超声条件下表面活性剂的选择性脱除对低阶煤泥浮选的影响

通过C80微量热仪和微电泳仪等仪器考察了十二烷基醇聚氧乙烯醚(AEO-15)在低阶煤中有机质和矿物质表面的吸附特性,并在浮选作业前对吸附于低阶煤泥上的表面活性剂进行超声条件下的选择性脱除,以提高浮选低阶精煤品质。结果表明:超声波可以减小低阶煤泥颗粒的粒径,降低颗粒表面的负电性,增加低阶煤表面的疏水性;超声波选择性脱除表面活性剂90s后的浮选结果,同未超声脱附的浮选结果相比,精煤产率变化不大,灰分降低了1.24%(质量分数,下同),浮选完善度由34.27%增加到36.93%。处理120s的低阶煤润湿热达到最大(1.69J/g),超声脱附120s后,矸石上浮率降低了10.24%。     

非离子表面活性剂对氧化煤吸附及浮选行为的影响

为提高细粒氧化煤表面疏水性,改善浮选效果,选取了三种含有不同疏水尾链的非离子表面活性剂:C_(12)EO_(15),AC-1215,NPEO_(15),考查了初始质量浓度和吸附时间对三种表面活性剂在氧化煤表面吸附量的影响,结合FTIR和浮选实验,对比了三者在氧化煤表面的吸附差异.结果表明,疏水尾链结构对非离子表面活性剂在氧化煤表面的吸附效果有重要影响.在实验质量浓度范围内,随着三种溶剂质量浓度增大,氧化煤对溶剂的吸附量及精煤产率均提高;C_(12)EO_(15)可以显著增强氧化煤表面疏水性,浮选精煤产率由49.39%升至84.83%;NPEO_(15)次之,精煤产率最高可达81.14%;AC-1215的吸附效果一般,精煤产率最高可达58.58%.     

基于响应面法优化SDBS对低阶煤泥浮选的促进作用

针对低阶煤表面含氧官能团多,传统浮选药剂分选效果较差的难题,采用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为浮选促进剂开展了低阶煤浮选试验研究。通过单因素条件试验,确定适宜的柴油和SDBS用量分别为6～9 kg/t和800～1 500 g/t,仲辛醇与柴油用量比为1∶10～1∶5。在此基础上,采用响应面法对柴油、仲辛醇和SDBS的用量进行优化,优化试验结果表明,柴油、仲辛醇、SDBS之间存在交互作用,其主效应关系为:SDBS柴油仲辛醇,并获得了以浮选完善度为响应值的二阶回归方程,确定了柴油、仲辛醇、SDBS的最佳用量分别为8. 57 kg/t、1. 28 kg/t、1 307 g/t,此时浮选完善度的理论值为24. 16%,在最优药剂用量条件下开展了浮选验证试验,获得的浮选完善度为23. 98%,与响应面法得到的理论值基本相符,表明采用响应面法优化药剂制度准确可行。XPS宽程扫描检测结果表明,低阶煤表面的氧碳比为1. 40%,吸附SDBS、柴油和柴油+SDBS后,氧碳比分别降至1. 26%、1. 12%和1. 01%; XPS C1s分析结果表明,低阶煤表面的C—C/C—H基团含量为66. 47%,吸附SDBS、柴油和柴油+SDBS后,分别提高到72. 60%、75. 13%和77. 12%;吸附前后,低阶煤表面含氧官能团含量均明显降低,C—O基团含量由吸附前的16. 59%分别降低至15. 71%、14. 66%和12. 71%,C O基团由10. 09%分别降低至7. 70%、4. 23%和5. 64%,O C—O基团由6. 85%分别降低至3. 99%、5. 98%和4. 54%。XPS检测结果表明,将柴油和SDBS复配使用,作用效果优于单独使用柴油和SDBS。SDBS作为促进剂时,低阶煤表面C—C/C—H基团含量的增加以及含氧官能团含量的降低,表明SDBS与低阶煤表面发生了以氢键吸附为主的物理吸附,实现了对低阶煤表面含氧官能团的有效覆盖,同时,SDBS中的C—C/C—H基团暴露在低阶煤表面,增强了低阶煤表面的疏水性,有利于改善低阶煤泥的可浮性。     

煤吸附表面活性剂前后超声作用下的洗选效应

通过超声处理吸附表面活性剂前后的煤样,运用傅里叶变换红外光谱及zeta电位研究煤的表面性质,之后进行浮选,以探究超声预处理及超声脱附对煤浮选的影响。结果表明,超声可以通过降低煤粒表面带负电的亲水基团,提高煤表面的疏水性,增加可浮性;超声作用于吸附表面活性剂后的煤,其精煤产率虽不发生明显变化,而灰分含量得到了降低,浮选的完善度提高。     

