由地沟油制备羧酸捕收剂强化低阶煤浮选的研究

由于低阶煤表面含氧官能团的存在，用传统的非极性油捕收剂无法实现低阶煤泥的有效回收。与使用传统柴油捕收剂对比，本文在地沟油醇解为生物柴油的基础上进一步合成含有羧酸官能团的捕收剂来强化低阶煤浮选。通过红外光谱分析、核磁氢谱分析、X射线光电子能谱分析和接触角测定进一步分析了捕收剂促进浮选的机理。分别使用羧酸捕收剂、0^#柴油与生物柴油对某低阶极难浮选煤样进行浮选实验，结果表明，羧酸捕收剂获得的浮选精煤效果最好，比柴油捕收剂，精煤产率提升了14.63%，灰分下降了12.06%。     

AO捕收剂对稀缺难浮煤泥的捕收效果研究

针对稀缺难浮煤浮选效率低的问题,研制了AO捕收剂。利用微量热仪、接触角9n,4定仪、微电泳仪等仪器研究对比了AO捕收剂、煤油、柴油对稀缺难浮煤泥的捕收作用,并进行了煤泥浮选试验。结果表明：AO捕收剂与难浮煤泥作用的润湿热、接触角均大于煤油和柴油;AO捕收剂与煤样作用前后的等电点变化值也大于煤油、柴油与煤样作用的变化值;在浮选精煤灰分大致相同的情况下,选用AO捕收剂后,开滦煤样和双鸭山煤样的浮选精煤产率、浮选完善指标、可燃体回收率均高于煤油、柴油与煤样作用后的平均值,表明AO捕收剂的浮选效果高于柴油和煤油。     

调浆对低阶煤浮选的影响及其机理研究

为了研究调浆对低阶煤浮选的作用，以低阶煤为原料，研究了调浆转速和时间对低阶煤浮选的影响。通过傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱分析和接触角测定仪分析了调浆前后煤泥表面性质的变化。结果表明，调浆显著提高了低阶煤的浮选效果，随着调浆转速和时间的增加，精煤产率和可燃体回收率逐渐增加。当柴油用量为7 kg/t、调浆转速为2400 r/min、调浆时间为1 min时，精煤可燃体回收率和浮选完善指标达到最大值。煤样表面的接触角随着调浆转速的增加逐渐增加，但调浆转速过高时，煤样表面接触角略有降低。与调浆前的煤样相比，调浆后煤样表面的碳含量增加，C—C/C—H官能团含量增加，C—O官能团含量降低，煤样表面疏水性增加。强搅拌调浆有利于减少低阶煤表面含氧官能团，提高非极性油的分散程度，增加捕收剂与煤颗粒的碰撞概率，但搅拌转速过高时，高强度的剪切作用可能会使吸附在煤颗粒表面的药剂脱附，降低调浆和浮选效果。     

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％.     

低温热解对低阶煤表面疏水性的影响机制及半焦可浮性分析

低阶煤泥表面疏水性差,难以通过常规浮选实现高效分选提质。此外,低阶煤与氧气反应活性高,易发生自燃,但由于煤层或煤堆内部氧气含量低,其主要还是以受高温烘烤作用(类似于低温热解环境氛围)为主,而低温热解转化已逐渐成为低阶煤高效利用的途径之一。因此,探究低温热解对低阶煤表面疏水性的影响,并揭示热解固体产物半焦的可浮性变化规律,对低阶煤的高效合理利用具有指导意义。以不黏煤为研究对象,采用热重分析仪(TGA)描绘煤样热解过程中的失重特性;气相/液相色谱(GC/LC)检测热解过程中挥发性产物的组成;X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)表征热解前后煤样表面官能团和微观形貌的变化规律;诱导时间测定仪和单元浮选试验分析煤样热解前后疏水性和可浮性的变化情况。结果表明:煤样经低温热解后失重明显,大量挥发性组分(氢气、甲烷等气态产物,苯酚为主的液态产物)逸出,直接导致煤表面亲水性含氧官能团含量相对减少,疏水性官能团含量相对增加;热解半焦表面孔隙、裂痕显著增加,粗糙度增大;与原煤相比,热解半焦诱导时间显著缩短,浮选产率明显增高。低温热解增强了不黏煤表面的疏水性,提升了浮选回收率,从而促进了低阶煤"低温热解转化-半焦浮选提质"联合工艺的发展。     

