非离子型分散剂对低阶煤制备水煤浆的影响

为了改善低阶煤制水煤浆品质差的现状,实现低阶煤的高效清洁利用,采用非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO-40)作为分散剂制备低阶煤水煤浆,并进行水煤浆成浆性能及成浆机理研究。神东煤(SDC)低阶煤水煤浆试验表明,水煤浆表观黏度η100随NPEO-40用量的增加而降低,当NPEO-40用量增加到1.0%,η100基本保持不变。添加剂用量为1%、水煤浆浓度为60%~68%时,浆体呈剪切变稀的假塑性流体,最大成浆浓度C1000=67.5%;水煤浆浓度为60%~68%时,浆体稳定性随浓度的升高而降低。等温吸附研究表明,NPEO-40在低阶煤表面的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型,且吉布斯自由能ΔGa0ds=-29.27 kJ/mol,说明反应自发进行。浸润试验表明,1.0%的NPEO-40适于SDC在溶液中的浸润。对吸附前后的煤进行XPS C1s窄程扫描,C—C/C—H官能团含量由78.79%下降到70.12%。含氧官能团C—O,C■O和O■C—O总含量由21.21%增加至29.88%,说明吸附NPEO-40后,其疏水官能团与煤表面的C—C/C—H官能团结合,使含氧官能团暴露在外侧,从而使煤表面C—C/C—H官能团含量减少,含氧官能团比例增大,亲水性增强,利于形成水化膜,通过水化膜将煤粉颗粒彼此分开,进而减少了煤粉颗粒间的流动阻力,从而对水煤浆起到降黏效果。     

废弃油脂制备煤泥捕收剂的研究

通过小筛分试验和可浮性试验,说明煤泥易泥化,细泥含量高,黏附、夹带严重,导致精煤灰分偏高;煤泥属难浮煤种。采用废弃油脂制备煤泥浮选捕收剂,并进行实验室浮选试验,同时分析药剂作用机理。煤泥浮选试验表明:在精煤灰分相近的条件下,生物柴油对煤泥的捕收性要低于柴油和煤油。当柴油、煤油与生物柴油分别以质量比1∶9复合时,煤泥浮选效果较好,精煤产率分别比生物柴油提高10.52%和9.06%,浮选完善度分别提高5.32%和4.33%。GC-MS分析表明:制备的浮选捕收剂中含有不饱和结构—C=C—、含氧官能团O||—C—和疏水性较强的长链烷烃。生物柴油与非极性烃类油组合用作捕收剂时,主要存在共吸附和促进吸附两种吸附机理,提高了煤泥可浮性,促进药剂在煤浆中分散,增大药剂与煤粒表面的接触概率,降低药耗。     

无机盐与表面活性剂在低阶煤表面的协同吸附

针对低阶煤表面含氧官能团多、亲水性强、可浮性差等问题,采用非离子型表面活性剂——壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)和无机盐(NaCl、CaCl_2、Al Cl_3)对低阶煤泥表面进行吸附改性研究,分析其协同改性行为。吸附试验表明,NP-10在低阶煤泥表面的平衡吸附量随着其浓度增加逐渐升高,达到一定值后趋于稳定,吸附符合Langmuir等温吸附模型。吉布斯自由能(ΔG)和标准吸附焓(ΔH)为负值,说明该吸附过程为放热且自发过程,吉布斯自由能(ΔG)随温度升高逐渐减小,说明温度的升高能促进吸附过程。吸附动力学研究表明,准二级动力学方程适合描述NP-10在低阶煤泥表面的吸附动力学机制。Na~+、Ca~(2+)、Al~(3+)三种离子能促进低阶煤泥对NP-10的吸附,其中Al~(3+)的促进效果最好,Ca~(2+)次之,最后为Na~+。X射线光电子能谱(XPS)试验表明,低阶煤泥表面吸附NP-10后,煤泥表面碳元素含量显著增高,氧元素含量明显降低,说明NP-10的亲水基与低阶煤泥表面的含氧官能团结合,实现了对煤泥表面含氧官能团的有效覆盖,提高了低阶煤泥的疏水性。Na~+、Ca~(2+)、Al~(3+)三种阳离子电解质的加入,使低阶煤泥表面的氧元素含量分别降低了5.79%、6.77%、7.42%,含氧官能团含量进一步减少,尤其对C—O官能团影响最为显著。3种阳离子电解质都能促进低阶煤泥对壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的吸附,促进效果为Al~(3+)Ca~(2+)Na~+。     