新型捕收剂强化低阶煤浮选效果的研究

为了探究新型捕收剂对低阶煤泥的浮选强化效果,测试了一种新型捕收剂C-2对低阶煤浮选效果的影响,通过与传统捕收剂柴油进行对比浮选试验,结果显示,由C-2作为捕收剂的浮选试验效果从各方面都比柴油捕收剂的浮选效果好。在同等试验条件下,C-2不仅提高了精煤产率和可燃体回收率,而且降低了精煤灰分和药剂消耗量。为了探究C-2强化低阶煤浮选效果的作用机理,对2种捕收剂做了红外光谱对比分析、润湿热对比分析、接触角对比分析,发现新型捕收剂C-2中的非极性组分相较于柴油更易于与低阶煤粒作用,使煤粒表面含氧官能团数量减少,提高了煤粒的疏水性能,进而强化低阶煤浮选效果。     

褐煤润湿性及水分复吸的量热法研究

利用量热法分别对褐煤、脱灰褐煤和常见矿物质的润湿热进行测定,考察水分复吸对褐煤润湿性的影响,并对干燥褐煤水分复吸动力学进行分析.结果表明:褐煤中有机质的润湿热远大于其矿物质的润湿热,是褐煤润湿放热的主体.褐煤中含氧官能团越多,润湿热值越大.酸洗脱灰降低了褐煤的亲水性.芒来褐煤脱灰后,润湿热由101.61J/g降至66.79J/g,褐煤矿物质中高岭石的润湿热高于方解石和石英的润湿热;干燥褐煤的水分复吸符合二级动力学模型,相关系数大于0.99;褐煤复吸水分越多,其润湿热越小,芒来褐煤复吸水分增加到28.76%(质量分数)时,其润湿热由101.61J/g降至5.04J/g.水分复吸过程中,在表面形成的单层吸附或团簇吸附是褐煤润湿热降低的主要影响因素,而孔隙吸附或毛细凝聚吸附对其润湿热影响较小.     

复合药剂煤泥浮选试验研究

为改善煤泥浮选效果,以煤油和芳烃类试剂AR为原料制备复合药剂,通过正交试验确定传统药剂与复合药剂的最佳浮选试验条件,分析了捕收剂的煤泥浮选作用机理。结果表明,复合药剂的最佳浮选条件为煤浆质量浓度100 g/L,捕收剂用量1000 g/t,起泡剂用量100 g/t,此时精煤产率59.87%,精煤灰分12.10%,浮选完善指标为67.51%。传统药剂的最佳浮选条件为煤浆质量浓度60g/L,捕收剂用量1200 g/t,起泡剂用量120 g/t,此时精煤产率57.97%,精煤灰分11.91%,浮选完善指标65.83%。复合药剂的精煤产率提高1.90%,浮选完善指标增加1.68%,各项指标明显优于传统药剂。X射线衍射分析和红外光谱分析表明,复合药剂对石英和煤粒的分离效果优于传统药剂。复合药剂吸附在煤粒表面,改变了煤泥表面润湿性,从而增强煤粒可浮性,使煤粒与无机矿物分离,处理后精煤中的无机矿物石英、白云母和高岭石等含量减少。     

微波辐照对低阶煤的表面改性作用

以微波辐照作为低阶煤浮选前的预处理方法,研究微波辐照对低阶煤的表面改性作用。结果表明:微波辐照预处理显著提高了浮选精煤产率与可燃体回收率,在微波处理时间为15min时精煤产率和可燃体回收率达到了最高值,分别为74.56%,84.83%。微波辐照后煤样接触角有所增加,疏水性增强。红外光谱、质量损失与比表面积分析结果表明,存在于煤颗粒小孔中的水分子或者某些极性小分子在微波的作用下被加热去除,从而导致煤颗粒疏水性增强,提高了煤的可浮性。     

C12EO9对煤油在低阶煤表面铺展性的影响

为了促进捕收剂在低阶煤中有机质表面的铺展,提高其浮选效率,根据非离子表面活性剂在有机质和无机质表面吸附特性的不同,进行了十二烷基醇聚氧乙烯醚(C 12 EO 9)在煤及矸石表面吸附量、润湿热测定及捕收剂煤油在吸附C 12 EO 9前后的样品表面的铺展性研究。结果表明:随着初始浓度的增加,C 12 EO 9在煤及矸石表面的吸附量差异和润湿性差异增大;吸附C 12 EO 9后,煤油在煤表面的吸附量减少55.11%,润湿热增加58.53%,而煤油在矸石表面的吸附量基本不变,润湿热增加15.56%。表面活性剂吸附增大了煤油与煤之间的作用程度,使其更容易在煤表面铺展。浮选结果证实表面活性剂预处理促进了煤油在低阶煤表面的铺展性,提高了煤油的使用效率。     

