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。     

复配捕收剂对龙王沟长焰煤的浮选强化试验研究

采用传统捕收剂对龙王沟长焰煤煤泥进行浮选,药剂用量大、分选效果差,为了解决此问题,探究了表面活性剂与传统捕收剂复配对此低阶煤浮选的强化效果。结果显示:非离子型表面活性剂Span80可以增加煤泥表面疏水官能团数量,遮蔽部分含氧官能团,十二烷与其复配后捕收剂用量大幅减少,精煤产率显著提高,当该药剂用量为6kg/t时,精煤产率和浮选完善度达到最大,分别为80.76%和37.03%,最大可燃体回收率由柴油的54.41%提高至复配药剂的92.01%,经典一级动力学模型拟合结果显示浮选速率常数从柴油的0.85s~(-1)变为复合药剂的1.49s~(-1)。说明在龙王沟长焰煤浮选体系中,非离子型表面活性剂Span80与捕收剂复配有效改善了煤泥表面的疏水性,增加了药剂的选择性和捕收性,强化了低阶煤的浮选提质效果。     

新型复配捕收剂强化低阶煤泥浮选机理研究

为了探究捕收剂与低阶煤泥表面相互作用机理,利用工业分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜 能谱(SEMＧEDS)、表面张力仪、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段探明低阶煤及捕收剂性质,采用动态接触角、X 射线光电子能谱(XPS)测试分析等手段表征低阶煤与捕收剂作用机理,并通过煤泥浮选试验比较了柴油、地沟油、花生油、复配药剂 DH３２等对低阶煤的浮选效果.结果表明,在同等药剂用量下,地沟油与花生油的浮选效果明显优于传统烃类油捕收剂柴油,研究发现,复配药剂 DH３２可以进一步提高精煤可燃体回收率,由于相较柴油 DH３２含有大量含氧官能团,易与低阶煤分子表面的极性位点产生静电和氢键键合作用,使煤样表面附着大量疏水基团(C—C/C—H),大幅增强煤样疏水性,从而达到更好的浮选效果.     

正十二酸对朔州低阶煤泥浮选的促进作用研究

低阶煤表面含氧官能团多、疏水性差,常规烃类油捕收剂很难吸附到低阶煤表面,导致浮选效果差。以正十二酸和柴油按照一定比例配制复配药剂,以其作为捕收剂,对朔州某选煤厂低阶煤进行浮选试验,并探究了复配药剂的作用机理。研究结果表明,正十二酸和柴油复配,可改善柴油在矿浆中的分散性、提高煤泥颗粒的疏水性,对低阶煤浮选有显著的促进作用。复配药剂中正十二酸质量分数为25%时,精煤产率从柴油单独作用时的22.80%增加到61.66%,可燃体回收率和浮选完善度大幅度增加,浮选效果明显改善。     

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。     

基于高速动态的颗粒气泡脱附过程动力学研究

通过颗粒气泡脱附高速动态测试系统,研究了颗粒气泡脱附过程动力学。运用Image-Pro Plus图像处理软件测量颗粒气泡间接触角、三相润湿周边,计算颗粒气泡间毛细黏附力随颗粒运动时间的变化。结果表明：颗粒从气泡表面脱附主要分为气泡拉伸变形接触角增大和气泡滑动三相润湿周边减小两个阶段。气泡拉伸阶段,三相润湿周边固定在颗粒表面,接触角由平衡接触角增大到前进接触角;气泡滑动阶段,接触角保持不变,三相润湿周边滑动减小。毛细黏附力在气泡脱附过程中随接触角增大而增大,随三相润湿周边滑动而减小,当外力超过颗粒气泡间临界黏附力时,颗粒从气泡表面脱附。     

复配药剂强化低阶煤浮选的试验研究

针对低阶煤浮选困难的问题,以复配药剂配比、捕收剂用量和起泡剂用量为影响因子,利用Design Expert 8.0软件进行响应曲面法优化试验设计及数据分析,研究了不同复配捕收剂对浮选效果的影响。结果表明：捕收剂和起泡剂用量对浮选效果影响显著,在复配药剂-Span80质量分数为20%、捕收剂用量为3 600 g/t、起泡剂用量为770 g/t条件下,浮选精煤产率为83.06%,精煤灰分为11.62%,尾煤灰分为67.99%,精煤可燃体回收率达到93.12%,较未采用复配药剂时的浮选效果显著提高。通过对药剂作用前后试样的XPS测试结果和接触角变化情况进行分析,认为复配药剂的加入,可减少煤表面含氧官能团数量,增大接触角,提高疏水性,从而促进煤样与煤油的作用,提高浮选效果。     