煤气化细渣浮选脱碳试验研究

煤气化细渣是煤炭气化过程中产生的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,但由于其含碳量较高,仍具有一定的利用价值,碳灰分离是实现其减量化、资源化利用的关键。以榆林地区煤气化细渣为研究对象,采用浮选方法进行脱碳试验,在基本特性分析的基础上,研究不同浮选条件及工艺对分选效果的影响,当柴油用量14 kg/t、仲辛醇用量14 kg/t时,经一次分选,精矿产品灰分为37.88%,尾矿产品灰分为51.65%,可燃体回收率51.99%;采用一粗一精一扫浮选工艺流程,粗选柴油用量14 kg/t、扫选柴油用量7 kg/t时,可得精矿灰分18.87%、产率20.30%的产品,最终计算精矿产率为41.76%,灰分27.92%,可燃体回收率55.08%。通过一粗一精一扫浮选工艺流程,该煤气化细渣中的碳灰得到较好的分选分离,但整体浮选药剂消耗过高,且粗选过程细粒物料更易上浮成为精矿产品,扫选过程继续添加药剂后才能使粗颗粒物料有效上浮,导致出现扫选精矿比精选精矿灰分更低的现象。对该煤气化细渣样品进行表面形貌、孔隙结构、表面官能团分析以及小浮沉试验,表明样品比表面积大、孔隙结构发达,易吸附大量药剂,导致浮选药剂消耗过大,经济性差。     

新型煤泥浮选促进剂的制备及作用机理

介绍了棉籽油制备煤泥浮选促进剂的工艺,并进行浮选试验研究和机理分析。煤泥浮选试验表明：煤（柴）油中添加一定的促进剂可显著提高浮选精煤产率或大幅度降低捕收剂用量。FT-IR分析表明：棉籽油促进剂中含有极性较强的含氧官能团（如C=O,—C—O—C—,—OH）,有利于促进煤（柴）油在煤浆中更好地分散,增强煤粒与药剂的碰撞接触机会;同时还含有疏水性较强的长链烷烃和芳香结构官能团,有利于促进药剂在煤粒表面的吸附,提高煤粒表面疏水性。     

煤泥浮选起泡剂的优化试验

通过对原生煤泥的粒度分析,说明曙光煤业选煤厂煤泥属于高灰煤泥,煤泥中含有较多易泥化矿物质,这些矿物质在浮选过程中容易因机械夹带作用而进入精煤产品,影响精煤质量。以曙光煤业选煤厂原生煤泥为研究对象,分析了不同起泡剂种类和用量对煤泥浮选效果的影响。结果表明:GF油、仲辛醇、TY001的最优浮选药剂组合分别为煤油400 g/t、GF油45 g/t,煤油300 g/t、仲辛醇45 g/t,煤油400 g/t、TY001 45 g/t。当药剂用量相同时,从可燃体回收率看,仲辛醇作用效果最优,其次为TY001,GF油最差;从浮选完善指标看,TY001与仲辛醇性能相当,均明显高于GF油,精煤产率、浮选选择性明显提高,尾煤灰分均达到60%以上。从技术经济方面考虑,在精煤灰分Aj≤11%的条件下,选择煤油与仲辛醇组合较为适宜,最佳药剂用量为煤油300 g/t,仲辛醇45 g/t。     

油酸和Span80协同煤油对低阶煤的浮选强化及分子模拟计算

低阶煤表面含有较多含氧基团,可浮性差,采用传统煤油捕收剂不仅药剂消耗大,而且分选效果差。复配捕收剂可以选择性地作用于矿物表面,从而提升浮选效果。以内蒙古色连二矿选煤厂低阶煤为研究对象,考察了传统捕收剂煤油的作用效果,并在此基础上引入含氧有机药剂油酸和Span80与其复配,考察复配药剂对低阶煤浮选的强化作用,并对其作用机理进行分析。结果表明：煤油-油酸和煤油-Span80复配药剂对实验煤样浮选均有促进作用。捕收剂用量为4 000 g/t,起泡剂用量为800 g/t时,煤油-Span80复配药剂对应的精煤产率为83.17%,精煤灰分为11.78%,尾煤灰分为69.15%,可燃体回收率达到93.48%,浮选完善指标为42.18%。与煤油和煤油-油酸复配药剂相比,煤油-Span80复配药剂可显著提升尾煤灰分和可燃体回收率,达到了较为理想的分选效果。机理研究结果显示,油酸和Span80与煤油复配,可显著降低药剂在矿浆中的分散粒径,提高其与颗粒的接触概率;同时,油酸和Span80与煤作用,掩蔽了煤样表面的亲水基团,改善了煤样疏水性,使其更易在煤粒表面铺展。模拟计算发现油酸和Span80药剂的前线轨...     

