浮选捕收剂吸收性能研究

借助界面化学二阶段吸附理论，利用染料-捕收剂络合物形成法测定捕收剂在煤表面的吸附量，进行捕收剂在煤表面等温吸附的技术模拟研究与讨论，寻求捕收剂在煤表面等温吸附的规律，对实际生产中不同煤质捕收剂种类及用量的选择有一定的指导意义。     

浮选捕收剂在煤表面等温吸附数学模型的建立

介绍利用界面化而阶段吸附模型,建立了捕收剂在煤表面等温吸附的数学模型,以探索捕收剂在煤表面吸附的普遍规律。     

浮选捕收剂在煤表面等温吸附数学模型的建立

利用界面化学二阶段吸附模型，建立了捕收剂在煤表面等温吸附的数学模型，以期探索捕收剂在煤表面吸附的普遍规律。     

荧光光谱法测定捕收剂在煤表面的吸附量

在等温条件下,根据浮选捕收剂在煤表面吸附的荧光性质,利用荧光扫描法将标准浓度的捕收剂溶液荧光强度信号与对应的激发波长(或发射波长)构成光谱图,该信号强度值与捕收剂的浓度成比例关系,因而可用于捕收剂在溶液中的浓度测定,进而可得到浮选捕收剂在煤表面的等温吸附量。实验结果表明：应用该方法测定的等温吸附量数值与γ-射线浓度计法测定的吸附量数值相吻合,为捕收剂在煤表面等温吸附的测定提供了一种新方法。     

染料—浮选剂络合物形成法测定捕收剂在煤表面吸附量的研究

利用捕收剂与有机染料在一定的溶剂中形成有色络合物 ,此络合物的消光值与捕收剂的浓度成比例关系 ,因而可用分光光度法测定捕收剂在煤表面的等温吸附量     

Fenton试剂对煤吸附特性改变的实验研究

为探索煤表面酸化改性对瓦斯吸附特性的影响规律,选取一种无污染易降解的酸性试剂-Fenton试剂对煤样进行不同程度的表面酸化改性后,在30℃条件下进行煤对瓦斯的等温吸附实验,拟合了实验煤样的等温吸附曲线并对其Langmiur吸附常数a、b进行定量分析。     

煤的瓦斯吸附动力学机制及温度效应

基于煤对瓦斯的多层吸附假设,推导了煤中瓦斯的多层吸附理论,并采用此理论对煤的瓦斯吸附试验规律进行拟合分析。结果表明:煤对瓦斯的多层吸附理论很好地拟合瓦斯等温吸附,拟合相关性均达到0.99以上;煤体表面单层吸附瓦斯体积V_m随温度降低而线性增大;煤的吸附热Q和瓦斯凝聚热QL差值(Q-Q_L)与温度T线性相关;瓦斯在煤表面吸附层数n随温度降低线性增大。     

温吸附过程中不同煤体结构煤能量变化规律

煤吸附甲烷的过程中总是伴随动能及热量的变化,能量的变化是吸附的内在动力。对反映等温吸附过程中能量变化的相关特征参数的计算进行了推导,通过不同煤体结构煤的等温吸附实验,得到了不同温度下的相关吸附数据,计算出了不同煤体结构煤吸附甲烷过程中的能量变化值,并讨论了吸附过程中能量变化的微观机制。研究表明,糜棱结构煤的吸附能力最强,其次为碎粒结构煤、碎裂结构煤和原生结构煤;吸附势随吸附空间的增大而减小,吸附首先在微孔孔隙中进行,微孔的吸附势远大于中孔大孔的吸附势;吸附势和表面自由能总降低值的规律表现为糜棱结构煤>碎粒结构煤>碎裂结构煤>原生结构煤,揭示了煤吸附甲烷过程中的能量控制机理。     

基于吸附势理论的煤吸附超临界甲烷研究

为了探究超临界甲烷吸附特征,提出超临界甲烷等温吸附线,并以此为研究基础。根据吸附势理论,计算并绘制了不同温度下吸附相体积随吸附势变化的吸附特性曲线,结果表明不同温度等温吸附特性曲线可用1条曲线或统一方程式表示,这从理论上验证了超临界甲烷在煤表面上的吸附也主要取决于与温度无关的色散力作用。由这种特性建立了超临界甲烷吸附模型,实现了根据已知等温吸附试验数据预测不同温度、压力下的超临界甲烷吸附量,克服现有的等温预测的局限性。但是当温度超过一定范围,吸附相密度不能由极限密度代替,由于分子重排作用,吸附相密度改变,造成预测误差。     

三种常见捕收剂在方铅矿表面的吸附行为研究

采用密度泛函理论从微观角度研究了丁基黄药,丁基铵黑药和乙硫氮三种常见捕收剂在方铅矿表面的吸附能,并采用静态吸附法研究了它们在方铅矿表面吸附热力学。模拟计算结果表明,三种捕收剂在方铅矿表面的平衡吸附能绝对值大小排序为:丁基铵黑药丁基黄药乙硫氮,因而丁基铵黑药较易吸附在方铅矿表面。静态吸附试验结果表明,方铅矿对三种捕收剂的吸附量随温度的升高而增大;它们的吸附等温线符合Langmuir方程;n1,其吸附过程均为优惠吸附;2ΔH43,说明捕收剂在方铅矿表面为吸热过程,是物理吸附和化学吸附共同作用的结果;ΔG0,说明吸附是自发的。     

