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。     

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。     

氧化/低阶煤浮选药剂研究进展及还原浮选的可行性

随着我国优质煤炭资源储量日益减少,氧化/低阶煤的提质加工与综合利用势在必行。氧化/低阶煤难浮的主要原因是煤表面的氧化。氧化/低阶煤表面的含氧官能团极易与水分子形成氢键,使疏水有机质被水化层覆盖,降低煤泥的可浮性。通过改善药剂制度、选择浮选方式,或对煤样进行预处理等,可以改善氧化/低阶煤难浮的问题。合适的浮选药剂能明显改善煤表面疏水性,提高煤泥浮选效率。相较于传统药剂,还原剂能够将含氧官能团还原为烃类。使用还原剂还原氧化/低阶煤表面的含氧官能团,理论上能根本解决氧化层问题,有效地提高浮选效率,此方法具有很大的应用潜力和广阔的应用前景,值得深入研究。     

新型复合捕收剂强化细粒低阶煤浮选机理研究

低阶煤表面含有丰富的含氧官能团且孔隙发达,用传统非极性烃类油浮选低阶煤时药剂耗量大、可燃体回收率低,针对此问题,将柴油、脂肪酸及其酯类化合物按照一定比例复配,制备了一种新型复合药剂(DK1),并考察了其对低阶煤浮选的效果。通过接触角测量、诱导时间分析以及颗粒-气泡间临界脱附力测量等方法,揭示了新型复合捕收剂强化低阶煤浮选机理。结果表明：同等药剂用量下,DK1可燃体回收率是柴油的2～4倍,同时精煤灰分普遍低于柴油1～4个百分点。新型复合捕收剂处理过后的煤样接触角更大,诱导时间明显缩短至10 ms以内,颗粒-气泡间跳入黏附力、临界脱附力的作用程及其大小均有不同程度增加。DK1的柴油与活性物质产生协同作用,有效覆盖低阶煤表面,显著提高了低阶煤的可浮性,降低了药耗,DK1药剂用量仅为柴油的1/8。     

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。     

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。     

低阶煤浮选颗粒间黏附作用研究

由于低阶煤表面被丰富的含氧官能团覆盖且内外表面 孔隙发达,因此其浮选过程药剂消耗量大.为了探究低阶煤 浮选过程中不同类型矿物颗粒罩盖对其浮选行为的影响,通 过激光粒度和电动电位测试手段对４种矿物颗粒及浮选精 煤表面电位进行了分析.浮选试验过程中选取了石英、高岭 石、蒙脱石及伊利石４种矿物.试验研究结果表明,矿物在 低混入比例下,蒙脱石晶格上的正电荷在低阶煤表面产生罩 盖,从而改善低阶煤浮选效果;而在中高混入比例下,４种矿 物严重抑制了低阶煤的浮选精煤产率;在高混入比例下,石 英砂对低阶煤浮选的抑制最为严重,主要是由于石英砂在浮 选过程中的机械夹带量最大.矿物颗粒在低阶煤表面的罩 盖行为对其浮选效果产生不利的影响     

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...     

低阶煤泥浮选的研究

用现代浮选理论对低阶煤难浮问题进行了探讨，通过对次烟煤和风化煤表面性质的分析，提出改善低阶煤的浮选效果的措施，这些措施主要包括低阶煤的表面改性和浮选机性能的改进。实验室试验和工业应用的结果表明，这些措施大大地改善了低阶煤的浮选效果，浮精产率提高16％～33％，浮精灰分降低0．3％～0．7％；对于风化煤泥浮选，其浮选完善指标达51％。     

润湿性调控界面纳米气泡生成及其对亲水性颗粒浮选的促进

浮选体系中纳米气泡的引入可以有效提高微细粒矿物特别是疏水性矿物的浮选效果,而如何利用纳米气泡提高亲水性矿物的浮选效果是一个难题。以氧化石墨代表亲水性颗粒,采用原子力显微镜(AFM)直接进行纳米气泡形貌表征,通过十二烷基醇聚氧乙烯醚(AEO-15)对石墨表面进行润湿性调控,利用温差法生成界面纳米气泡,对比分析石墨经氧化、表面活性剂吸附等润湿性调控后其表面生成的界面纳米气泡形貌、数量等差异;同时通过浮选试验验证润湿性调控界面纳米气泡的生成对浮选的影响。研究结果表明：界面纳米气泡的产生与颗粒表面亲疏水性密切相关,与其形貌高度无关。相较于亲水性的氧化石墨,经表面活性剂吸附后,其表面可以产生更加密集且均一的界面纳米气泡。此外,纳米气泡的引入可以明显提高亲水性氧化石墨的浮选回收率。研究成果提供了一种亲水性颗粒表面生成界面纳米气泡的方法,对低阶煤、氧化煤等其他亲水性颗粒的浮选强化具有一定的指导意义。     

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。     

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。     

煤泥浮选过程强化之二——低阶/氧化煤难浮机理探讨篇

为探明低阶/氧化煤的难浮机理,对典型低阶/氧化煤样品进行了粒度、密度、红外、XPS等分析,借助Washburn动态法对煤表面自由能进行了计算,使用界面极性相互作用理论对煤-水、煤-药剂及煤-水-烃油药剂相互作用能进行了计算,并借助AFM对烃油药剂分子与难浮煤表面相互作用力进行测试,在微纳尺度下验证了热力学计算结果。结果表明,低阶/氧化煤表面的极性基团是制约其难浮的关键因素,捕收剂中的极性基团可与低阶/氧化煤表面形成引力作用,强化药剂分子与煤表面分子的相互作用,是改善低阶/氧化煤浮选过程的有效途径之一。     