用烷醇酰胺浮选回收红柳煤的研究

针对细粒低阶煤亲水性强、常规捕收剂浮选回收难等问题,采用极性烷醇酰胺6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)为捕收剂,研究了其对红柳低阶煤的浮选性能,并就其作用机理,采用接触角、表面能、润湿热和XPS进行了分析。结果表明,随着捕收剂用量的增加,精煤产率先增加后降低,而精煤灰分持续增加,适当的捕收剂用量可以有效的回收低阶煤。经捕收剂处理后,煤与水的接触角随着药剂用量的增加先增大后减小,极性成分占比先降低后升高。适当的捕收剂用量可以显著降低煤-水润湿热,进而提高煤表面疏水性,而随着药量的增加,药剂的烷烃链分子之间通过疏水作用力相互吸引,致使极性头基朝外或者形成胶束,降低了煤颗粒表面的疏水性。XPS表明,烷醇酰胺6501的极性头基与煤表面的含氧基团作用,烷烃链遮蔽煤表面的含氧官能团,从而提高了煤泥的疏水性。     

羧酸对低阶煤泥浮选的促进作用研究

低阶煤表面含氧量高，表面疏水性差，柴油难以在煤表面高效吸附，药剂消耗量大，浮选效果不理想。将柴油与羧酸类的油酸、月桂酸、正癸酸、正辛酸复配对大同侏罗纪低阶煤进行浮选实验，基于煤样的表面性质对复配药剂的作用机理进行研究。结果表明：除正辛酸外，油酸、月桂酸、正癸酸的加入均会有效提高实验的浮选效果，油酸、月桂酸的提升效果最明显，相比于单独使用柴油在达到同等的浮选效果时节油率可达50%。此外油酸、月桂酸的加入可有效增加煤样表面的接触角，使煤样更疏水，正癸酸的效果弱于油酸与月桂酸。10%质量分数的四种羧酸与柴油的复配药剂中以油酸的复配药剂在矿浆中的分散粒径最小，月桂酸次之；且通过XPS分析，发现油酸的加入可有效增加煤样的C-C,C-H疏水性含氧官能团，降低C-O亲水性含氧官能团。药剂的分散性有效改善以及药剂作用后煤样的亲水性减弱，疏水性增强使浮选效果得到提升。     

低阶煤浮选捕收剂及其作用机理研究进展

低阶煤约占我国主体能源煤炭的57%,其洁净高效加工利用对煤炭行业落实国家“双碳”目标具有重要意义。浮选是处理细粒(-0.5 mm)低阶煤最为有效的方法。但因低阶煤天然可浮性差、浮选捕收剂消耗量大等难题,其工业化至今未能实现。为了降低低阶煤浮选捕收剂消耗量,提高其浮选性能,综述了非离子型、离子型和复配型表面活性剂类捕收剂,探讨并总结了其与煤表面的作用机理。表面活性剂类捕收剂主要通过氢键作用、静电吸附等与煤粒表面作用。非离子表面活性剂类捕收剂中苯环的存在有助于其极性基团中极性氧原子在低阶煤表面的吸附;离子表面活性剂类捕收剂对煤表面酚羟基的掩蔽作用强于羧基;复配表面活性剂类捕收剂的吸附是由表面活性剂与煤表面之间的静电与氢键作用、药剂长链对煤表面极性基团的覆盖作用、不同捕收剂之间的协同作用共同实现的。捕收剂的乳化有助于提高药剂的分散效果,复配表面活性剂形成的活性油泡可作用于煤表面的特定部位(疏水和亲水位点),明显提高药剂的选择性和黏附强度,降低低阶煤浮选药剂消耗量。     