氧化程度对氧化石墨烯吸附亚甲基蓝性能的影响

基于改进Hummers法,调控氧化剂KMnO_4用量制备了不同含氧官能团含量的氧化石墨烯(GOs)。采用XRD、XPS、AFM和FTIR分析了KMnO_4用量对GOs的结构特征、含氧官能团类型及含量的影响,研究了氧化程度对GOs吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响。结果表明:KMnO_4用量对GOs-n(n=2,3,4)的含氧官能团类型和含量有显著影响;MB最大饱和吸附量依次为728.44、965.63和807.29 mg·g~(-1),与Langmuir模型单分子层饱和吸附量的标准差为3.6%、3.7%和4.2%,吸附动力学过程符合准二级动力学模型,R~20.99。以GOs结构层上去质子化的羟基(—C—O~-)和羧基(—COO~-)为主要活性位点与MB发生化学控速的单分子层放热吸附,吸附热在20~27 kJ·mol~(-1)之间;低氧化程度的GOs以离子交换吸附为主导,吸附性能与GOs结构中—C—O(H)和—COO(H)的总量呈正相关。随氧化程度加深,GOs结构中环氧基(C—O—C)和羰基(C═O)以氢键作用吸附MB对吸附量的影响凸显。     

氨低温等离子体处理低密度聚乙烯薄膜的XPS分析

采用氨低温等离子体对低密度聚乙烯(LDPE)薄膜表面进行了改性处理,用X射线光电子能谱(XPS)分析了薄膜表面的元素组成、相对含量和表面官能团的类型。结果表明,薄膜经氨等离子体处理后,在薄膜表面新形成了C—N、C—O、O C—NH等键,有效地在薄膜表面引入了含氮和含氧基团。     

新型捕收剂强化低阶煤浮选效果的研究

为了探究新型捕收剂对低阶煤泥的浮选强化效果,测试了一种新型捕收剂C-2对低阶煤浮选效果的影响,通过与传统捕收剂柴油进行对比浮选试验,结果显示,由C-2作为捕收剂的浮选试验效果从各方面都比柴油捕收剂的浮选效果好。在同等试验条件下,C-2不仅提高了精煤产率和可燃体回收率,而且降低了精煤灰分和药剂消耗量。为了探究C-2强化低阶煤浮选效果的作用机理,对2种捕收剂做了红外光谱对比分析、润湿热对比分析、接触角对比分析,发现新型捕收剂C-2中的非极性组分相较于柴油更易于与低阶煤粒作用,使煤粒表面含氧官能团数量减少,提高了煤粒的疏水性能,进而强化低阶煤浮选效果。     

提高煤泥浮选捕收剂性能的试验研究

针对煤泥浮选捕收剂分散难、选择性差、用量大等问题,利用不同化工产品及表面活性剂,将煤油制备成复合捕收剂用于煤泥浮选。分别进行了煤油、复合捕收剂的优选试验及浮选速度试验。优选试验表明:当煤油用量为900 g/t,仲辛醇用量为450 g/t时,煤油浮选效果最佳;当Fy-4复合捕收剂用量为500 g/t,仲辛醇用量为450 g/t时,精煤灰分为9.96%,精煤产率为88.72%,可燃体回收率为94.82%,在精煤灰分相近的条件下,Fy-4复合捕收剂的用量比煤油降低了44.44%,精煤产率和可燃体回收率分别提高了0.06%和0.16%。浮选速度试验表明:Fy-4复合捕收剂不仅节省了药剂用量,而且提高了煤泥浮选活性,提升了精煤浮选速度。最后探讨了无机电解质NaCl对复合捕收剂浮选效果的影响,当NaCl浓度为0.05 mol/L时,煤泥颗粒Zeta电位更趋近零电点,降低了煤泥颗粒的相对接触角,改善了煤泥浮选效果。     

