高泥化煤泥水的疏水聚团沉降试验研究

为探寻煤泥水聚团沉降新技术,以季铵盐类药剂为表面活性剂开展了高泥化煤泥水疏水聚团沉降试验研究,考察了药剂用量、动能输入、p H值等因素对高泥化煤泥水疏水聚团沉降的影响规律。结果表明:季铵盐能够改善颗粒表面疏水性,降低颗粒表面电负性,提高煤泥颗粒疏水聚团效果,季铵盐烷基链越长,药剂用量越大,对煤泥颗粒的聚团效果越强;高矿浆浓度煤泥水有利于煤泥颗粒形成疏水聚团;合适的动能输入能增强疏水聚团效果;随着p H值(p H=4~12)增大,沉降速度增大,但上清液透光率有所减小。当煤泥水质量浓度为26 g/L,采用p H=8.6、药剂1831用量3 000 g/t、搅拌强度750 r/min及搅拌时间10 min时煤泥水沉降效果较好,沉降速度达0.83 cm/min,透光率达78.6%。     

细粒白云石疏水聚团的原位研究

采用聚焦光束反射测量仪和颗粒录影显微镜原位观测了-30 μm细粒白云石在脂肪酸类药剂GJBW以及煤油诱导下的疏水聚团尺寸和形貌,考察了GJBW浓度、煤油用量、油滴粒度、pH值和搅拌速度的影响。结果表明,GJBW诱导形成了疏松的支链结构聚团,微米级油滴能显著增大聚团尺寸和强度,形成较紧密的球形结构聚团。搅拌速度较高时聚团有所破坏,但当搅拌速度降低时,聚团可以重构。原位表征能更准确地揭示细颗粒的疏水聚团过程。     

动能输入对高泥化煤泥水疏水聚团的影响

通过对高泥化煤泥水中微细粒进行表面接触角测定、Zeta电位测试、聚团形态观测及疏水聚团沉降试验,考察了动能输入对十八烷基三甲基氯化铵(1831)作用下微细煤泥颗粒疏水聚团的影响规律,并通过扩展的DLVO理论对1831作用前后煤泥水中微细粒间作用势能进行了计算,分析了动能输入条件下高泥化煤泥水疏水聚团的作用机理。结果表明:动能输入有利于促进1831改善煤泥颗粒表面疏水性,增强1831降低颗粒表面电负性的效果;合理的动能输入能够促进煤泥颗粒形成结构紧密的疏水聚团,提高煤泥水疏水聚团沉降效率。势能计算结果进一步证实合理的动能输入是1831作用下煤泥颗粒疏水聚团的必要条件;同时还表明煤泥颗粒在1831作用下形成疏水聚团的主要原因是"吸附电中和"和疏水作用,其中以疏水作用为主导。     

油酸钠作用下磁铁矿与硫化矿物间异相聚团研究

为了采用聚团-磁选的方式回收微细粒级硫化矿物, 研究了油酸钠作用下, 微细粒硫化矿物与磁铁矿之间的异相聚团机理。结果表明, 静电力和疏水力是硫化矿物与磁铁矿颗粒间形成聚团的主要作用力。pH=4.0时, 2种矿物动电位均小于20 mV, 且油酸钠在两种矿物颗粒表面吸附量最大, 矿物颗粒间易发生异相聚团, 人工混合矿聚团-磁选回收率达到最大, 为87%; pH>7.0时, 2种矿物动电位均大于60 mV, 由于磁铁矿表面油酸钠吸附量大幅降低, 疏水力减小, 导致聚团效果变差, 硫化矿回收率显著降低。     

膨胀蛭石表面疏水改性的实验研究

以硬脂酸和硬脂酸钠为表面改性剂,在液相介质中对微波法膨胀的膨胀蛭石进行有机改性。按正交实验,研究了改性剂用量、反应时间和温度对改性样品吸水率的影响,并对表面改性样品进行了FT-IR、活化指数和接触角的测试,确定了最佳改性工艺条件。结果表明,改性剂的疏水基团已经化学偶联到膨胀蛭石的表面,经过硬脂酸改性的样品与水接触角可达60.9°,活化指数为25.51%;而硬脂酸钠改性的样品接触角则达到103.1°,活化指数为74.83%。改性后的膨胀蛭石显示出良好的疏水性。     

