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。     

极性-非极性复配捕收剂对难浮氧化煤泥浮选效果的影响及作用机理

针对选煤厂入浮煤泥表面氧化程度高、含氧官能团多,导致浮选精煤产率低且灰分高的问题,分别采用柴油、常规极性-非极性复配捕收剂以及自主开发的新型极性-非极性复配捕收剂,进行了浮选试验,并结合接触角测试和吸附量测试,揭示了新型极性-非极性复配捕收剂强化氧化煤泥浮选效果的作用机理。结果表明：采用柴油和常规极性-非极性复配捕收剂进行氧化煤泥的浮选时,浮选效果均较差,难以满足生产要求;而采用新型极性-非极性复配捕收剂进行氧化煤泥浮选时效果较好,且该复配捕收剂更容易吸附在氧化煤泥表面,可显著提高煤泥表面接触角、降低其对水的润湿性,从而提升氧化煤泥浮选效果。同时,针对氧化煤泥采用新型极性-非极性复配捕收剂进行浮选,当捕收剂总用量为1200 g/t时,精煤产率可达74.28%,精煤灰分仅为7.66%。     

低阶/氧化煤浮选强化技术研究进展

针对低阶/氧化煤因其大的孔隙度和高的表面含氧官能团,浮选分离时药剂消耗大、效率低的问题,通过整理分析国内外学者相关的探索研究,为寻找提高寻找提高低阶/氧化煤可浮性的可行性方法提供了理论借鉴。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

药剂C-1对氧化煤浮选的促进机理研究

针对氧化煤浮选效率低难以回收利用的问题,研制了一种新型捕收剂C-1。首先,将表面活性剂(酯类表面活性剂、Span80)和单馏程非极性烃类油按不同比例混合,通过浮选试验结果确定最佳质量比为5%。然后,将C-1应用于氧化煤浮选试验,对比其与传统药剂的浮选效果,得到最佳药剂使用量,利用红外光谱和润湿热测量等手段研究了C-1对氧化煤浮选的促进机理。结果表明,C-1通过化学吸附与氧化煤表面的含氧官能团结合,提高煤粒表面疏水性,使煤粒与气泡结合更稳定,从而提高精煤产率、可燃体回收率及浮选完善指标。当C-1用量1200g/t,仲辛醇用量150g/t时,精煤产率为 64.51%,精煤灰分最低为 11.96%,浮选完善指标为 37.87%,此时氧化煤的浮选效果最佳。     

不同捕收剂对氧化煤表面性质影响的实验研究

为了提高氧化煤泥浮选效果,改善氧化煤浮选效率低下、药剂消耗较大的问题,选择了极性油酸和煤油的复配捕收剂,并加入了无机盐CaCl2,探究了在浮选过程中,单一及复配捕收剂,以及无机盐的加入对氧化煤浮选的作用机理和作用效果。结果表明:捕收剂的加入可以覆盖煤泥表面的亲水基团,增强煤泥与气泡的粘附几率;油酸煤油的复配捕收剂可以明显降低煤泥表面的亲水性,无机盐的加入更加促进了煤油在氧化煤表面的附着,煤泥表面因疏水性油膜的形成疏水性增强,利于浮选。     

机械热压强化褐煤浮选研究

针对褐煤难以大规模浮选提质利用问题,采用机械热压机对其进行改性处理。研究热压前后褐煤表面物理化学结构的改变及其对浮选结果的影响。采用XPS、扫描电镜检测热压前后褐煤表面性质的变化情况。     

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。     

超声波强化褐煤浮选及其作用机制探讨

为强化褐煤浮选,提出了在浮选矿浆中引入超声波的新型浮选方式,结果表明:超声浮选精煤产率比常规浮选精煤产率增加了20.31%,灰分降低了7.94%,其中-0.045 mm粒级产率增加了近2倍。采用筛分、扫描电镜、X射线光电子能谱、诱导时间测定仪等方法研究了超声波对煤泥粒度组成和表面性质的影响,并重点探讨了超声波强化褐煤浮选的回收机理。超声波对煤粒表面的清洗和破碎作用使颗粒表面细泥黏附减少,但并未改变煤粒表面疏水性与亲水性官能团含量。超声波可在浮选矿浆中产生大量微泡,既可吸附于褐煤表面增强其疏水性,又增加煤粒与气泡的碰撞/黏附效率。超声波产生的空化作用在一定程度上可使煤表面的水化膜变薄-不稳定-易破裂,进一步强化了褐煤的浮选回收。     

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。     

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.     

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。     

不黏煤捕收剂试验及其浮选促进机理研究

低阶煤表面存在大量的含氧官能团,使其在浮选过程中难以很好地完成矿化过程,导致低阶煤浮选产率低.为了解决传统的柴油等极性油捕收剂在低阶煤浮选中选择性较差,不能有效分选的问题,采用一种高效捕收剂对陕西正通煤业不黏煤煤样进行浮选试验,并与柴油作为捕收剂的试验进行了对比.通过红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、光...     

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。     

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)。...     

乳化捕收剂强化煤泥浮选研究进展

与传统药剂（烃类油）相比,乳化捕收剂能降低油水界面张力,在水中的分散度高,可快速有选择性地吸附在煤表面,改善煤表面的疏水性,提高浮选效率,能够有效解决捕收性能差、选择性差和油耗高的问题。介绍了乳化捕收剂（普通乳状液和微乳液）的结构及形成机理,分析了机械搅拌、超声乳化和射流乳化三种制备乳化捕收剂的方法及优缺点,阐述了乳化捕收剂的分散度、表面改性作用及浮选速度与煤泥浮选效率提高之间的关系,总结了现阶段乳化捕收剂的研究类型及应用情况。提出针对煤泥的性质,设计及制备不同特性的乳化捕收剂,将有利于推动工业规模上煤泥的高效回收。