难浮煤泥浮选试验研究

为提高亿成选煤厂难浮煤泥浮选效果,分析了亿成选煤厂3号煤泥的矿物成分、煤质特性以及可浮性规律,通过煤泥浮选试验确定最佳浮选条件。结果表明,煤泥中Si O2和Al2O3含量分别为60.01%和25.14%,影响煤泥浮选效果。煤泥中0.074 mm为主导粒度级,占物料的51.11%,加权灰分为38.84%,说明该煤泥中高灰细泥含量较多,为难浮选煤泥。捕收剂柴油用量270 g/t,起泡剂仲辛醇用量60 g/t,浮选入料浓度120 g/t,叶轮转速1 750 r/min,充气量0.19 m3/(m2·min),刮板速度15 r/min,刮泡时间2 min时,煤泥浮选效果最好,此时浮选精煤产率可达34.57%,灰分为10.5%,符合出厂精煤灰分指标的同时提高了精煤产率。     

活性炭吸附磷矿浮选废水中十二胺的研究

采用总有机碳分析法,测定活性炭对磷矿浮选药剂十二胺的吸附量,进行单因素和正交实验,探索优化吸附条件及交互作用,并通过扫描电镜和红外光谱仪分析吸附作用前后活性炭形态和官能团。结果表明,单因素实验中吸附率和吸附量受活性炭用量、十二胺含量及pH影响;正交实验采用Design Expert中的Box-Behnken模块,进行响应面优化设计分析,在活性炭用量1.5 g/L、十二胺的质量浓度60 mg/L、pH 7.0时,得到最大吸附率58.90%,活性炭用量和十二胺含量交互作用显著。吸附后活性炭表面被覆盖变得平整;活性炭吸附后表面存在十二胺的官能团,说明活性炭对浮选药剂十二胺具有较好的吸附效果,可以用于活性炭处理磷矿选矿废水。     

超声条件下离子与表面活性剂对低阶煤泥浮选的影响

低阶煤中有机质与矿物质润湿性的差异决定了浮选作业的效果,为提高低阶煤的浮选效率,采用先后吸附钙离子与表面活性剂(C_(12)EO_(15)),再用超声波脱附C_(12)EO_(15)的方法处理低阶煤泥。结果表明,钙离子会促进C_(12)EO_(15)吸附在有机质表面,吸附量由7.14 mg/g提升至7.39 mg/g。当脱附处理60 s后,C_(12)EO_(15)会从有机质表面脱附下来,但会进一步吸附在矿物质表面。脱附处理后有机质表面疏水官能团与亲水官能团的含量同时增加,润湿热值由31.79 J/g提升至32.93 J/g。随脱附时间的增加,浮选精煤的产率与精煤灰分也随之上升,脱附处理30 s时,可以得到较优浮选效果,精煤产率为72.01%,精煤灰分为30.85%。     

复合药剂煤泥浮选试验研究

为改善煤泥浮选效果,以煤油和芳烃类试剂AR为原料制备复合药剂,通过正交试验确定传统药剂与复合药剂的最佳浮选试验条件,分析了捕收剂的煤泥浮选作用机理。结果表明,复合药剂的最佳浮选条件为煤浆质量浓度100 g/L,捕收剂用量1000 g/t,起泡剂用量100 g/t,此时精煤产率59.87%,精煤灰分12.10%,浮选完善指标为67.51%。传统药剂的最佳浮选条件为煤浆质量浓度60g/L,捕收剂用量1200 g/t,起泡剂用量120 g/t,此时精煤产率57.97%,精煤灰分11.91%,浮选完善指标65.83%。复合药剂的精煤产率提高1.90%,浮选完善指标增加1.68%,各项指标明显优于传统药剂。X射线衍射分析和红外光谱分析表明,复合药剂对石英和煤粒的分离效果优于传统药剂。复合药剂吸附在煤粒表面,改变了煤泥表面润湿性,从而增强煤粒可浮性,使煤粒与无机矿物分离,处理后精煤中的无机矿物石英、白云母和高岭石等含量减少。     

碳纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟手段，构建了碳纤维氧化表面及其增强的环氧树脂基复合材料模型。系统研究了碳纤维表面含氧官能团演变与碳纤维表面张力的作用关系，构建了碳纤维的不同氧化表面增强的环氧树脂模型，并进一步升温固化，获得最终的热固性复合材料。揭示了不同碳纤维表面化学结构对复合材料的剪切、拉伸及弯曲性能的影响。研究结果表明：—C=O和—COOH的含量提升有利于碳纤维表面能的提高，这主要归因于—C=O双键可弥补—C=C—破坏损失的表面共价键能，也提高了表面非键相互作用能。此外，一定含量含氧官能团的引入对复合材料力学性能均有不同程度的提高，但过量的含氧基团则削弱了力学性能。当电流密度为0.69 A/m²时，对应碳纤维增强环氧树脂基复合材料的剪切应力、拉伸强度和弯曲强度均为最优，进一步提升的电流密度使得复合材料的力学强度均逐渐降低。     