煤泥浮选过程强化之三——低阶/氧化煤浮选界面强化篇

低阶/氧化煤由于其表面孔隙发达、含氧官能团多,导致浮选捕收剂消耗量极大、效率低下,而界面强化是提高其分选效率的重要途径。从低阶/氧化煤表面含氧官能团与捕收剂的相互作用出发,开发一种新型的极性复配捕收剂,探索了极性复配捕收剂和孔隙机械压缩对低阶/氧化煤浮选界面强化的影响,并进行了浮选动力学试验验证;借助机械热压机对难浮煤进行处理,采用XPS光电子能谱、压汞仪及比表面积测试仪(BET)和红外光谱仪检测热压前后褐煤表面性质的变化,并运用Van Oss-Chaudhury-Good理论计算了煤样的表面自由能,探明了机械热压对褐煤表面物理化学结构的影响。机械热压过程对褐煤表面疏水性改善及浮选界面强化具有一定的借鉴意义。     

月桂酸二乙醇酰胺对长焰煤浮选促进作用的研究

为了探索月桂酸二乙醇酰胺对低阶煤浮选的促进效果,以长焰煤为试验煤样,研究了月桂酸二乙醇酰胺添加量对长焰煤浮选的促进作用。试验结果表明,月桂酸二乙醇酰胺通过酰胺基—CONR2吸附在含氧官能团上,增加了煤粒表面的疏水性,提高了精煤产率和浮选完善指标,当月桂酸二乙醇酰胺与柴油捕收剂配制量比为1∶15时,促进效果最佳。     

低阶煤煤泥油泡浮选技术研究

采用烃类油蒸发制造油气,将油气通入浮选柱气泡发生器的吸气口,生成油泡。对低阶煤煤泥进行油泡柱浮选试验,试验结果表明:油泡对低阶煤煤泥具有强捕收能力与高选择性,分选指标较好。将油泡浮选技术用于工业浮选柱分选,可有效降低浮选捕收剂用量,浮选泡沫层稳定,分选指标好。油泡浮选技术在低阶煤煤泥浮选提质中的应用,为低阶煤煤泥的资源化利用探索出一条新的途径。     

纳米煤制备及其改善煤泥浮选的机理研究

为了探究普通浮选药剂里加入纳米级煤对煤泥浮选的影响,采用冷冻研磨的方法制备了纳米级超纯煤,并对其表面特性进行了分析.在煤浮选捕收剂正十二烷中加入纳米煤,制备液固混合浮选捕收剂用于煤泥浮选.通过X射线光电子能谱(XPS)结合润湿性分析表明,纳米煤颗粒主要以C元素为主,表面官能团以疏水性基团C-C和C=C为主,具有极强的疏水性.研究了正十二烷和纳米煤—正十二烷混合捕收剂对煤泥浮选的效果,并且通过扫描电子显微镜(SEM)对2种捕收剂作用后的精煤颗粒表面形貌进行分析表征.结果 表明使用纳米煤-正十二烷混配的新型捕收剂得到的精煤颗粒表面微纳颗粒显著增加,说明纳米煤颗粒在浮选过程中能够粘附于煤颗粒表面,从而增强煤的疏水性,并且增加了煤表面的固体凸起点.在浮选过程中,当气泡粘附煤颗粒时,这些微纳颗粒能够加速水化膜的破裂,促进煤颗粒和气泡的黏附效率,提高煤泥浮选效率.     

基于试验和分子模拟的页岩油用于浮选褐煤的可行性研究

为探究页岩油对褐煤浮选的可行性,利用气相色谱质谱测试、煤泥浮选试验、X射线光电子能谱和分子模拟方法,分别测试了页岩油的化学成分,考察了褐煤浮选行为和页岩油、煤油预处理对煤粒表面官能团的影响,探究了分子尺度的煤-油-水体系结构特征。结果表明:烷烃、烯烃是页岩油的主要化学成分,烷烃多以碳数12—22的形式存在;页岩油可通过覆盖褐煤表面的亲水性含氧官能团,提高C—C/C—H的相对含量;无论采用何种浓度,页岩油对褐煤的浮选效果始终显著强于煤油。分析认为,页岩油的吸附覆盖了褐煤表面部分孔隙,可降低褐煤表面粗糙度,抑制水分子在煤表面的布展,因此页岩油可作为褐煤浮选的高效捕收剂。     

新型乳化浮选药剂在煤泥浮选中的应用

利用一种自主开发的新型乳化剂乳化柴油,并将其作为捕收剂进行了浮选试验,试验结果表明,这种乳化剂是一种良好的浮选助剂,用其乳化柴油不仅稳定性好,浮选油耗少,而且显著改善煤泥的浮选效果。     

