油泡-低阶煤颗粒间的黏附特性

在浮选矿浆中矿物颗粒能够有效地黏附在气泡上完成矿化过程是浮选技术的关键。用油泡代替气泡,研究难浮低阶煤颗粒与油泡间的相互作用及其黏附特性对于弄清其矿化机制至关重要。从矿物表面电性入手,探究了溶液p H值和表面活性剂对煤样与油泡间作用力的影响,运用DLVO理论计算了相互作用力的大小,并通过诱导时间这一重要参数评价了黏附效率。实验结果表明,DLT煤样和油泡的等电点分别出现在p H值2~3和p H值3~5之间;当p H=3时溶液中煤样与油泡之间的相互作用不存在能垒;p H3时开始出现能垒,并随p H值的增大而增大。2-乙基己醇和双十二烷基二甲基溴化铵的加入能够有效地减小煤样与油泡之间的能垒并降低诱导时间,最大降幅分别为74.35%和86.45%。     

煤泥盐水浮选技术

盐水对浮选体系下颗粒与气泡行为的影响规律进行了综述。浮选矿浆中的无机盐电解质在提高精煤可燃体回收率的同时也增加了脉石矿物的回收。反电荷阳离子在煤粒表面吸附改善颗粒疏水性,颗粒-气泡间的液膜排液速度因双电层被压缩而加快;同时电解质兼有起泡剂的效果,能有效阻止气泡兼并聚合。另一方面,盐水浮选体系下细粒脉石颗粒的水流夹带和聚合截留现象严重,可燃体回收与脉石颗粒非选择性上浮之间的矛盾激增。     

煤泥浮选过程中的细泥夹带与罩盖机理

选用开滦矿区钱家营矿的高灰难选煤泥和大同塔山选煤厂煤系高岭石,通过单矿物和混合矿物浮选试验研究了影响高灰细泥夹带和罩盖的主要因素。研究发现：影响高灰细泥夹带的主要因素为细泥粒度、起泡剂用量和矿浆浓度,捕收剂用量对其影响较小;矿浆pH值接近8时,可燃体回收率最大。EDLVO理论计算发现：微细粒的高岭石与煤粒间存在着“能垒”,当颗粒间距约为30 nm时,“能垒”达到最大值;高岭石的粒度越细,“能垒”越低。外界能量输入可以打破“能垒”,使细泥颗粒发生罩盖。试验表明：强烈的机械搅拌使混合煤样的精煤产率和可燃体回收率分别降低10.87%和13.16%。     

低阶煤的油泡浮选研究进展

针对低阶煤表面亲水性强、可浮性差及浮选过程中捕收剂消耗量高等问题,国内外研究者研究了低阶煤的汕泡浮选。本文对低阶煤-油泡浮选试验、矿化理论及分选装置进行了归纳总结。低阶煤的油泡浮选试验表明,油泡表面的强疏水性可以提高低阶煤浮选回收率,降低捕收剂消耗量。诱导时间测试结果表明,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间要远短于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间。目前研究颗粒-气/油泡间水化膜薄化理论的模型主要有Stefan-Reynolds模型、Taylor方程、Stokes-Reynolds-Young-Laplace模型以及Stokes-Reynolds模型。油泡的制备方法主要有高温气化法和常温零调浆法。     

煤泥浮选过程中六偏磷酸钠对蒙脱石分散行为影响

通过测定润湿接触角和Zeta电位分析了蒙脱石颗粒对煤泥浮选的作用,考察了六偏磷酸钠对煤和蒙脱石浮选行为的影响。依据扩展DLVO理论的计算,分析了分散剂影响煤和蒙脱石浮选行为的作用机理。结果表明：蒙脱石颗粒严重抑制了煤泥浮选,使精煤可燃体回收率从44.11%降至11.68%;六偏磷酸钠可改善浮选效果,使精煤可燃体回收率提高2个百分点;六偏磷酸钠增大煤和蒙脱石颗粒表面电位绝对值,从而提高颗粒间静电斥能,同时六偏磷酸钠附着在煤颗粒和蒙脱石颗粒表面,增强颗粒间的亲水作用能,并且六偏磷酸钠水解形成的长链分子吸附于颗粒表面后,使颗粒相互靠近时产生较强的空间稳定化作用,增大颗粒之间的空间斥力。     

