褐煤腐植酸溶解及其與煤粒作用研究.pdf

1、褐煤的高效分選是國家重大需求和國際學術(shù)前沿，而細粒煤浮選分離技術(shù)是處理褐煤的潛在途徑之一。細粒級褐煤的分散與沉降行為，關系著分選過程效率與產(chǎn)品質(zhì)量。富含腐植質(zhì)褐煤天然可浮性差，常規(guī)浮選條件下藥劑的消耗高，選礦成本難以承受。突破復雜難選褐煤浮選分離的新技術(shù)和新工藝，對提高低階煤資源的品質(zhì)和利用率具有重要意義。本研究以富含腐植質(zhì)褐煤為研究對象，針對褐煤細粒浮選的關鍵性問題，從褐煤原料特征入手，利用煤化學、膠體與表面化學、溶液化學等理論和方法

2、，開展難選低階褐煤的有機組分溶解及其影響研究，進一步查明煤粒的分散與沉降行為變化規(guī)律。
　　通過褐煤工業(yè)分析和元素分析發(fā)現(xiàn)，褐煤中水分含量高，達61.6％，氧元素含量也較高，達26%。褐煤中含有大量的腐植酸，其中絕大多數(shù)為游離腐植酸，達42.2%。礦相顯微鏡和XRD分析表明，褐煤中含有的脈石礦物主要為石英、高嶺石等，且狀態(tài)主要以團聚的形態(tài)分散在各個空隙中。褐煤樣品的接觸角為99.2°，在pH為7，溫度為25℃時，測得褐煤zeta電

3、位為-49.1 mV。傅里葉紅外（FTIR）分析結(jié)果表明，褐煤中含有大量的含氧官能團，主要以羧基和羥基形式存在。利用掃描電子顯微鏡（SEM）可以看出，褐煤樣品粒度大都在10μm以下，EDS的分析結(jié)果進一步的證明了褐煤氧含量較高。
　　通過研究不同條件（pH、溫度）下褐煤的溶解動力學，并采用收縮未反應核模型對褐煤腐植酸的溶解進行擬合，發(fā)現(xiàn)褐煤中腐植酸的溶解均滿足內(nèi)擴散控制的溶解速率模型。褐煤中腐植酸的溶解隨著pH的增加，溶解量增大，

4、而介質(zhì)中的OH-增多，其與褐煤表面發(fā)生某種反應，造成含氧官能團能團、酸性基團的增加。進而造成了褐煤顆粒之間靜電斥力增加，zeta電位值由-17.93 mV降低為-55.67 mV；褐煤顆粒的親水性增加，接觸角由103.6°降低到99.1°。EDLVO理論表明，褐煤顆粒之間的斥力增強，造成了褐煤表觀粒度的減小，分散穩(wěn)定性增加。隨著溫度的升高，褐煤中腐植酸的溶解量增加，這造成了褐煤中含氧官能團的量降低，zeta電位的絕對值降低，疏水性增加。

5、EDLVO理論表明，褐煤顆粒之間的引力增加，褐煤顆粒的表觀粒度增大，分散穩(wěn)定性降低。
　　通過考察腐植酸濃度對褐煤分散性的影響，發(fā)現(xiàn)褐煤對腐植酸的吸附滿足二級動力學模型，屬于化學吸附；褐煤吸附腐植酸的吸附等溫線符合Freundlich吸附模型，屬于多層吸附；隨著溫度的升高，褐煤對腐植酸的吸附量減少，說明吸附過程是放熱過程。隨著介質(zhì)中腐植酸濃度的增加，褐煤對腐植酸的吸附量增加，造成了褐煤表面含氧官能團含量的增加。進而導致了褐煤的ze