锂电池电极材料的组成主要为石墨和钴酸锂粉末,二者的浮选分离是废弃锂电池二次资源循环利用工艺中的关键一环。实践中,由于电极材料的粒度远低于常规的浮选颗粒尺寸下限,应用常规的浮选技术实现二者的高效分离较为困难,论文探索了应用纳米气泡强化电极材料浮选分离的可能性。论文以纳米气泡的产生方法入手,首先考察了超声震荡、冷水升温、常温水加压和醇水替换四种方法产生纳米气泡的可能性。使用超声震荡的方法未发现纳米气泡的产生,此外超声对石墨颗粒的沉降行为和浮选效果没有明显的影响。纳米气泡可通过冷水升温、常温水加压和醇水替换三种方法产生,冷水升温、常温水加压两种方法所产生的纳米气泡分布较为稀疏,而醇水替换可以产生大量的甚至几乎完全覆盖整个高有序热解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite,HOPG）表面的纳米气泡。其次研究了纳米气泡的形成、特性及其影响因素。表面纳米气泡在局部接触模式下被针尖擦除或在针尖作用下发生兼并行为以及纳米结构在液体蒸干之后消失等试验证据支持纳米结构的气相本质。纳米气泡的高度随着Aset/Afree的增加而逐渐降低甚至在纳米气泡的中央位置出现凹陷,随着悬臂自由振幅的增加先增加后降低,并随着振幅的增加再次增加。纳米气泡仅能在疏水表面产生并且优先成核于粗糙的区域。高的气体过饱和度可以在基质表面产生横跨尺寸和高度更大的纳米气泡。无机盐浓度、溶液p H和表面活性剂浓度的变化对纳米气泡的数量密度没有明显的影响;p H和表面活性剂对纳米气泡的横跨尺寸分布和高度分布也未观测到明显的影响,氯化锂的加入对纳米气泡的横跨尺寸没有明显的影响,但是显著降低了纳米气泡的高度。纳米气泡的接触角总体仍然远远低于基质的实际润湿接触角。分析了纳米气泡对颗粒-颗粒、颗粒-气泡间相互作用的影响。在常温自然水条件下,石墨颗粒在逐渐接近HOPG基质的过程中受到了较弱的静电斥力的作用,进针过程没有出现明显的跳入粘附现象;在退针过程中颗粒-HOPG基质间展现出了粘附行为。在冷水升温条件下的颗粒-HOPG基质间粘附力的分布可分为低粘附力和高粘附力区域,对于低粘附力区域的测量点,在颗粒基质接近过程中颗粒受到了较弱的斥力作用;在退针过程中,颗粒-基质间展现粘附行为,粘附力的大小约为5 n N。在高粘附力区域的测量点,颗粒在接近基质的过程中均出现了跳入粘附,而在退针的过程中,颗粒-基质间展现出高的粘附力,其粘附力约为50 n N左右。酸性环境下,常温水中颗粒-基质在接近过程中发生了跳入粘附现象,在退针过程中二者表现出粘附行为。在p H=4的冷水中,几乎在所有测量点均有大的粘附力并发现跳入粘附现象,最大粘附力大约为100 n N并且跳入粘附之前同样出现了轻微的斥力。在p H=10的常温水溶液中,颗粒向基质接近的过程中受到较强的静电斥力的作用,进针过程持续为排斥力,而在退针过程中,在极少数测量点颗粒基质间表现出较弱的粘附力之外,在每个测量区域的绝大多数位置颗粒-基质间没有粘附力,并且在退针过程中,在颗粒与基质脱离接触的情况下,颗粒依然受到了长程静电排斥力的作用。在p H=10的冷水溶液中,在高粘附力区域,颗粒在接近基质的过程中发生了跳入粘附,并且跳入粘附之前颗粒受到了静电斥力的作用;在退针分离过程中,颗粒-基质间发生明显的粘附行为。石墨颗粒聚合体的表观尺寸分布随着p H的增加而降低,随着离子浓度的增加而增加。在对应的冷水升温条件下,石墨颗粒聚合体展示出更大的表观尺寸分布。石墨在气泡上的粘附效果随着溶液p H的升高而降低,总体上随着盐浓度的增加而增加。此外,在同等p H和离子浓度下,纳米气泡的存在提高了石墨颗粒与气泡的粘附效果。最后设计并验证了基于纳米气泡的锂电池电极材料的高效浮选实验。冷水中浮选可燃体回收率均高于常温水浮选,在常温水中,当浮选时间从2 min增加到8 min时,可燃体回收率从约34%增加到66%;而在冷水浮选中,可燃体的回收率从约44%增加至74%左右。此外,冷水升温浮选获得了较高的浮选选择性。加压水浮选中可燃体回收率均高于同期的常温水中浮选:当浮选时间从2 min增加到8 min时,在常温水条件下,可燃体回收率从约34%增加到66%;而在平衡压力为3 Bar的加压水浮选中,可燃体的回收率从约41%增加至79%左右,可燃体回收率提高了7-13个百分点左右。可燃体回收率随着p H的降低而升高。在冷水升温浮选条件下,与常温水中的浮选结果相比,可燃体回收率均有进一步的提高,在低盐离子浓度下,纳米气泡对浮选效果的改善作用更加明显。在浮选选择性方面,低浓度盐离子的矿浆中,纳米气泡提高了浮选选择性,而在高浓度盐离子的矿浆中,纳米气泡的存在略微恶化了浮选选择性。该论文有图110幅,表3个,参考文献170篇。