气肥煤浮选降灰试验研究

为考察山东济北矿区气肥煤煤泥降灰的可行性,分别以柴油和仲辛醇(分析纯)为浮选药剂,采用拓展化浮选试验的方法,重新设计浮选流程,对煤泥进行了粗选试验和一次精选试验。试验结果表明:最佳浮选药剂用量为1.0 kg/t、药剂比为5:1,矿浆浓度为80 g/L、撹拌速度为1800 r/min,精选多次刮泡条件下,时间累计在150 s之内,精煤累计产率为73.95%,累计灰分为8.47%,符合生产指标。此外,根据试验数据做出精煤产率-灰分非线性曲线,得到了多项拟合公式,为今后的气肥煤煤泥的浮选降灰提供一定的指导作用。     

细粒氧化煤表面性质表征与浮选预处理技术研究进展

氧化作用使煤粒表面含氧官能团数量增加,疏水性变差,浮选回收效果降低,而我国氧化煤资源量大,对其分选与利用进行研究具有重要意义。氧化层阻碍了药剂分子和气泡与煤泥疏水部分的有效接触,是细粒氧化煤可浮性降低的主要原因,浮选前对氧化层进行疏水化预处理,成为改善其浮性的主要手段和研究热点。文章对国内外氧化煤表面含氧官能团辨别和定量表征方法进行了总结,对表面疏水化预处理改性技术展开综述。分析表明,红外光谱、拉曼光谱和X射线电子能谱等材料表面分析方法,能够得到含氧官能团不同层面的信息,已经被相关学者广泛应用;研磨、高强度高浓度调浆和超声处理等合适的预处理技术能够实现细粒氧化煤的表面疏水改性。但是,不同的测定和预处理方法均有自身的局限性,研究和工程人员需要根据物料性质、研究目的和可行性等多方面进行选择以及综合运用。     

动力煤反浮选试验研究

针对亚烟煤煤泥反浮选过程中阳离子捕收剂耗量大的缺陷，自制DTAC(十二烷基三甲基氯化铵)/脂肪酸(正辛酸、正癸酸、月桂酸、十四酸、十六酸)复配型捕收剂替代传统阳离子捕收剂DTAC。研究了各复配型捕收剂的界面性质，并通过单元浮选试验对DTAC和复配型捕收剂浮选性能进行了比较。表面张力测试和捕收剂在气泡表面的吸附量测试表明复配型捕收剂具有更高的表面活性且更容易吸附在气液界面；复配型捕收剂具有更强的捕收能力且随着复配捕收剂中脂肪酸碳链长度的变化而变化；分别采用DTAC和复配捕收剂进行浮选试验。试验结果表明，当C12(DTAC/十二酸)型复配型捕收剂用量为1.66 kg/t(不考虑脂肪酸)时，浮选指标与单独使用3.32 kg/t的 DTAC时相近，降低了约50%DTAC耗量，大大降低了浮选成本。     

复配起泡剂强化低阶煤浮选的试验研究

为了探究复配起泡剂对低阶煤浮选的强化效果,选取正戊醇、MIBC、仲辛醇和聚乙二醇(PEG)进行浮选动力学试验,通过表面张力和泡沫稳定性试验,揭示了复配起泡剂强化低阶煤浮选的作用机理。浮选结果表明:起泡剂单独使用时,PEG浮选精煤产率最高,浮选速率最快,正戊醇浮选效果最差;三种短链醇和PEG复配后,浮选精煤产率随着复配药剂中PEG含量的增加而增加,显著高于短链醇单独使用,其中正戊醇和PEG复配后浮选效果最好。通过测试不同起泡剂表面张力和泡沫稳定性可知,复配起泡剂表面张力更接近于PEG,表明混合溶液中PEG的性能占主导;正戊醇和PEG复配后降低表面张力的能力最强,起泡能力和泡沫稳定性最好,这是由于长链与短链协同吸附,在气-液界面形成了紧密结合的吸附层,增强了Gibbs-Ma-rangoni效应,从而提高了泡沫稳定性。