纳米碳酸钙合成-改性一体化工艺研究

利用连续鼓泡法在Ca（OH）2-CO2体系中合成了粒径为50～80nm的粒状、方解石型纳米碳酸钙粉体，合成过程中用硬脂酸钠及硬脂酸对纳米碳酸钙进行表面改性处理，实现了合成和表面改性一体化工艺。对合成的纳米碳酸钙改性粉体进行了活化度和吸油率的测定。结果表明．用硬脂酸钠改性的纳米碳酸钙比用硬脂酸改性的分散性、亲油性更好。     

湿煤颗粒聚团碰撞解聚的离散元模拟研究

采用离散元法中的粘结模型模拟湿颗粒聚团中液桥的粘结行为,基于离散元软件EDEM及其二次开发构建了等径小颗粒粘结而成的湿煤聚团模型,对于聚团与柔性筛板的碰撞行为进行模拟,研究了碰撞物理过程中聚团内部各部分粘结破碎的规律,分析了碰撞速度,筛板倾斜角度和聚团的旋转速度对于聚团解聚程度的影响,结果表明粘结的破碎区域首先发生在聚团与筛面的接触区,随后由下而上,由中心向四周扩散。碰撞后聚团的解聚程度随着碰撞速度的增大而增大,随着筛板倾斜角度的增大而减小,增大颗粒的旋转速度,有利于聚团的解聚。     

烷基伯胺作用下煤泥水中粘土颗粒聚团特性及机理研究

为探寻烷基伯胺类疏水改性剂作用下煤泥水中粘土颗粒的聚团特性及机理,构建了烷基伯胺阳离子极性头基甲基伯胺阳离子(CH_6N~+),以煤泥水中主要粘土高岭石和蒙脱石为研究对象,采用密度泛函理论计算方法,对甲基伯胺阳离子在不同粘土层面的吸附机理进行了模拟研究,研究结果表明:甲基伯胺阳离子能够在不同粘土颗粒表面发生稳定吸附,在高岭石(001)面、高岭石■面及蒙脱石(001)面较为稳定构型的吸附能分别为-125.385、-140.96、-299.31 kJ/mol;甲基伯胺阳离子在不同粘土层面的吸附机理主要是静电引力和氢键的共同作用,其中起主导作用的是静电引力作用。通过表面润湿性、Zeta电位、聚团观测、吸附量及聚团沉降试验,对十二烷基伯胺(DDA)作用下高岭石和蒙脱石颗粒的聚团特性进行了试验研究,以验证DFT模拟结果,试验结果表明:十二烷基伯胺在粘土颗粒表面吸附可改善粘土颗粒表面疏水性,降低颗粒表面电负性,促进颗粒形成疏水聚团,进而加速粘土颗粒的聚团沉降。     

微细粒辉钼矿疏水聚团及聚团浮选研究

为了解决微细粒辉钼矿难以通过传统浮选回收的难题,以煤油为添加剂,以聚团粒度与规则度为表征手段,探讨微细粒辉钼矿疏水聚团过程中聚团的形成、破坏和重组形为,并在此基础上研究了聚团对微细粒辉钼矿浮选效果的影响。结果表明：聚团的形成与搅拌速度和煤油用量密切相关;搅拌速度越高,聚团形成越快;煤油用量可以显着提高聚团强度,以承受高应力剪切,煤油用量越高,使得聚团破碎和重组所需要的搅拌速度越大,时间越长;聚团规则度受搅拌速度和煤油用量影响非常明显,搅拌速度越大,煤油用量越大,聚团变得越规则。与常规浮选相比,聚团浮选使得微细粒辉钼矿的上浮率显著提高,聚团浮选效果与疏水聚团过程中搅拌强度紧密相关,搅拌速度越高,达到最大上浮率所需时间越短,添加煤油能够显著提高辉钼矿上浮率。     