温度对MOF-74(Ni)吸附分离丙烯丙烷机理和选择性的影响

采用水热法成功制备了MOF-74(Ni),使用PXRD、孔径分析对材料进行了表征,测定了材料在不同温度下的C_3H_6和C_3H_8吸附等温线,应用程序升温脱附技术估算了脱附活化能,并使用IAST理论预测了材料对C_3H_6/C_3H_8二元体系的吸附选择性。讨论了温度对吸附机理和吸附选择性的影响。结果显示,MOF-74(Ni)的BET比表面积高达1306 m2·g~(-1)。在298 K下,C_3H_6的吸附量高达7.4 mmol·g~(-1)。随着温度升高,C_3H_8的吸附量大幅降低,而C_3H_6的吸附量下降程度较小,导致材料对C_3H_6/C_3H_8吸附选择性升高。当温度为328K时,MOF-74(Ni)对C_3H_6/C_3H_8二元气体混合物的吸附选择接近12。程序升温脱附的实验结果显示,C_3H_6在MOF-74(Ni)上的脱附活化能大于C_3H_8,分别为68.92 k J·mol~(-1)和50.80 k J·mol~(-1)。C_3H_6是通过与MOF-74(Ni)的不饱和金属位点Ni2+以π络合作用方式吸附,作用力较强,而C_3H_8与Ni2+之间的作用力较弱。根据吸附机理不同的特点,适当提高温度,将有助于提高MOF-74(Ni)吸附分离C_3H_6/C_3H_8混合物体系的吸附选择性。     

2-吡啶甲醛功能化SBA-15介孔材料的制备及其对Cr(Ⅲ)离子的吸附

通过席夫碱反应将2-吡啶甲醛成功嫁接到氨基化的SBA-15介孔分子筛上，本文获得了一种新型功能化SBA-15吸附剂（N-SBA-15）。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、元素分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、热重分析和氮气吸附-脱附等手段对N-SBA-15的表面官能团、形貌、孔道结构和表面化学性质进行了详细的表征分析。利用N-SBA-15对水溶液中的Cr(Ⅲ)进行了吸附实验，其最大吸附容量为84.3mg/g。动力学分析和等温吸附研究结果表明，N-SBA-15对Cr(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。吸附热力学分析表明，该吸附过程是自发的吸热过程（?G<0、?S>0、?H>0）。吸附机理分析表明该吸附过程主要是由N-SBA-15表面有机官能团与Cr(Ⅲ)的配位作用实现的。而且，N-SBA-15吸附剂经过5次吸附-脱附测试，仍然对Cr(Ⅲ)具有较高的吸附容量。     

Gemini表面活性剂在低阶煤表面吸附及成浆性能研究

为了研究Gemini阳离子表面活性剂不同结构是否对低阶煤表面吸附及水煤浆成浆性能有影响,选择Gemini阳离子表面活性剂(C_(12)-3(OH)-C_(12)(SAA-1)和C_(12)-(CH_2)_3-C_(12)(SAA-2))对煤粒表面进行疏水改性,通过对煤粒表面吸附量、水煤浆表观粘度和浆体稳定性为考察对象研究其改性效果。结果表明,SAA-2主要以季铵盐的正电荷为活性吸附点,即其饱和吸附量可达到2.95 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为723 m Pa·s,接触角为70.89°,Zeta电位为-37.4 mV;SAA-1除了与SAA-2有相同吸附点外,还有羟基与煤粒表面羟基之间的氢键和分子间力的活性吸附点,较SAA-2饱和吸附量增大,可达到3.17 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为676 m Pa·s,接触角为85.08°,Zeta电位为-49.6 mV,分散效果最佳。利用Turbiscan Lab稳定性分析仪测得经SAA-1改性水煤浆比SAA-2更稳定。     