低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间研究

为表征低阶煤颗粒-气/油泡间矿化过程的差异,通过Sutherland理论下固体颗粒进入泡沫产品的总概率(E)和浮选速率常数(k)之间关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验,求得了低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间。浮选实验研究表明,在相同的捕收剂消耗量下低阶煤-油泡浮选产率均高于低阶煤-气泡浮选产率。诱导时间测试表明,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间(35 ms)要明显低于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间(93 ms)。上述实验结果表明,油泡表面的疏水性要强于传统浮选气泡表面的疏水性。然而,进一步利用Sutherland理论中固体颗粒进入泡沫产品的总概率和浮选速率常数之间的数学关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验求得的低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间分别为9.67和8.46 ms,其与诱导时间测试仪分别测量的诱导时间差异很大。这主要是由于在实际浮选过程中气/油泡的上升速度分别为23.26和22.68 cm/s,其远高于2015EZ型诱导时间仪测试过程中气/油泡碰撞速度(2.0 cm/s)。因此,诱导时间理论计算表明气泡-颗粒间的碰撞速度对颗粒-气泡间的诱导时间影响很大。上述研究结果表明油泡浮选效果优于传统浮选的内在原因在于低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间小于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间。     

胜利褐煤的改性油泡浮选机理

针对胜利褐煤亲水性强、可浮性差的特点,从降低表面亲水性入手,采用2-乙基己醇、2-辛酮和苯乙酸甲酯对普通柴油油泡进行了改性,通过诱导时间对改性油泡的黏附性能进行了表征,借助傅里叶变换红外光谱技术分析了表面活性剂的吸附位点,并通过计算基团电负性进行了药剂吸附方式的分析,丰富了低阶煤油泡浮选的基础理论。实验结果表明:2-乙基己醇和2-辛酮改性的油泡对褐煤的诱导时间可以降低至40 ms左右,在相同的药剂消耗下,改性油泡比普通油泡的可燃体回收率最高增幅超过60%。FT-IR的分析表明表面活性剂能够抑制褐煤表面—OH的亲水作用,从而提高其可浮性。结合各项测试和基团电负性计算的结果进行分析,可以认为醇—OH能够与煤表面O发生氢键作用,能有效降低亲水性;2-辛酮在高浓度配比下有良好的效果;苯乙酸甲酯中的苯环容易吸附到褐煤的疏水表面,会对药剂中含氧基团的作用效果起到负面影响。     

神东低阶煤浮选诱导时间的实验研究

诱导时间是煤炭浮选矿化过程中的重要参数。以神东低阶煤为研究对象,采用单因素实验方法分别探究了气泡压缩形变量Δh、接触速度u_j以及气泡直径d_b对煤样诱导时间的影响,并比较研究了普通油泡和活性油泡对气泡-煤粒粘附的强化作用。     

生物质柴油对朔州低阶煤的浮选研究

为了探索生物质柴油捕收剂对朔州低阶煤的浮选效果,在实验室自制反应装置上进行了响应面浮选实验.借助Zeta电位、润湿热、FTIR和XPS表征分析了生物质柴油对低阶煤浮选前后物理结构及表面官能团的影响.结果 表明:精煤可燃体回收率随着生物质柴油捕收剂添加量增大而增大,随起泡剂和超声波频率的增大而先增大后减小;响应面模型预测的精煤可燃体回收率最大值为64.14％;实验值为64.12％(灰分10.57％);生物质柴油使煤的Zeta电位和润湿热降低,煤的可浮性增大;生物质柴油处理煤样的-C=O和C-O振动强度比原煤样降低,其中C-O、C=O和COO-含量比原煤泥分别降低了11.15％、10.21％和2.32％.     

六偏磷酸钠在煤泥浮选中的应用及机理探讨

探索了添加抑制剂六偏磷酸钠前后的浮选对比试验,结果表明:当六偏磷酸钠用量为2 kg/t时,精煤灰分可以降到10.73%左右,满足了生产要求,同时,精煤产率略微下降,但浮选完善指标和可燃体回收率均有所增加。并采用红外光谱分析对六偏磷酸钠的抑制机理进行了分析,结果表明:六偏磷酸钠的加入,会增强煤粒间的阻隔作用,使得煤粒处于分散状态,提高煤中高灰成分的亲水性,从而抑制煤中高灰物质随精煤浮出,达到降低浮选精煤灰分的目的。     

