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煤炭的合理有效利用已越来越引起国家重视。随着综合机械化采煤技术的应用和我国中高等变质煤的大量开采利用,煤炭能源日益紧张,低阶煤的大量开采利用已提上日程,使得原煤中高灰难浮粉煤量急剧增加。处理这些粉煤的方法有很多,但其中应用最为广泛的就是浮选,且在选煤行业中的地位越来越重要,而且,在节能减排、环境保护及企业利益的众多要求及压力下,煤泥浮选成为煤炭企业极其重视的环节之一。捕收剂是煤泥浮选所需药剂中必然不能缺少的一种药剂,其作用使煤能更好地浮选。目前国际及国内的大多数选煤厂浮选所用的捕收剂绝大多数为非极性烃类油(煤油、轻柴油),其在应用过程中存在分选效率低、药剂消耗量大等缺点。而且,我国多煤少油的特点,使得煤油、轻柴油成为稀有物资,给浮选造成一定的限制。为减轻能源压力和改善浮选效果,新型浮选药剂的开发、改善浮选药剂的性能是未来发展的必然趋势。 近年来,地沟油(炸油)由于出现在餐桌上而屡被提出,世界范围内的研究人员都在努力研究想要将它变废为宝,变污染物为有用能源。目前地沟油最广泛的应用就是用于制备生产生物柴油,且技术基本成熟,但其工艺相对复杂、成本相对较高,使得生物柴油并没有在市场当中得到广泛应用。因此,怎样才能将地沟油的价值最大程度地发挥出来,既达到避免污染环境的目的,又使其得以合理利用,是目前以及未来需要完成的科研课题。 目前研究者制备的用于煤泥浮选的微乳捕收剂中只能加入少量的水,大部分是油,基本起不到降低油耗的作用。而且传统的微乳捕收剂在制备过程中加入大量的传统表面活性剂,降低了煤泥在浮选过程中的选择性。而本文中提出的利用双子表面活性剂,不仅可以减少制备微乳时表面活性剂的用量,避免降低捕收剂选择性的弊端,同时解决传统捕收剂分散性差的缺点,可以改变煤表面性质,使得浮选的效率得到提高,最终实现难浮煤泥在低捕收剂耗量下的高效分选。 本文以炸油和Gemini双子表面活性剂为主要研究对象,首先采用酸催化酯交换法对炸油进行改性处理,命名为DG,然后利用Gemini双子表面活性剂进行微乳化试验,最终制成DG-1高效微乳捕收剂。针对可浮性不同的煤泥,分别使用0#柴油与DG-1作捕收剂,进行浮选对比试验,验证DG-1的作用效果。主要研究内容及结论如下: 1.选择三种煤样对其进行筛分和浮选速度试验研究,确定其粒度组成和可浮性。 2.对微乳制备的原料(炸油和Gemini表面活性剂)进行准备。通过大量试验研究发现改性后的炸油,效果与柴油相近,且长期放置稳定不分层。选取两种不同的Gemini双子表面活性剂,一种是自制的阴离子型双子表面活性剂,一种是市场销售的阳离子型双子表面活性剂,并对其性质分别进行检测,为制备微乳奠定理论基础。 3.微乳捕收剂DG-1的制备。讨论了不同表面活性剂制备微乳捕收剂的可行性,探究了柴油和 DG制成微乳的可行性,考察了助表面活性剂(醇)种类以及表面活性剂(Gemini表面活性剂)与助表面活性剂(醇)的质量比(Km)对微乳形成的影响,最终确定DG-1的最优配方为:正戊醇作为助表面活性剂,31709型Gemini表面活性剂和正戊醇质量比为1:1。 4.对微乳液DG-1的性质进行检测。通过粒径分析,发现DG-1的粒径主要分布在10-100nm之间,同时对DG-1进行离心5分钟处理后不分层,可以判定DG-1为微乳液。通过染色法和滤纸法现象,判定微乳捕收剂DG-1属于W/O微乳液。 5. DG-1的应用研究。用DG-1与0#柴油作为捕收剂分别进行试验,对三种可浮性存在一定差异的煤泥进行浮选试验,并对结果对比分析。由浮选对比试验发现在同等浮选条件,DG-1对易浮、中等可浮、极难浮煤泥均具有较好的浮选效果,且捕收剂和起泡剂均比柴油的用量大大减少,充分体现其高效性。 6. DG-1作用机理分析。通过Zeta电位测定、紫外分光光度计吸附测定、红外光谱分析DG-1与煤粒在浮选过程中的作用机理,得知,DG-1中含有烯烃、烷烃等物质,同时含杂极性物质,可以在煤粒表面发生吸附,改善煤粒表面疏水性,同时增大煤粒分散性,提高可浮性。 7.对DG-1成本价格进行估算,发现浮选1t干煤泥时DG-1作为捕收剂的经济效益大于柴油,且DG-1能够替代0#柴油作为选煤捕收剂使用,缓解我国石油资源短缺的问题,还能将地沟油回收加以合理利用。这说明 DG-1对环境、经济、社会都具有明显的效益和好处。