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...     

油泡-低阶煤颗粒间的黏附特性

在浮选矿浆中矿物颗粒能够有效地黏附在气泡上完成矿化过程是浮选技术的关键。用油泡代替气泡,研究难浮低阶煤颗粒与油泡间的相互作用及其黏附特性对于弄清其矿化机制至关重要。从矿物表面电性入手,探究了溶液p H值和表面活性剂对煤样与油泡间作用力的影响,运用DLVO理论计算了相互作用力的大小,并通过诱导时间这一重要参数评价了黏附效率。实验结果表明,DLT煤样和油泡的等电点分别出现在p H值2~3和p H值3~5之间;当p H=3时溶液中煤样与油泡之间的相互作用不存在能垒;p H3时开始出现能垒,并随p H值的增大而增大。2-乙基己醇和双十二烷基二甲基溴化铵的加入能够有效地减小煤样与油泡之间的能垒并降低诱导时间,最大降幅分别为74.35%和86.45%。     

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。     

电解质对低阶煤油泡浮选矿化过程的影响

浮选矿浆中离子的种类与浓度直接影响着矿物颗粒和气泡的表面电位,进而支配着浮选矿化过程。从热力学和动力学两个方面入手,通过DLVO理论探究了不同电解质对煤粒和油泡间的相互作用势能的影响,结合其在不同电解质条件下诱导时间的差异,最终通过相应条件下的油泡浮选试验来证实电解质对低阶煤-油泡浮选矿化黏附过程的影响。结果表明:对于NaCl和CaCl_2两种电解质,随其浓度的增大,煤粒和油泡表面电位的负值均不断减小,煤粒和油泡间的能垒也不断降低,当CaCl_2浓度为100 mmol/L时,煤粒和油泡间的相互作用不存在能垒;并且随这两种电解质浓度的增大,黏附过程的诱导时间逐渐减小,相应地可燃体回收率不断提高,且相同的电解质浓度下,CaCl_2电解质对其相互作用能垒和诱导时间的降低程度更大,可燃体回收率更高。而对于AlCl_3电解质,当其浓度大于20 mmol/L时且随浓度的增大,煤粒和油泡间的相互作用能垒和诱导时间不断增大,相应地可燃体回收率则不断降低。     

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。     

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...     

神东低阶煤浮选诱导时间的实验研究

诱导时间是煤炭浮选矿化过程中的重要参数。以神东低阶煤为研究对象,采用单因素实验方法分别探究了气泡压缩形变量Δh、接触速度u_j以及气泡直径d_b对煤样诱导时间的影响,并比较研究了普通油泡和活性油泡对气泡-煤粒粘附的强化作用。     

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     

气泡在煤炭表面的碰撞和粘附过程

煤泥浮选中,煤的可浮性与其表面润湿性质密切相关,选用表面润湿性差异较大的褐煤和焦煤为对象,研究气泡与煤炭表面碰撞过程中的三相接触周边的形成过程。分析了两种煤炭界面性质的差异,并采用I-SPEED 3高速动态摄像机记录并分析气泡与煤炭表面碰撞和黏附的微观过程。结果表明,在一定的碰撞速度条件下,气泡和煤炭表面要经过“接触-弹回-再接触”的数次碰撞过程,并最终形成气液固三相接触周边。焦煤表面与气泡经过2次碰撞后形成的铺展面积为8.2 mm2,而褐煤表面的三相接触周边形成之前经过了3次碰撞,且气泡在其表面的最终铺展面积为4.6 mm2。煤炭表面的接触角越大,三相接触周边形成的时间就越短,气泡在煤炭表面的铺展面积也越大,这从微观角度验证了浮选过程中煤炭表面疏水性对气泡矿化过程的影响。     

高品质低阶煤基活性炭的制备与表征

以国内外8种低阶煤为原料,在相同工艺条件下采用KOH活化法制备低阶煤基活性炭,利用低温N-2吸附、傅里叶红外光谱（FTIR）及X射线光电子能谱（XPS）等对活性炭的孔结构及表面化学性质进行表征,考察原料煤的物理化学特性对低阶煤基活性炭孔结构的影响及其表面化学性质。结果表明：在碱炭质量比为3∶1、活化温度为650 ℃、活化时间为0.5 h、升温速率为10 ℃/min、保护气流量为200 mL/min的条件下,可制备出比表面积为1 694～2 956 m 2/g、总孔容为0.909～1.949 cm 3/g、中孔率为37.3%～71.1%的高品质低阶煤基活性炭;低阶煤自身固有的物理化学特性对活性炭的孔结构具有重要影响,原料煤原生孔隙丰富、挥发分高有利于活性炭中孔的发育;煤中无机矿物成分不仅会削弱活化反应的剧烈程度,而且会降低活性炭的质量及性能;低阶煤基活性炭表面含有丰富的含氧官能团,其中以羰基及酚羟基（或醚类）为主,其次为内酯基和羧基。     

水质硬度对煤泥水中煤和高岭石颗粒分散行为的影响

利用扩展的DLVO理论计算了2种硬度条件下煤和高岭石组成的煤泥水中颗粒之间的相互作用,建立了包括范德华作用能、静电作用能与界面极化作用能与颗粒间距的势能曲线,并进行了沉降试验.结果表明:当水质硬度为1.0 mmol/L时,煤颗粒之间、高岭石颗粒之间以及煤与高岭石颗粒之间都不凝聚而处于悬浮态;当水质硬度为10.0 mmol/L时,煤颗粒之间最易凝聚,其次是煤颗粒和高岭石颗粒凝聚,剩余的高岭石颗粒始终不凝聚而分散悬浮于水中.     

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。