DTAB 对石英-气泡间相互作用力的影响研究

为了研究(十二烷基三甲基溴化铵)DTAB 对石英-气泡间相互作用的 影响,采用黏附/脱附测试系统、接 触角测量仪和表面张力仪对 DTAB 体系下亲水性石英玻璃基板与气泡间相 互作用力、表面接触角以及溶液表面张力 进行了测量。 结果表明:在 DTAB 体系中,石英玻璃基板与气泡间的黏附力 /脱附力随着 DTAB 浓度的增加先增加后 减小,在 DTAB 浓度为 1 mmol/L 时,脱附力达到最大,为 129. 9 μN; 石英玻璃基板表面接触角也呈现类似的变化规 律,在 DTAB 浓度为 4 mmol/L 时,接触角达到最大,为 51. 8°,较石英 玻璃基板与气泡间黏附力/脱附力而言,接触角的 变化具有一定的滞后性。 这是由于黏附力/脱附力受石英玻璃基板表面 接触角和表面张力协同支配,在 DTAB 存在体 系下,当接触角达到最大时,溶液表面张力已下降至 35. 95 mN/m,导致 石英玻璃基板与气泡间黏附力/脱附力提前出 现下降趋势。 进一步用浮选动力学试验加以验证,浮选结果表明,当浮选体 系中加入 1 mmol/L DTAB 时可以获得精 矿产率为 97. 10%的指标。 浮选结果与黏附力/脱附力曲线得到的结果 保持一致。     

基于紫外活化的柴油强化低阶煤浮选动力学

常规传统烃油类捕收剂活性低,难以实现低阶煤浮选提质,采用紫外线对柴油进行活化处理,系统研究了捕收剂用量与紫外活化时间对低阶煤浮选动力学的影响规律,并使用经典一级动力学模型、一级矩阵分布模型、经典二级动力学模型、二级矩阵分布模型、全粒级混合反应模型与改进气固黏附模型6种浮选动力学模型对浮选试验结果进行拟合分析。结果表明:增加紫外活化时间,可大幅度提高精煤可燃体回收率,以紫外活化时间为12 h为例,当捕收剂用量为2,4,6和8 kg/t时,可燃体回收率相对于未活化时分别提高了39.9%,45.4%,43.2%和39.0%;同时,发现紫外活化药剂可降低精煤灰分,增强浮选选择性。由气相色谱质谱联用(GC-MS)测试图可知,紫外活化处理,显著增加了柴油中的羧基、羟基、羰基等含氧官能团数量,其中醇类物质增加最多,含氧物质增强柴油的电负性与极性,可使捕收剂分子通过氢键吸附于低阶煤表面亲水位点,增强低阶煤表面疏水性;同时柴油中非极性物质烷烃、烯烃优先与煤表面非极性位点吸附,2者作用于煤粒不同位点,协同提高精煤回收率。随着紫外活化时间的延长,浮选速率常数增大,反应速率加快(2 min后回收率趋于饱和)。...     

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...     

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。     

低阶煤浮选过程中的油泡界面特性研究

低阶煤表面氧官能团极其丰富,在浮选溶液中易与水分子间形成氢键,其表面易被水化膜覆盖。故低阶浮选产率低,捕收剂消耗量大,很难实现工业化应用。而低阶煤-油泡浮选技术大幅度降低了浮选药剂消耗量,减少了浮沉药剂成本,为低阶煤浮选工业化应用开辟了新的研究方向。通过XPS分析和高速摄像技术对长焰煤颗粒表面性质、颗粒在单个油泡表面滑移速度和单个油泡在溶液中的上升末速度进行了研究,结果表明：在十二烷基盐酸盐(DAH)溶液中的长焰煤颗粒在油泡表面的滑动角速度大于在去离子水溶液中颗粒在气泡表面的滑动角速度,这表明油泡表面疏水性强于气泡;而在去离子水或DAH表面活性剂溶液中,油泡运动末速度均明显低于气泡运动末速度,说明浮选过程中要增加机械搅拌强度,以提高低阶煤颗粒-油泡间的矿化效率。     