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。     

低阶煤浮选研究现状及分析

低阶煤在我国的储量较大、煤质差。随着石化能源的日益减少,加强低阶煤的开发利用,如实现低阶细粒煤的有效分选,扩大利用途径和提高利用效率,对解决能源危机意义深远。针对低阶煤泥分选难题,阐述了低阶煤的分子结构,表面性质与可浮性,浮选方法及理论的研究现状,得知低阶煤变质程度低,表面含有大量的含氧官能团,疏水性差,浮选困难,目前主要从浮选前预处理、新型浮选药剂、电化学和吸附特性等方面研究来改善浮选效果,取得了一定的进展,要真正实现工业化的生产还需要深入地研究。     

超声预处理对低阶煤浮选的影响

低阶煤亲水性强,天然可浮性差,使用传统的浮选方法很难达到满意的效果。为提高低阶煤的浮选效果,对低阶煤浮选矿浆进行超声预处理,采用粒度分析、接触角分析和红外光谱分析来表征煤样在超声处理前后性质的变化。试验结果表明:当超声波频率为20k Hz,功率为135W时,矿浆经过超声预处理5min之后,浮选精煤产率提高了5.41%,灰分基本保持不变;超声处理使煤样中的粒度组成发生明显变化、煤样的接触角增大、含氧官能团数量减少。因此,超声预处理增强了低阶煤的疏水性,明显地提高了浮选效果。     

新型药剂对昔阳难浮煤泥浮选效果的改善及其机理研究

摘针对昔阳难浮煤泥,采用新型药剂和煤油分别对其进行实验室浮选试验。试验结果表明,当新型药剂用量为1800 g/t时,精煤产率可达到53.85%。采用红外光谱对昔阳煤样、煤油和新型药剂中的化学基团进行表征,结果表明昔阳煤样中含有大量的含氧官能团以及Si类矿物和高岭土等氧化矿物,煤样灰分高且受到氧化,煤泥可浮性差,采用煤油等传统烃类油难以实现高效浮选回收;新型药剂相比煤油含有大量的-OH和-C-O-C-等含氧类基团,这些含氧基团可与煤样表面的含氧基团发生弱氢键键合作用,从而增加新型药剂在煤样表面的吸附作用。采用接触角测定仪对原煤、煤油作用后和新型药剂作用后的煤样进行接触角测定,结果表明煤样与新型药剂接触后,接触角增加,疏水性和可浮性得到显著改善。     

低阶煤中含氧官能团含量对浮选吸附概率的影响规律

为了提高低阶煤的疏水性和可浮性,实现低阶煤的高效浮选提质,本研究用3种不同类别的表面活性剂(CTAB、SDS和Span-80)对平朔长焰煤和胜利褐煤煤样进行改性处理,采用离子交换法测定改性前后煤样中含氧官能团的含量,测定了各煤样在气泡上的吸附概率,并对表面活性剂改性低阶煤的规律和机理进行了分析,认为含氧官能团含量是影响煤的疏水性和可浮性的重要因素,通过表面活性剂改性可以对低阶煤表面的含氧官能团产生有效的掩蔽作用,提高低阶煤的疏水性,促进其在气泡上的吸附;氢键对表面活性剂在低阶煤表面的吸附起最主要的作用,表面活性剂极性端官能团的种类及其与煤中含氧官能团之间的氢键作用强弱对表面活性剂的改性效果起决定性作用。     

典型稀缺难浮煤泥理化性质研究

为提高稀缺难浮煤的浮选效率,以河北赵各庄、黑龙江新兴、山东薛城、山西马兰四种稀缺煤为研究对象,通过显微镜、扫描电镜、X射线衍射物相分析、荧光光谱分析等手段,研究了这四种稀缺难浮煤的理化性质.结果表明:在稀缺煤样的显微组分中,镜质组和惰质组含量较大;煤表面孔隙以环状、点状、条状为主,裂隙中富集了异质细泥;煤中嵌布有高岭石、方解石、石英、黄铁矿等不易浮的矿物质;煤中含有大量烷烃、醇类化合物和高岭土;矿物组分的化学成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主.     

疏水载体颗粒影响微细粒低阶煤浮选行为的研究

针对微细低阶煤难选问题,以神东矿区0.074 mm的微细粒低阶煤为研究对象,选取高阶煤、聚丙烯和四氧化三铁作为疏水载体颗粒,探究了疏水载体颗粒的粒度和添加比例对其浮选行为的影响。结果表明:最佳浮选条件为搅拌强度1 800 r/min,浮选浓度60 g/L,捕收剂用量3 000 g/t,起泡剂用量400 g/t,对应的可燃体回收率为50.88%;添加全粒级高阶煤、聚丙烯和四氧化三铁后,可燃体回收率分别提高到76.33%、67.70%和60.37%。研究还表明:疏水载体颗粒对低阶煤浮选的促进效果与颗粒性质有关,中等粒级疏水载体颗粒的促进效果优于粗粒级和细粒级,粗颗粒高阶煤的促进效果优于细颗粒,细颗粒聚丙烯的促进效果优于粗粒级;此外,增加载体疏水载体颗粒的比例有利于提高可燃体回收率。