气泡、油泡和活性油质气泡在浮选中的应用和机理探讨

浮选是高效回收矿产资源应用最广泛的技术方法。气泡作为浮选载体在浮选过程中有着举足轻重的作用。以气泡-油泡-活性油质气泡为线索,对比了传统气泡与改性后油泡(气泡表层包裹一薄层油性捕收剂)、活性油质气泡(气泡表层包裹一薄层含有捕收剂的中性油)的浮选特性。通过浮选动力学分析了气泡与油泡、活性油质气泡浮选的区别,传统气泡浮选与改性后的油泡浮选均为2步反应,而活性油质气泡实现了1步浮选,大大降低了气泡与矿物颗粒间的黏附功,提高了浮选效率。从油-水界面表面活性剂解离度这个角度分析了活性油质气泡的表面性质,指出活性油质气泡的表面电性由表层中性油中添加的捕收剂和p H决定。通过DLVO理论计算了不同气泡与矿物颗粒间的相互作用能,从理论上解释了活性油质气泡浮选指标更好的原因。活性油质气泡在选矿中的成功应用表明,活性油质气泡与矿物表面的作用均强于传统气泡与矿物表面的作用,即活性油质气泡对矿物具有更强的捕收能力,相较于气泡和油泡的浮选,活性油质气泡浮选有利于提高浮选效率,降低捕收剂用量。活性油质气泡作为浮选载体从气泡这一特殊视觉为浮选行业开辟了一个崭新的研究领域。     

低阶煤颗粒-气/油泡间的疏水力常数研究

浮选实验表明油泡对低阶煤颗粒的捕收能力要远强于传统浮选过程的起泡。这主要是由于油泡表面被捕收剂覆盖,其表面疏水性要远高于气泡表面的疏水性。因此,在油泡浮选矿化过程中,低阶煤颗粒-油泡间水化膜的薄化速度要远快于煤颗粒-气泡间的薄化速度。诱导时间测试发现,随着DAH溶液浓度从10~(-7) mol/L增加到5×10~(-5) mol/L时,低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间从93 ms下降到12 ms。随着DAH溶液浓度从5×10~(-5) mol/L增加到10~(-3) mol/L时,低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间从12 ms增加到35 ms。当DAH浓度由10~(-7) mol/L(纯去离子水溶液)增加到5×10~(-5) mol/L,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间由35 ms降低到10 ms。随着DAH浓度的进一步增加到10~(-3) mol/L时,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间由10 ms增加到25 ms。为了从微观尺度下去表征油泡表面较气泡表面所具有的强疏水性,本文通过低阶煤颗粒-油/气泡间的诱导时间,利用non-DLVO理论及Stefan-Reynolds水化膜薄化模型,拟合出初始水化膜厚度h与疏水性常数K_(132)之间的关系,进而得到了低阶煤颗粒-油/气泡间的疏水力常数K_(132)与十二烷胺盐酸盐DAH溶液浓度的关系。疏水力常数K_(132)拟合结果表明,当DAH溶液的浓度为5×10~(-5) mol/L时,低阶煤颗粒-油泡间的疏水力常数K_(132)约为低阶煤颗粒-气泡间的疏水力常数K_(132)的3倍;当DAH溶液的浓度为10~(-6) mol/L时,前者是后者的15倍。因此,油泡表面较气泡具有更强的疏水性质。从而解释了低阶煤-油泡浮选矿化过程优于传统浮选过程的本质特征。     

Application of reactive oily bubbles to bastnaesite flotation

Reactive oily bubble, defined as air bubbles covered with a thin layer of kerosene containing collectors, was used to float a major rare earth mineral, bastnaesite from rare earth ores. Both fatty acid and hydroxamic acid were used to generate reactive oily bubbles. The flotation of bastnaesite with reactive oily bubble was investigated by zeta potential, zeta potential distribution and induction time measurement and micro-flotation tests. The results showed a quicker attachment to bastnaesite and a stronger collecting power of reactive oily bubbles containing 100 ppm fatty acid than conventional air bubbles, resulting in an enhanced bastnaesite recovery. The flotation recovery of bastnaesite by reactive oily bubbles containing hydroxamic acid is lower than that by conventional air bubble flotation where the bastnaesite was pre-conditioned by hydroxamic acid in aqueous phase. During induction time measurement, no attachment is observed between bastnaesite particles and reactive oily bubbles containing hydroxamic acid, illustrating the importance of collector type in reactive oily bubble flotation technology. These findings suggest the superior performance of reactive oily bubble technique than conventional bastnaesite flotation method only when proper collector is used to generate the reactive oily bubbles.     

