无烟煤颗粒表面低温氧化过程研究

煤的表面性质是决定细粒煤浮选难易程度的重要因素之一.采用Quanta 250(FEI)环境扫描电子显微镜系统及Bruker QUANTAX400-10电制冷能谱仪对氧化不同时间的煤粒表面进行SEM面分布研究.结果表明:随着氧化时间的增加,煤粒表面孔洞增加,且沿着孔洞出现裂隙,煤表面成灰元素(Si,Al)含量增加,图像平均灰度值随时间成负对数变化,碳含量减小的趋势以及氧含量增加的趋势都逐步缓和;煤粒表面Zeta电位均为负值,且逐渐减小,减小趋势逐步缓和;煤粒表面平均灰度值与Zeta电位的变化趋势相同.     

高质量浓度曲拉通X-100对煤泥浮选的抑制效应及机理

表面活性剂在煤泥浮选领域中应用广泛,且表面活性剂常被用于煤泥浮选促进剂,本文从另一个方面探究了表面活性剂在过量的情况下对煤泥浮选的抑制效应及其机理。以低灰煤粒和表面活性剂曲拉通X-100为研究对象,采用X射线光电子能谱(XPS)表征曲拉通X-100在煤表面的吸附状态,静态接触角测定仪测定曲拉通X-100对煤表面疏水性的影响,并探究了不同质量浓度曲拉通X-100液滴在煤粒表面的润湿与铺展情况,采用诱导时间测量仪分析不同质量浓度曲拉通X-100水溶液中的气泡与煤粒的黏附情况,最后通过紫外分光光度计定量表征浮选槽中残留曲拉通X-100质量浓度与不同浮选时间下浮选结果的对应关系。结果表明:高质量浓度曲拉通X-100会抑制煤粒上浮,随着浮选试验的进行,曲拉通X-100质量浓度逐渐降低,低质量浓度曲拉通X-100会促进煤粒被上浮气泡黏附而浮出;高质量浓度曲拉通X-100能够在煤粒表面发生有效吸附,该吸附属于物理吸附,且在一定程度上提高了煤表面的疏水性;高质量浓度曲拉通X-100水溶液更容易润湿煤表面,从而减缓了气泡-煤粒黏附过程中的液膜薄化与破裂速率;在高质量浓度曲拉通X-100水溶液中,气泡表面因罩盖有曲拉通X-100分子,导致气泡表面发生改性,难以与煤粒发生有效黏附。高质量浓度曲拉通X-100主要通过对气泡改性,以及减缓气泡与煤粒碰撞-黏附过程中的液膜薄化-破裂速率来抑制煤粒的浮选。     

磨矿对氧化煤浮选效果的影响

采用FTIR对两种不同氧化程度的煤样磨矿前后进行红外光谱分析,研究表明：磨矿过程使煤粒表面疏水基（芳环和甲基）含量增加,使亲水基（羟基和羧基）的含量降低;轻度氧化煤样经过磨矿20～30 min即可通过常规浮选达到有效的分选回收,重度氧化煤样需经过80 min的磨矿才可达到最佳浮选回收效果,但随着磨矿时间的继续增加,浮选回收效果逐渐变差;浮选回收效果最佳时,62～11 μm粒级含量达到最大值。     

炭黑-烃类油捕收剂强化炼焦煤浮选效果的机理研究

针对常规浮选药剂(如柴油、煤油等)难以实现难浮煤泥的高效浮选回收问题,以难浮炼焦煤泥为研究对象,基于炭黑颗粒的超疏水特性,将炭黑颗粒与正十二烷按1 g∶150 m L的比例混合配制成炭黑-正十二烷新型捕收剂,对比分析正十二烷和新型捕收剂对炼焦煤泥的浮选效果。采用X射线光电子能谱(XPS)和接触角测定仪对炭黑颗粒的表面疏水性进行测定,采用扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)分别对2种捕收剂作用前后煤表面颗粒形貌和元素进行表征。结果表明:炭黑颗粒主要含碳,表面官能团以C—C和CC为主,接触角达136°,极其疏水;新型捕收剂作用后的煤表面吸附有较多的纳微颗粒,且其表面碳元素含量显著高于正十二烷作用后的煤表面,表明炭黑颗粒可吸附于煤表面。炭黑-正十二烷的混合物作为捕收剂,不但增加了煤表面的疏水性,且炭黑颗粒吸附于煤表面可以增加煤表面的固体凸起点,从而在气泡-煤粒粘附过程中加速水化膜的破裂,促进煤粒-气泡粘附效率,提高难浮煤的浮选回收效果。     