溴水脱硫对煤自燃特征温度及活性基团的影响

以山西柳湾和两渡的炼焦精煤为研究对象,利用热重分析(TG-DTG)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)等测试技术,研究了室温环境下溴水脱硫对煤自燃特征温度与煤活性基团的影响.结果 表明:随着脱硫次数增加,煤进入氧化增重阶段的起始温度向高温区偏移,煤进入快速燃烧阶段与达到最大失重速率的温度点均向低温区偏移,即煤的氧化自燃进程加快.煤的发热量呈下降趋势,但最多仅降低原煤发热量的3.4％.煤表面C元素、N元素和S元素含量随着脱硫次数的增加而规律性地减少,而O元素含量呈增加趋势,煤中硫醇、硫醚、噻吩、芳碳、碳氢键碳与质子化吡啶等官能团相对含量逐渐降低,砜、亚砜、羧基、羰基、吡啶、吡咯与氮氧化物等含氧官能团相对含量逐渐增加,说明脱硫后煤中各元素以更高的价态存在,溴水脱硫是一个氧化过程.IR光谱显示芳香族官能团和脂肪烃官能团中的C— H键伸缩振动锋均变弱,含氧官能团中的C=O双键和酚羟基中的C—O—H键伸缩振动峰均变强,说明煤中C—H键含量减少,C=O双键和C O H键含量增大,这与TG-DTG和XPS的分析结果相一致,说明脱硫后煤中的C元素、S元素和N等元素被氧化,煤的氧化程度变高.     

不同氧化程度氧化石墨烯氨气敏感性能及机理

基于改进的Hummers法,通过改变氧化剂KMnO_4用量制备了各种含氧官能团含量差异明显的氧化石墨烯(GOs)水相分散液,采用旋涂法制备了厚度均一的GOs气敏元件。利用XRD、FTIR、XPS对样品的结构、官能团种类及含量进行了分析;利用气敏测试系统对GOs气敏元件的NH_3敏感性能进行了测试。结果表明:GOs含有羟基(—OH)、环氧基〔—CH(O)CH—〕等含氧官能团,随KMnO4用量的增加,GOs中羟基(—OH)的相对含量(XPS测得)先增加后减少,当m(KMnO_4)∶m(石墨)=3∶1时,—OH的相对含量最高。不同氧化程度的GOs气敏元件对NH_3灵敏度与其—OH的相对含量呈正相关性,GOs中—OH相对含量为43.75%时,气敏元件对体积分数为0.008%的NH_3最大灵敏度达到78%,且有较好的稳定性和重复性,重复性误差为3.1%。GOs对NH_3分子的响应存在两种机制:NH_3分子进入GOs片层间水分子层后水解形成NH_4~+的离子电导,和GOs结构层上含氧官能团对NH_3分子吸附后形成氢键的电荷转移。     

高炭粉煤灰浮选脱炭试验研究

高含炭量的粉煤灰是一种不可被直接利用的固体废弃物。为降低高炭粉煤灰的烧失量,对高炭粉煤灰进行脱炭试验研究。本文通过磨矿试验确定高炭粉煤灰原灰最佳磨矿时间为1.25 min;通过浮选药剂制度试验确定磨细高炭粉煤灰最佳浮选药剂制度为仲辛醇用量为4 kg/t,煤油用量为12 kg/t;通过浮选工艺试验,确定磨细高炭粉煤灰最佳浮选工艺为叶轮机转速2 000 r/min、刮泡时间8 min、矿浆浓度120 g/L和单位面积充气量0.30 m³/(m²·min)。通过上述试验,最终可得到烧失量为0.63%,产率为60.64%的脱炭粉煤灰,烧失量可达到Ⅰ级灰要求。     

活性炭表面含氧官能团对水中卤乙酸吸附去除的影响

为了改善极性、亲水性卤乙酸(HAAs)分子在非极性、疏水性活性炭上的吸附性能,利用N₂等温吸附实验、X射线光电子能谱实验（XPS）、HAAs等温吸附实验等方法,对几种不同产地的活性炭孔隙结构、表面元素形态结构组成,以及HAAs吸附性能进行了研究,考察了活性炭孔结构及含氧官能团对HAAs吸附性能的影响.活性炭表面含氧官能团对HAAs的吸附性能影响显著,当活性炭表面含氧官能团组成较小时,其HAAs吸附能力较强.