基于微气泡残留的疏水性颗粒—气泡脱附新机制研究

脱附是导致粗颗粒浮选回收率低的重要原因。为了探究疏水性颗粒-气泡间脱附行为机理,利用自 制的浮选颗粒-气泡脱附测试系统对不同疏水性颗粒的脱附过程进行观测,借助 Image-Pro Plus 图像处理软件对颗 粒-气泡间接触角、三相润湿周边变化进行测量。结果表明：颗粒脱附过程中接触角并非保持不变,而是存在明显 的接触角滞后,接触角为 67.0°、83.9°和 98.7°的 3 种疏水性颗粒在达到前进接触角 106.7°、119.3°和 128.3°后三相润 湿周边开始滑动收缩。区别于传统三相润湿周边滑动脱附机制,发现在三相润湿周边滑动阶段为了保证颗粒前进 接触角不变,不可避免地会在颗粒表面形成反向毛细颈部,且反向毛细颈部处曲率随着三相润湿周边的收缩而快 速增加,并最终在拉普拉斯压力作用下发生断裂脱附,在颗粒表面留下微气泡。同时由于三相润湿周边滑移速度 随着颗粒疏水性的增加而降低,因此反向毛细颈部处曲率增加速率随颗粒疏水性的增加而增加,导致最终颗粒表 面残留微气泡大小也随颗粒疏水性的增加而增加。     

低阶煤煤泥浮选试验研究

为了解决低阶煤可浮性差的问题,采用新型复配药剂FO1、FO_2、FO3及柴油作为捕收剂,分别在浮选机和浮选柱上进行对比试验,简要分析了浮选柱深度降灰的机理。结果表明,新型高效FO系列药剂可以显著降低药耗量,精煤产率较高;旋流-静态微泡浮选柱作为分选设备较浮选机可以获得低灰精煤,其在煤泥深度脱灰方面有着很大的优势。     

炭黑-烃类油捕收剂强化炼焦煤浮选效果的机理研究

针对常规浮选药剂(如柴油、煤油等)难以实现难浮煤泥的高效浮选回收问题,以难浮炼焦煤泥为研究对象,基于炭黑颗粒的超疏水特性,将炭黑颗粒与正十二烷按1 g∶150 m L的比例混合配制成炭黑-正十二烷新型捕收剂,对比分析正十二烷和新型捕收剂对炼焦煤泥的浮选效果。采用X射线光电子能谱(XPS)和接触角测定仪对炭黑颗粒的表面疏水性进行测定,采用扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)分别对2种捕收剂作用前后煤表面颗粒形貌和元素进行表征。结果表明:炭黑颗粒主要含碳,表面官能团以C—C和CC为主,接触角达136°,极其疏水;新型捕收剂作用后的煤表面吸附有较多的纳微颗粒,且其表面碳元素含量显著高于正十二烷作用后的煤表面,表明炭黑颗粒可吸附于煤表面。炭黑-正十二烷的混合物作为捕收剂,不但增加了煤表面的疏水性,且炭黑颗粒吸附于煤表面可以增加煤表面的固体凸起点,从而在气泡-煤粒粘附过程中加速水化膜的破裂,促进煤粒-气泡粘附效率,提高难浮煤的浮选回收效果。     

新型煤用捕收剂PCF捕收性能试验研究

为改善煤泥浮选效果,降低煤泥浮选药剂消耗量,采用浮选药剂实验室对比试验的方法,对新型煤用捕收剂PCF的捕收性能、用量及浮选速度进行了试验。结果表明:采用PCF作为捕收剂,与煤油和柴油相比,在精煤灰分相近条件下可使浮选药剂耗量降低45.45%~60.45%,精煤产率提高1.65%~4.34%,尾煤灰分提高1.50%~1.66%,可燃体回收率提高1.95%~4.95%;在相同的药剂用量条件下可使精煤产率提高13.25%~23.61%,可燃体回收率提高13.95%~26.59%,且浮选速度快,故PCF可作为高效捕收剂推广使用。     