Gemini表面活性剂在低阶煤表面吸附及成浆性能研究

为了研究Gemini阳离子表面活性剂不同结构是否对低阶煤表面吸附及水煤浆成浆性能有影响,选择Gemini阳离子表面活性剂(C_(12)-3(OH)-C_(12)(SAA-1)和C_(12)-(CH_2)_3-C_(12)(SAA-2))对煤粒表面进行疏水改性,通过对煤粒表面吸附量、水煤浆表观粘度和浆体稳定性为考察对象研究其改性效果。结果表明,SAA-2主要以季铵盐的正电荷为活性吸附点,即其饱和吸附量可达到2.95 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为723 m Pa·s,接触角为70.89°,Zeta电位为-37.4 mV;SAA-1除了与SAA-2有相同吸附点外,还有羟基与煤粒表面羟基之间的氢键和分子间力的活性吸附点,较SAA-2饱和吸附量增大,可达到3.17 mg/g,成浆浓度在57%时,表观粘度为676 m Pa·s,接触角为85.08°,Zeta电位为-49.6 mV,分散效果最佳。利用Turbiscan Lab稳定性分析仪测得经SAA-1改性水煤浆比SAA-2更稳定。     

抑制剂降灰浮选试验研究

为降低浮选精煤灰分,研究了抑制剂种类和用量对煤泥浮选降灰效果的影响,并选出最佳抑制剂种类和用量。结果表明:抑制剂的加入对浮选精煤降灰效果显著,但同时会对精煤产率和浮选完善指标造成一定影响。玉米淀粉的精煤灰分降低最大,但精煤产率和浮选完善指标降低速度更快,因此玉米淀粉作为抑制剂时,选择性较差,严重抑制低灰精煤上浮;亚硫酸钠的精煤灰分降低较少,浮选完善指标降低较快;CMC的精煤灰分降低较多,但同时精煤产率和浮选完善指标总体小于丹宁;丹宁的精煤灰分普遍较低,且精煤产率和浮选完善指标较高。因此,对于试验煤泥,丹宁用量为300 g/t时,降灰效果明显,精煤灰分为10.09%,满足精煤灰分(10±0.1)%的要求,同时对精煤产率和浮选完善指标影响最小,对矿物的抑制效果最优。     

表面活性剂在煤炭浮选中的应用研究

将多种表面活性剂用于煤炭浮选,筛选较好的表面活性剂或其组合作为煤炭浮选促进剂,并对浮选药剂制度进行调整以提高浮选工艺指标。试验得到较好的煤炭浮选促进剂为OSE[m(辛基酚聚氧乙烯醚OP-4)∶m(失水山梨醇单油酸酯Span 80)∶m(聚氧乙烯蓖麻油EL-40)=4∶4∶2.5]。较好的浮选药剂制度为:抑制剂羧甲基纤维素钠(CMC)20 g·t-1,OSE 2.7 g·t-1,捕收剂TH102(主要成分为柴油和橄榄油)900 g·t-1,起泡剂GF油66 g·t-1。按照上述药剂制度进行浮选试验,精煤产率为79.51%,精煤灰分为11.34%,可燃体回收率为88.16%,对比不加促进剂与抑制剂浮选,精煤产率提高4.05百分点,可燃体回收率提高4.63百分点,精煤灰分降低0.24百分点。另外,试验中加入表面活性剂OSE与抑制剂CMC可提高浮精的过滤速率,降低精煤滤饼含水率。     

IGC技术表征HFC-134a在改性活性炭上的吸附特性

在323. 15～373. 15 K温度区间,采用反相气相色谱(IGC)技术分别测定了四氟乙烷(HFC-134a)在酸改性、碱改性、盐改性前后活性炭上的吸附热及脱附活化能,绘制了脱附曲线。结果表明,改性前,HFC-134a在活性炭上吸附热和脱附活化能分别为-31. 889,-31. 554 k J/mol;酸改性后,活性炭对HFC-134a的吸附热和脱附活化能分别为-49. 788,-51. 600 k J/mol;碱改性后,活性炭对HFC-134a的吸附热和脱附活化能分别为-46. 567,-57. 206 k J/mol;盐改性后,活性炭对HFC-134a的吸附热和脱附活化能分别为-42. 259,-43. 462 k J/mol。     

IGC技术表征HFC-134a在改性活性炭上的吸附特性

在323. 15～373. 15 K温度区间,采用反相气相色谱(IGC)技术分别测定了四氟乙烷(HFC-134a)在酸改性、碱改性、盐改性前后活性炭上的吸附热及脱附活化能,绘制了脱附曲线。结果表明,改性前,HFC-134a在活性炭上吸附热和脱附活化能分别为-31. 889,-31. 554 k J/mol;酸改性后,活性炭对HFC-134a的吸附热和脱附活化能分别为-49. 788,-51. 600 k J/mol;碱改性后,活性炭对HFC-134a的吸附热和脱附活化能分别为-46. 567,-57. 206 k J/mol;盐改性后,活性炭对HFC-134a的吸附热和脱附活化能分别为-42. 259,-43. 462 k J/mol。     