纳米煤制备及其改善煤泥浮选的机理研究

为了探究普通浮选药剂里加入纳米级煤对煤泥浮选的影响,采用冷冻研磨的方法制备了纳米级超纯煤,并对其表面特性进行了分析.在煤浮选捕收剂正十二烷中加入纳米煤,制备液固混合浮选捕收剂用于煤泥浮选.通过X射线光电子能谱(XPS)结合润湿性分析表明,纳米煤颗粒主要以C元素为主,表面官能团以疏水性基团C-C和C=C为主,具有极强的疏水性.研究了正十二烷和纳米煤—正十二烷混合捕收剂对煤泥浮选的效果,并且通过扫描电子显微镜(SEM)对2种捕收剂作用后的精煤颗粒表面形貌进行分析表征.结果 表明使用纳米煤-正十二烷混配的新型捕收剂得到的精煤颗粒表面微纳颗粒显著增加,说明纳米煤颗粒在浮选过程中能够粘附于煤颗粒表面,从而增强煤的疏水性,并且增加了煤表面的固体凸起点.在浮选过程中,当气泡粘附煤颗粒时,这些微纳颗粒能够加速水化膜的破裂,促进煤颗粒和气泡的黏附效率,提高煤泥浮选效率.     

煤泥浮选调浆过程能量输入优化研究

浮选调浆过程中能量输入既会促进煤泥吸附捕收剂,也会使捕收剂从煤泥颗粒表面脱附,是影响浮选效果的关键因素。以临涣选煤厂浮选入料为研究对象,探究叶轮搅拌转速、搅拌时间、煤油浓度等因素对浮选过程中捕收剂吸附率、煤泥表面积利用率、浮选回收率等指标的影响机制。随着叶轮搅拌转速和搅拌时间增大,捕收剂吸附率、煤泥表面积利用率和浮选效率均先增大后减小。随着煤油浓度增大,捕收剂吸附率和浮选效率先增大后减小,而煤泥表面积利用率逐渐增大后稳定。     

复合ZM药剂对难选煤浮选强化的机理

针对难选煤泥的表面特性,提出通过药剂组合强化药剂作用。新药剂主要通过烃类油、脂肪酸和表面活性剂的复配直接实现难选煤泥与药剂吸附能力增强,并通过IR和Zeta电位测定分析了药剂在煤粒表面的吸附机理,ZM捕收剂的吸附量明显高于煤油,但在+1.7g/cm3的情况下煤油吸附量明显高于ZM。红外研究表明ZM对煤中有机组分吸附表现明显,而对无机组分及含硫组分没有明显吸附,而ζ电位的变化进一步验证ZM药剂对难选煤泥的可浮性效果。     

炼焦中煤的尺度效应及对浮选的影响

为了考察煤泥粒度变细对浮选效果的影响,从不同细度颗粒的几何特征、润湿热及浮选行为3方面探讨了炼焦中煤的尺度效应。使用BET比表面测定仪、微量热仪分别研究了炼焦中煤粒度减小对其比表面积、总孔容和平均孔径及润湿热的影响,用Young-Laplace方程分析了基于毛细管作用捕收剂吸附的变化,通过半经验公式计算了颗粒粒径及润湿性对上浮概率的影响,并进行了不同细度超低灰精煤的浮选试验。研究表明,随着炼焦中煤粒度的变细,其比表面积和总孔容呈数倍增大,Ⅱ类孔增多,平均孔径增加;基于毛细管作用的捕收剂吸附增强,对去离子水的润湿热值急剧降低;存在最佳粒度范围使颗粒的上浮概率最大,中等紊流强度的浮选环境中,控制疏水颗粒粒径在-200+45 μm或亲水性颗粒粒径在-10 μm或+45 μm均可强化浮选回收。相同浮选药剂条件下,煤泥粒度越细,煤的回收率越难以保障,并且水回收率呈增加趋势,浮选效率降低。     

煤焦油在煤泥浮选中的应用研究

从理论上分析了煤焦油用于煤泥分选的可能性,采用其馏分——洗油作为煤泥浮选的捕收剂,考察了在最佳抑制剂和分散剂用量下,洗油和仲辛醇用量不同时煤泥粒度对浮选效果的影响,结果表明:0.25～0.074mm粒级颗粒比>0.25mm粒级颗粒好浮,<0.074mm粒级颗粒的可浮性最差。     

Adsorption of collectors on model surface of Wiser bituminous coal: A molecular dynamics simulation study