复配-等离子体协同制备低阶煤捕收剂

浮选药剂是实现低阶煤高效浮选的关键。以传统药剂为基础进行化学改性制备低阶煤高效捕收剂是近期的研究热点。等离子体处理具有反应时间短、环境友好、效率高的优点,工业化前景广阔,但在处理单一成分捕收剂存在着药剂消耗较高的问题。基于此,提出以常规浮选药剂为基础,采用复配-等离子联合的方法制备出了低阶煤新型捕收剂。以我国典型动力煤为研究对象,采用浮选试验、GC-MS、XPS、FTIR、量子化学计算研究了新型浮选药剂的浮选效果、化学结构及与煤泥的作用机理。结果表明：以十二烷与仲辛醇80∶20质量比复配,采用等离子体处理10 min制备的新型捕收剂时,在用量2.5 kg/t的条件下获得了精煤产率、可燃体回收率分别为55.32%、64.81%的良好指标,较处理前精煤产率提升了15%,药剂用量降低了50%以上。常规复配浮选药剂在等离子作用下发生直接氧化、产生烷烃自由基、交联等一系列复杂化学反应,生成由药剂原始成分,十二醇、酮,长链含氧基团有机物组成的复杂混合物。长链含氧有机物与煤泥表面吸附能在54 kJ/mol以上,能有效覆盖于低阶煤亲水位点,显著改善了药剂的捕收性能。吸附药剂后,煤泥表面C—C/C—H含...     

湍流场中浮选颗粒-气泡脱附行为的尺寸效应研究

湍流诱发浮选颗粒-气泡脱附已达成广泛共识,但湍流场中颗粒的脱附行为机制仍未明晰。传统离心脱附理论认为当颗粒所受离心力大于毛细力时颗粒从气泡表面脱附,忽略了颗粒重力对浮选颗粒-气泡间稳定性的影响,且未考虑不同尺寸颗粒间的脱附行为差异。采用自制的微流体通道湍流槽探索了湍流涡中不同尺寸颗粒的脱附行为,运用Image-Pro Plus图像处理软件对颗粒脱附过程的动力学参数进行测量分析。结果表明,粗颗粒(2.0 mm)质量大,颗粒在气絮体升浮阶段发生直接脱附;而中颗粒(1.0 mm)和细颗粒(0.5 mm)质量小,气泡会带动颗粒由湍流槽底部向湍流涡中心旋转迁移,同时颗粒在气泡表面高速旋转发生离心脱附。此外,颗粒稳定性分析表明传统邦德(B_O^*)模型并不能对湍流场中的颗粒-气泡气絮体稳定性进行准确判断,颗粒易受湍流涡加速或气泡振荡的影响,导致颗粒脱附时邦德数在1左右波动。     

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%。     

微纳米气泡对典型细粒氧化矿物浮选的影响及机理

细粒浮选是一直以来困扰选矿工作者的一大难题,其研究热度与日俱增。针对典型的细粒氧化矿单 矿物锡石、黑钨、白钨、石英,采用微纳米气泡浮选法,拟通过引入微纳米气泡及控制固气界面性质强化细粒矿物的 浮选效果,找出气泡性质与细粒矿物浮选行为间的联系,并探讨其机理。结果表明,经微纳米气泡溶液预处理的细 粒矿物浮选回收率提高明显,四种矿物的回收率均有不同程度的提高（5~15 个百分点）;同时,相比传统浮选,适当 降低微纳米气泡浮选的捕收剂浓度也能获得相近甚至更好的回收效果。沉降试验表明微纳米气泡可使细粒矿物 发生团聚,体积增大,导致颗粒与气泡的碰撞概率提高。接触角及诱导时间测试结果表明微纳米气泡可增大矿物 表面的润湿性,经微纳米气泡溶液处理后的矿物表面接触角明显增大,且气泡与矿物的黏附成功概率也更高。这 一结果对通过控制微纳米气泡行为、强化细粒矿物浮选效果、降低药剂用量具有重要意义。