硬脂酸钠对重质碳酸钙的干法改性研究

以咸丰重质碳酸钙为原料,硬脂酸钠为改性剂,采用干法改性制备了改性重质碳酸钙。采用正交试验设计探讨了改性温度、改性剂用量、改性时间和搅拌转速对重质碳酸钙改性效果的影响,利用FT-IR、XRD、SEM、Zeta电位对重质碳酸钙进行表征。结果分析表明,当改性温度为70℃,硬脂酸钠用量为咸丰重质碳酸钙质量的1.5%,改性时间为50min,转速为700r/min时,硬脂酸钠改性咸丰重质碳酸钙的活化率为85.6%,改性效果较好。经过硬脂酸钠改性重质碳酸钙的红外光谱在2 850cm~(-1)和2 920cm~(-1)处出现了-CH_2-对称伸缩振动和反对称伸缩振动峰,X-射线特征衍射峰向高角度偏移,Zeta电位从14.1m V提高到30.2m V,粒径较小,说明硬脂酸钠已接枝到重质碳酸钙表面,但改性并未改变碳酸钙晶型,改性重质碳酸钙具有良好的分散性。     

超细滑石粉在水介质中的分散机理研究

研究了超细滑石粉在水介质中的分散行为 ,讨论了超分散剂 PSE系列与传统分散剂对滑石在水介质中的分散行为的影响 ,并通过颗粒间的相互作用能的计算进一步分析了超分散剂PSE系列的作用机理。研究结果表明 :当滑石颗粒表面电位达到 5 0 m V时 ,滑石仍处于明显的团聚状态 ,说明滑石颗粒表面具有的疏水作用能是决定其在水介质中基本分散行为的重要因素 ;A- B嵌段超分散剂 PSE系列对超细滑石粉颗粒的分散效果优于传统的分散剂 ,且不受介质 p H的影响 ,其分散稳定作用实质上是增强了颗粒间的静电排斥作用和空间位阻作用 ,减弱了范德华吸引作用的结果     

微细蒙脱石疏水聚团沉降试验研究

为了提高高泥化煤泥水的沉降效率,以十六烷基三甲基氯化铵和硅烷偶联剂KH-550作为药剂,研究了药剂添加量、搅拌时间、搅拌速度三个因素对微细蒙脱石颗粒疏水聚团沉降的影响。结果表明,采用十六烷基三甲基氯化铵进行的微细蒙脱石颗粒疏水聚团沉降试验最佳条件是药剂用量120 g/m3,搅拌速度500 r/min,搅拌时间5 min;采用硅烷偶联剂KH-550进行的微细蒙脱石颗粒疏水聚团沉降试验最佳条件是药剂用量80 g/m3,搅拌速度500 r/min,搅拌时间5 min。     

腐殖酸钠对石英分散性能影响的机理研究

采用沉降试验、zeta电位、FTIR光谱和颗粒间相互作用分析,研究了介质pH值和腐殖酸钠对石英分散性能的影响及作用机理。结果表明,随着pH值升高,石英在水介质中的分散性随之提高,表面zeta电位随之下降。当pH值为11.5,腐殖酸钠用量为0.5 g/L,进一步提高了石英的分散性,表面zeta电位则下降至-67.5 m V;光谱结果表明,石英谱线在2923 cm-1处出现了-CH2的不对称伸缩振动吸收峰,2855 cm-1处出现了-CH2的对称伸缩振动吸收峰,说明石英与腐殖酸钠发生了物理吸附作用;颗粒间相互作用结果表明,当pH值为11.5,颗粒间双电层排斥能高于范德华吸引能,同时腐殖酸钠增强了石英表面的亲水性,提高了水化膜作用势能。     