异构十醇聚氧乙烯醚与阴离子表面活性剂复配体系的性能研究

对异构十醇聚氧乙烯醚(IC_(10)EO_n)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)和脂肪醇聚氧乙烯(2)醚硫酸钠(C_(12~14)E_2S)的水溶性进行分析,研究了LAS和C_(12~14)E_2S对异构十醇聚氧乙烯(8)醚(IC_(10)EO_8)浊点的影响,同时考察了IC_(10)EO_8与LAS和C_(12~14)E_2S复配体系的润湿力、泡沫性能、去污力等。结果表明,在25℃下,当IC_(10)EO_n的EO加合数为3,8和9时可与水以任意比例互溶,不会形成凝胶;在IC_(10)EO_8与LAS和C_(12~14)E_2S的复配体系中,当LAS和C_(12~14)E_2S的质量分数大于0.6%时,浊点迅速上升;IC_(10)EO_8与LAS和C_(12~14)E_2S的质量比在3∶1~1∶3范围内,复配体系的润湿性能优于单一表面活性剂,当IC_(10)EO_8与LAS和C_(12~14)E_2S的质量比为1∶1时,润湿性能最佳;IC_(10)EO_8的泡沫性能较差,随着阴离子表面活性剂的含量增加,复配体系起泡力逐渐增强,泡沫稳定性呈不规则变化;加入一定量的阴离子表面活性剂可提高IC_(10)EO_8的去污力。     

无机盐与表面活性剂在低阶煤表面的协同吸附

针对低阶煤表面含氧官能团多、亲水性强、可浮性差等问题,采用非离子型表面活性剂——壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)和无机盐(NaCl、CaCl_2、Al Cl_3)对低阶煤泥表面进行吸附改性研究,分析其协同改性行为。吸附试验表明,NP-10在低阶煤泥表面的平衡吸附量随着其浓度增加逐渐升高,达到一定值后趋于稳定,吸附符合Langmuir等温吸附模型。吉布斯自由能(ΔG)和标准吸附焓(ΔH)为负值,说明该吸附过程为放热且自发过程,吉布斯自由能(ΔG)随温度升高逐渐减小,说明温度的升高能促进吸附过程。吸附动力学研究表明,准二级动力学方程适合描述NP-10在低阶煤泥表面的吸附动力学机制。Na~+、Ca~(2+)、Al~(3+)三种离子能促进低阶煤泥对NP-10的吸附,其中Al~(3+)的促进效果最好,Ca~(2+)次之,最后为Na~+。X射线光电子能谱(XPS)试验表明,低阶煤泥表面吸附NP-10后,煤泥表面碳元素含量显著增高,氧元素含量明显降低,说明NP-10的亲水基与低阶煤泥表面的含氧官能团结合,实现了对煤泥表面含氧官能团的有效覆盖,提高了低阶煤泥的疏水性。Na~+、Ca~(2+)、Al~(3+)三种阳离子电解质的加入,使低阶煤泥表面的氧元素含量分别降低了5.79%、6.77%、7.42%,含氧官能团含量进一步减少,尤其对C—O官能团影响最为显著。3种阳离子电解质都能促进低阶煤泥对壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的吸附,促进效果为Al~(3+)Ca~(2+)Na~+。     

细粒煤磁选-浮选脱硫脱灰试验研究

为提高细粒煤的脱硫率和脱灰率,以甘肃中硫煤经跳汰机处理后的细粒煤为试验煤样,进行磨矿-磁选试验、高精度磁选试验和磁选精煤再浮选试验。结果表明,磁通密度1.57 T,脉冲强度25次/min,采用细网不加铜套聚磁介质时,煤泥磁选效果最好,精煤硫分为1.25%,精煤产率达到95%,煤样损失量最小。在最佳磁选条件下进行磁选精煤再浮选试验,Ca O用量1 kg/t,煤油用量1360 g/t时,煤泥浮选效果最好,得到硫分1.09%,灰分7.54%的精煤,精煤脱硫率为32.05%,脱灰率为45.63%,黄铁矿硫脱除率为50.55%。细粒煤磁选-浮选试验数质量流程表明,原煤经跳汰—破碎—筛析—磁选—浮选后,可获得产率86.03%,硫分1.09%,灰分7.54%的精煤产品,基本达到矿山要求。