捕收劑與煤表面分子間作用研究.pdf

1、煤泥浮選對于提高選煤廠技術(shù)經(jīng)濟效益具有重要意義，細粒煤泥表面可浮性差，呈現(xiàn)難以被氣泡高效率的選擇性捕獲、捕收劑等藥劑消耗大、過程效率低等突出問題。本文選取內(nèi)蒙鄂爾多斯長焰煤、寧夏太西無煙煤以及高階無煙氧化煤為研究對象，從煤表面入手，測試表征了難浮煤表面的碳氫鏈、芳香環(huán)衍生物及含氧官能團，分析了煤表面與藥劑之間作用；研究了煤-藥劑之間的界面作用，進行了基于煤表面與藥劑作用的藥劑強化試驗。
　　研究了煤粒表面及捕收劑的分子結(jié)構(gòu)特征。利

2、用掃描電子顯微鏡、紅外光譜掃描儀， X光電子能譜分析儀等儀器，對長焰煤、無煙煤以及無煙氧化煤進行了表面形貌與化學(xué)組成等檢測。結(jié)果表明，長焰煤表面含有大量的-OH、-COOH等含氧官能團，表面疏水性差，可浮性差；無煙煤表面含有苯環(huán)、不飽和碳及少量的-OH，疏水性較強；氧化煤表面的-OH、-COOH等含氧官能團數(shù)目較無煙煤明顯增多，親水性大大增強。通過對十二烷、壬基苯、α-呋喃丙烯酸進行的分析，驗證了試驗用捕收劑分子結(jié)構(gòu)中官能團種類與含量與

3、理論值一致，即十二烷中只含有碳氫鏈，壬基苯中含有碳氫鏈和苯環(huán)，α-呋喃丙烯酸中含有苯環(huán)、C=C及-COOH。
　　采用 KRUSS100表面張力儀及 DSA100接觸角測量儀等設(shè)備，運用 van Oss-Chaudhury-Good理論等，檢測并計算了試驗所用煤樣及捕收劑表面的非極性Lifshitz-vander Waals作用γsLW和極性Lewis酸堿作用γsAB。結(jié)果表明，煤樣的表面自由能均以γsAB為主，占總表面能的85％

4、以上；捕收劑中十二烷與壬基苯以γsLW為主，占90%以上，α-呋喃丙烯酸的γsLW和γsAB各占總表面能的37.91%和62.09%；計算了固液界面相互作用自由能ΔGLW-ABsl包括Lifshitz-vander Waals相互作用自由能ΔGLWsl和Lewis酸堿相互作用自由能ΔGABsl，三種煤樣中長焰煤與α-呋喃丙烯酸之間的ΔGLW-ABsl最大，為-76.724mJ，無煙煤與壬基苯之間的ΔGLW-ABsl最大，為-65.043

5、mJ，氧化煤與十二烷之間的ΔGLW-ABsl最大，為-73.757mJ，從熱力學(xué)的角度預(yù)測了捕收劑對煤的捕收性能差異即界面自由能越大，捕收能力越強。
　　捕收劑與煤表面分子之間的作用分析。論文從煤樣表面電位及與捕收劑相互作用前后的表面電位及紅外光譜圖入手，分析了煤與捕收劑作用前后表面電位的變化規(guī)律，分析了紅外圖譜中分子基團振動峰的漂移與作用大小及種類的關(guān)系，得出長焰煤因其自身結(jié)構(gòu)特性與捕收劑之間發(fā)生疏水作用和氫鍵作用，且氫鍵作用大

6、于疏水作用；無煙煤與捕收劑之間主要發(fā)生π鍵作用；氧化煤與捕收劑之間主要發(fā)生疏水作用和氫鍵作用，且疏水作用大于氫鍵作用。
　　進行了幾種捕收劑煤泥浮選試驗并進行了強化工藝驗證。結(jié)果表明，對同一煤樣，使用單一捕收劑和使用混和捕收劑，所得精煤指標有明顯變化，如十二烷浮選長焰煤最佳指標為精煤產(chǎn)率64.44%，灰分12.67%，加入α-呋喃丙烯酸后精煤產(chǎn)率上升11.68%，加入壬基苯后精煤產(chǎn)率上升2.34%，加入α-呋喃丙烯酸比加入壬基苯產(chǎn)