基于低场核磁共振表征的矿物孔隙润湿规律

孔隙润湿是影响多孔矿物(焦渣、褐煤、冶金渣等)可浮性的重要因素之一,然而准确、定量表征孔隙润湿的方法鲜有研究,润湿液体性质与孔隙润湿规律之间的内在联系还未被充分地揭示。采用原样和疏水活性炭开展基于液体物理性质的孔隙润湿规律研究,建立低场核磁共振(¹H LF-NMR)测得¹H LF-NMR孔隙率与称重法计算得到的称重孔隙率之间的定量关系,探讨¹H LF-NMR检测样品在4种液体中润湿不同时间后的孔隙润湿率的可行性;研究4种液体对样品中不同尺寸孔隙的润湿规律;通过计算收缩数,揭示液体物理性质在样品孔隙润湿过程中的影响机理。结果表明:原样和疏水样品在4种液体中润湿后,¹H LF-NMR孔隙率与称重孔隙率具有一次函数关系,故该设备可定量表征出4种液体对原样和疏水样品中孔隙的润湿率。4种液体润湿原样和疏水性样品时不同尺寸孔隙均符合“快增—稳定”的规律,润湿速率由快到慢的转折点在5 min处,总孔的润湿率与润湿时间均符合一级动力学方程,纯水对原样具有最大的总孔润湿速率但对疏水样品的总孔润湿速率却最小。对于原样,纯水具有最大微孔和过渡孔润湿率,正丙醇和正十六烷具有最大中孔润湿率且对疏水样品中孔润湿率相似,而硅油对所有孔隙润湿率都最小;60 min孔隙润湿率(除中孔)随收缩数增加而线性降低,表明液体黏度主导孔隙润湿过程。按照疏水样品微孔和过渡孔润湿率递减排序依次为正丙醇、正十六烷、纯水、硅油;60 min孔隙润湿率随收缩数增加先升高后降低,反映出表面张力和黏度对孔隙润湿过程的协同作用。     

煤油乳化捕收剂在细粒煤浮选中的研究

针对细粒煤泥的浮选特性,将选煤用煤油捕收剂乳化处理后使用,结果表明：乳化煤油具有捕收能力强、选择性高的特点,可以显著提高细粒煤的浮选效果,降低捕收剂消耗,具有显著的经济效益及社会效益,并从理论上对乳化剂的作用机理进行了阐述。     

炼焦中煤解离精煤的炼焦性能与煤岩学分析

选取重介中煤为研究对象,将其破碎、研磨,并按密度分离后得到解离精煤,将解离精煤与重介精煤进行对比,通过工业分析、元素分析、胶质层指数和黏结指数测定等分析方法,探讨解离精煤与重介精煤在炼焦性能和煤岩学特征上的差异。结果表明:解离精煤和重介精煤的工业分析和元素分析各项指标均非常接近,然而解离精煤的胶质层指数和黏结指数显著低于重介精煤的胶质层指数和黏结指数,发现解离精煤并不适用于炼焦。解离精煤相比重介精煤,其镜质组含量降低了16.0%,惰质组含量增加了17.7%。解离精煤镜质组含量降低主要是因为碎屑镜质体的减少,惰质组含量增加主要是因为半丝质体和碎屑惰质体的增加,解离精煤和重介精煤的煤岩组分差异是导致两种精煤胶质层指数和黏结指数差异显著的主要原因。因此,将重介中煤破碎解离再选后获得的精煤用于炼焦用煤的可行性及其意义需要充分论证和研究。     

煤泥浮选参数优化试验研究

对徐州某矿的煤泥试样,开展了试验参数优化试验研究。进行药剂用量探索试验,重点考察了矿浆浓度、充气量、叶轮转速、药比等4个工艺参数对浮选的影响,设计了四因素三水平的正交试验。在实际浮选中,应严格控制药比和叶轮转速,以获得良好的煤泥浮选回收。     

低温氧化对无烟煤表面亲(疏)水性的影响

 摘要：利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）研究了纯煤在低温（＜100℃）条件下缓慢氧化的过程。通过对煤官能团特征峰面积的变化分析,结果表明：随氧化时间的增加,羟基（-OH）峰面积先减小后增加,醚氧基（Ar-O-Ar’、R-O-R’）呈增加趋势,羧基（-COOH）从无到有;芳烃（-CH）和脂肪烃（-CH2）峰面积减少的趋势;芳核中骨架C=C双键没有参与氧化反应,进而推测出煤的低温氧化的反应历程。同时,根据疏水性和亲水性特征官能团的吸光度计算出煤表面亲水指数,发现与测得煤表面接触角的变化规律是一致的。