Coal flotation makes use of the hydrophobicity of coal surface. To enhance the hydrophobicity of coal particles, oily collectors are usually added. Although collectors have been widely applied in coal processing, the microscopic collection mechanism remains a formidable task due to the complexity of coal surface structure. In this work, different combined systems formed by collectors, water and a model surface of Wiser bituminous coal have been studied using molecular dynamics calculations. We modeled the interaction of each collector oil droplet with the coal surface in aqueous phase. In addition, water/collector model systems were also considered in order to reproduce the interaction of the different collectors with water molecules in the collector adsorption process. The results indicate that all three collectors, i.e. dodecane, nonylbenzene and nonylphenol, form spherical insoluble oil droplet in aqueous phase. After the addition of collector droplet over coal surface, all these collectors could thermodynamically repel the interfacial water molecules and spread over the coal surface, thereby reducing roughness of coal surface. The adsorption of nonylphenol on coal surface via both π–π stacking and hydrogen bonds is most favorable, followed by that of nonylbenzene and dodecane. The presence of collector on the coal surface could improve the hydrophobicity. The number of hydrogen bond between water and modified coal surface decreases and the mobility of water molecules increases compared to the original coal surface. However, the extent of hydrophobicity of modified coal surface by these collectors is inconsistent with their adsorption capabilities. Nonylphenol is the worst collector to improve the surface hydrophobicity of coal as part of nonylphenol molecules orient away from coal surface to form hydrogen bonds via their hydroxyl groups with water molecules. Dodecane should be the most effective collector as the hydration energy of the modified surface and the number of formed hydrogen bond between this surface and water molecules are the lowest, whereas the mobility of water molecules on this modified surface is the highest.     

使用新药剂提高煤泥浮选工艺指标的试验研究

针对吕家坨煤泥浮选系统精煤产率较低,灰分较高的问题,采用单因素实验设计,即采用新型捕收剂TH102,用量900 g/t;吉化GF油做起泡剂,用量66 g/t,得到了精煤产率75.46%,灰分11.58%,回收率83.53%的较好的工艺指标,并对原煤泥及新药剂作用下精煤做了粒度分析,说明TH102捕收剂对粗煤粒有较好的捕收性及选择性。     

深度调浆对煤泥浮选效果的影响

以山西司马矿浮选入料为试验样品,进行了煤质分析和调浆转速探索试验、剪切调浆前后浮选速度的对比试验。结果表明:该煤样适宜浮选粒级0.250~0.125 mm、0.125~0.074 mm含量分别达到56.85%、20.70%;而不易浮选粒级即0.5 mm、0.045 mm粒级含量仅为0.65%、5.62%,所以该煤样可浮性较好。当调浆转速为1 950 r/min时,精煤灰分降低0.14%,精煤产率增加5.05%,可燃体回收率增加5.59%;适当的转速可以提高捕收剂油滴的分散度,并且高剪切调浆流态提供的强紊流流态大幅度提高煤粒与油滴的碰撞概率,促进油滴与煤粒的有效吸附,增强颗粒表面的可浮性。     

SDS溶液改变无烟煤润湿性与冲击产尘粒径分布的实验研究

为了提高无烟煤层注水效果,采用不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液对无烟煤样进行了浸泡改性,并对浸泡改性前后煤样的表面基团、煤/水动态接触角、自然吸水率以及冲击产尘粒径分布规律进行了测试和分析。结果表明:SDS溶液浸泡改性使无烟煤样润湿性增强,煤/水动态接触角随SDS溶液浓度的增加呈指数规律降低;改性煤样的自然吸水率随着SDS溶液浓度的增加呈指数规律增加。自然煤样和改性煤样在饱水状态下的冲击破碎产尘粒径-质量分布具有分形特征,煤样的自然饱水率越高,受冲击产尘粒径-质量分布的分形维数越小;随着SDS溶液浓度的增大,其改性煤样的冲击产尘粒径-质量分布分形维数减小,即产生的微细粉尘总量减少。     

硫化铅锌矿的新型硫抑制剂作用机理研究

硫化铅锌矿浮选过程常采用大量石灰抑制黄铁矿,造成矿浆pH过高、管道堵塞等问题,新型抑制剂HS-1替代部分石灰可实现铅锌硫的高效分离。为进一步完善HS-1与方铅矿、闪锌矿及黄铁矿的作用机理,基于纯矿物浮选试验结果,开展了HS-1抑制机理研究。结果表明：①矿浆pH=10时,以乙硫氮+丁铵黑药（物质的量之比2∶1）为组合捕收剂、HS-1为抑制剂,能有效抑制黄铁矿,部分抑制闪锌矿,而对方铅矿浮选行为基本无影响;②抑制剂HS-1对捕收剂在方铅矿表面的吸附几乎没有影响,减少了乙硫氮+丁铵黑药在闪锌矿表面的吸附量,能有效抑制组合捕收剂在黄铁矿表面的吸附量。③在pH=10时,HS-1和组合捕收剂先后与3种纯矿物作用后,矿物表面均出现了HS-1的红外特征吸收峰,方铅矿表面捕收剂的特征吸收峰无明显变化,闪锌矿及黄铁矿表面捕收剂的吸收特征峰消失,说明HS-1有效抑制了捕收剂在黄铁矿的吸附,并对闪锌矿产生一定抑制作用。