微细粒弱磁性矿物极弱磁场复合高分子聚团研究

高分子絮凝一直被认为是微细粒溺磁性矿物选择性聚团的有效方法之一。本研究在高分子絮凝过程中引入有少量磁种参与的极弱磁场磁（种）聚团机制,即极弱磁场复合高分子聚团,明显强化了高分子絮凝作用,在保持良好选择性的同时增强了聚团能力。通过较为深入的显微照相与表面物理化学研究,本文还将介绍这种复合聚团的粒间作用方式模型和能量模型,并揭示复合聚团机理。     

硬脂酸钠对电气石的表面改性及其结构表征

本文以硬脂酸钠为改性剂,对电气石粉体表面改性的工艺条件进行了探讨,试验结果表明,以无水乙醇作溶剂、硬脂酸钠用量为电气石质量的7%、反应温度60℃、反应时间30min时,所得改性电气石显示了优良的疏水性能,通过对改性电气石的结构表征,结果表明硬脂酸钠对电气石的表面改性只改善了电气石的表面疏水性,而没有影响其原有的晶体结构。     

弱磁性矿物颗粒在外磁场中的疏水絮凝

本文讨论了外磁场中弱磁性矿物粒子的疏水絮凝现象，作者称之为复合絮。试验结果表明，它比单一的疏水絮凝和磁絮凝强烈得多，作者对外磁场中诱导菱锰矿疏水颗粒间总作用势能进行了计算，并讨论了外磁场中疏水絮凝的影响因素。计算结果表明，单一的外磁场不能形成强烈絮凝，它可以强化疏水絮凝过程，外磁场的作用在于减小以至消除疏水颗粒间总相互作用势能的能垒，从而使絮团过程更容易产生，这正好与试验结果相吻合。     

非极性油对水中微粒矿物疏水絮凝强化作用的研究

研究了非极性油乳状液对捕收剂吸附诱导疏水的微粒矿物在水中疏水絮凝的强化作用。提出了诱导疏水微粒与非极性油珠相互作用的机理模型和能量数学模型,对微粒菱锰矿与煤油油珠相互作用势能进行了计算。测量了油桥的最大粘着力,获知:由油桥连接的两诱导疏水颗粒所承受的最大外界破坏力比无油桥连接时大50～90倍。提出的非极性油对疏水絮凝强化作用的机理是:油桥连接和油珠在颗粒表面的铺展增大其疏水性。     

煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟

煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂。本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础。     

膨润土复合改性研究

为增加膨润土和有机物的相容性,采用无机金属阳离子,有机阴、阳离子表面活性剂对膨润土进行复合改性,研究了改性剂种类、插层次序对改性效果的影响。X-射线衍射分析表明:阳-阳离子复合改性对层间距的改变不大,先阳离子后阴离子的插层顺序有利于层间距增大(从1.04nm增大到4.14nm),此外还可利用配位作用将二次改性剂引入金属离子一次改性MMT中,使层间距增大。改性机理研究认为:阳离子改性机理为层间离子交换,而阴离子改性机理是改性剂和MMT表面形成了氢键。沉降实验表明复合改性土在有机溶剂中分散能力较一次改性土有所增强。TGA分析表明由复合改性土制备的复合材料具有较高的热稳定性。     

颗粒疏水聚团制备碳酸钙-TiO_2复合颜料实验研究

以通过改性获得表面诱导疏水性的碳酸钙(CaCO_3)和二氧化钛(TiO_2)颗粒为原料,对采用异质颗粒疏水聚团方法制备CaCO_3-TiO_2复合颜料进行了实验研究,对主要影响因素进行了考察和优化,对其性能和结构进行了表征。结果表明,CaCO_3-TiO_2复合颜料具有和钛白粉相当的颜料性能及表面疏水性,含TiO_2 60%复合颜料的遮盖力最高达到钛白粉的93.50%。CaCO_3-TiO_2复合颜料由CaCO_3表面包覆TiO_2为特征复合颗粒所组成,TiO_2在CaCO_3颗粒表面的包覆均匀、致密,二者结合方式为各自表面碳氢链之间的缔合。