Role of oily bubbles in enhancing bitumen flotation

A recognized challenge in bitumen extraction is the reduced bitumen recovery when processing high-fine ores or “weathered” oil sand ores, collectively called poor processing ores. Preliminary lab tests demonstrated that bitumen flotation recovery from these ores could be greatly enhanced by using oily bubbles (air bubbles coated with a thin layer of oil or solvent) instead of air bubbles. In this study, dynamic contact angle of air/oily bubbles on bitumen surface and induction time of bitumen–air/oily bubble attachment in aqueous solution were measured to investigate the mechanisms of how oily bubbles help improve bitumen recovery and to justify the use of oily bubbles while processing poor oil sand ores. Oily bubbles showed a marginal effect on the contact angle values compared to air bubbles. However, the spreading of oily bubbles on a bitumen surface was found to be much faster than that of air bubbles. The induction time for bubble–bitumen attachment in the process water from poor processing ores was found to be much shorter for oily bubbles than for air bubbles. The reduced induction time for kerosene-coated air bubble–bitumen attachment correlates well with the improved bitumen recovery from poor processing ores using kerosene-coated oily bubble flotation technology.     

Fundamental study of reactive oily-bubble flotation

A novel concept of reactive oily bubbles (i.e., bubbles covered by a thin layer of oil containing oil-soluble collectors) as a carrier in flotation is proposed. In addition to the role of fine particle agglomeration by oily films, the surface properties of air bubbles coated with a thin oil film can be better controlled for the desired selectivity by adding certain types and concentrations of water insoluble collectors into the oil phase. Oily bubbles attain a much higher contact angle than air bubbles, ensuring a strong collecting power, favorably for floating both coarse and fine particles. The reactive oily bubble flotation can eliminate the addition of collector to the aqueous phase, avoid undesired synergetic interactions among collectors, activators, depressants and dispersants present in slurry, minimize undesired activation of gangue particles and significantly reduce the amount of collectors needed.The electrokinetics of kerosene droplets in aqueous collector solutions was measured as a function of solution pH. The results clearly showed that the surface charge and hence the surface properties of oil droplets can be finely tuned by controlling the type of the collectors to suit the desired flotation needs. The attachment of collector-containing oily bubbles on silica, sphalerite and galena surfaces was investigated with contact angle measurement. The concept of using reactive oily bubble to achieve selective flotation was demonstrated in microflotation tests.     

动力煤煤泥高剪切调浆浮选提质研究

高剪切调浆作为煤泥浮选预处理技术,对浮选过程强化具有积极作用。本次研究以内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗图克镇葫芦素煤矿的煤样进行一系列的调浆浮选实验,研究了高剪切调浆预处理对于该煤样浮选的影响。结果表明:FDJ+Q1药剂组合下,高剪切调浆浮选比常规浮选可燃体回收率提高了3.79个百分点;在可燃体回收率相近的情况下,可节省捕收剂用量37.5%;浮选动力学实验结果表明,经过高剪切调浆预处理,前两个20 s内可燃体回收率分别提升了20.02%和25.99%,90 s时基本完成分选过程,浮选速度常数增大了近50%。EKOF+仲辛醇药剂组合下,高剪切调浆强大的剪切力与涡流效应会使复合药剂中的起泡剂在调浆阶段便发挥作用,气泡携带煤粒上浮,并带走未及时分散的药剂,造成药剂的浪费,恶化浮选效果。      

管段高紊流强化煤泥柱浮选的应用及作用机理

为了强化煤泥的柱浮选与细粒级回收,调整了旋流-静态微泡浮选床的管流段长度,分析了不同管流段长度下的煤泥浮选效果、产品特性和承载能力变化规律,并结合流体动力学和浮选动力学理论探讨了其强化作用机理。结果表明:管流段长度由1.5 m延长至3.0 m后,在精煤灰分相当的情况下,精煤可燃体回收率提高6.46%;细粒级0.074~0.045 mm和0.045 mm回收率分别提高7.96%和8.41%,设备承载能力提高0.09 t/(h·m2);同时各自增幅都随入料干煤泥量的增加逐渐变大。管流段延长可以增大管流段的紊流动能值,提高颗粒-气泡的碰撞速率,促进整体浮选指标的提升。     

煤泥浮选过程能量输入优化

为探究浮选过程与能量输入的关系,设计了在不同浮选时段（0.5,0.5,1.0,1.0,2.0 min）驱动电机转速为1 500,1 800,2 100,2 400,2 700 r/min的情况下,进行逐步增加输入功率的浮选过程优化试验,并通过能量测试系统对浮选功耗进行测定。结果表明：在浮选初始阶段,转速越大,浮选速率越快,精煤可燃体回收率越高,精煤累积灰分也越高;在低能量输入的情况下精煤质量相对较高,但精煤可燃体回收率相对较低;在不同能量输入的浮选过程中,驱动电机转速按浮选时段设计为1 500,1 500,1 500,1 500,2 400 r/min时,其精煤累计灰分最低,且可燃体回收率较高;在总能量输入相同或相似的情况下,浮选前期阶段采用低能量输入,后期阶段采用高能量输入,有利于保证精煤质量以及提高精煤回收率。