其中SCI期刊检索28篇，授权发明专利3项，出版学术专著1部，其中多篇论文被国内外同行引用。

项目提出的理论、构造的模型以及创建的方法为我国微细粒难处理矿产资源，特别是具有战略性的矿产资源（如钛、锂、稀土、铀等），高效回收利用开辟了新思路，极大地推动了行业科技进步。

以上项目拟申报2021年度陕西高等学校科学技术奖，特予公示。

公示期：2020年11月20日至2020年11月24日，公示期内如对公示内容有异议，请您向科技发展处反映。

联系人及联系电话：吴通，20325061

中国科学院上海高等研究院

2020年11月20日