煤泥浮选中捕收剂与起泡剂交互作用机理的研究

来源 :中国矿业大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq619609199
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
浮选是精选细粒级煤泥最有效的分选方法,煤泥浮选过程中所需的捕收剂与起泡剂是决定煤泥浮选效果的关键因素。由于煤矿与金属/非金属矿物形成原因不同,金属/非金属矿床是由地壳中的化学元素在各种成矿作用下迁移、富集而成,对于每一种非煤矿物而言成分相对简单,但是煤是由植物遗体经过生物化学作用以及物理化学作用而转变成的沉积有机矿产,是一种复杂的、多环芳香族高分子化合物,表面性质十分复杂,任何单一成分的非极性烃类油都不会是最佳的捕收剂,实际上煤泥浮选过程是煤表面性质、捕收剂、起泡剂、水中的其它离子等很多因素共同作用的结果,其中捕收剂、起泡剂及其交互作用对于煤泥浮选过程的作用尤其明显。在浮选研究领域,国内外的学者对其研究主要集中在单一因素对浮选的影响,如采用量子化学计算、分子动力学模拟等方法及理论研究捕收剂在矿物表面的作用机理;对不同种类结构的起泡剂采用各类性能研究装置研究结构对性能产生的影响,集中研究起泡剂种类对气泡大小、液膜厚度、气泡升浮速率、带水速率等方面的影响等等,但是对于煤泥浮选药剂交互作用及其对浮选效果的影响研究基本空白。本文着眼于捕收剂与起泡剂的交互作用选用选煤厂浮选入料煤泥,通过粒度、密度、工业、元素以及红外分析可以知道,该煤泥属于以中间粒度级含量为主同时高灰细泥的含量达到20%、低中固定碳、特低水分、中硫分、中等挥发分、中灰煤,且表面含有含氧官能团的国内选煤厂比较普遍的入洗煤泥,并选取了比较有代表性的四类捕收剂(柴油、十二烷、十六烷、芳烃)以及两种起泡剂(仲辛醇、醚醇)作为研究药剂交互作用的对象。矿物颗粒与气泡相互作用过程中固体颗粒能够附着在气泡上是浮选最重要的作用,诱导时间即颗粒气泡间液膜发生薄化破裂直至完成三相润湿周边铺展所需的时间,等同于附着时间。诱导时间越短,颗粒—气泡粘附所需时间越短,其它条件相同的情况下,颗粒与气泡的粘附越容易发生,粘附概率就越高。论文对矿化气泡中诱导时间进行了详细深入的研究,旨在借助诱导时间评测交互作用对煤颗粒与气泡的粘附影响。依据脱附概率建立了诱导时间浮与选效果之间的初步模型,并从诱导时间随起泡剂特性差异、捕收剂特性差异以及药剂交互作用的变化规律研究中得出结论:单一起泡剂在适当浓度能够降低颗粒-气泡之间的诱导时间,直链捕收剂对诱导时间的影响在于直链长度,直链烷基越多,交互作用越弱,诱导时间越长,芳烃与起泡剂的交互作用对诱导时间的影响则与浓度有关。基于两相泡沫特性研究延申到三相泡沫,目的在于研究捕收剂对气泡特性产生的影响。研究表明,两相泡沫中,低浓度捕收剂的加入会使得少量的捕收剂分子与起泡剂分子的非极性端相吸附,从而增强了起泡剂分子非极性端的疏水能力,使之更易附着在气液界面上,有利于气泡稳定性的提高,四类捕收剂增强泡沫稳定性的强弱为:十二烷>芳烃>十六烷>柴油;三相泡沫中,由于颗粒的加入加速了泡沫的排液以及液膜的破裂,导致三相泡沫的稳定性明显低于两相,由于捕收剂更能促进醚醇使空气分散成小气泡并防止气泡的兼并,醚醇系统的泡沫稳定性依然优于仲辛醇系统。通过对药剂作用前后煤颗粒表面润湿性、煤颗粒表面张力以及煤颗粒表面官能团的研究,目的在于研究起泡剂对煤颗粒表面疏水性的影响。研究表明,不同起泡剂对捕收剂疏水改性煤颗粒表面的促进效果是不同的,仲辛醇以及醚醇对柴油以及十六烷作用以后的煤颗粒表面的疏水性产生促进效果,对十二烷以及芳烃表面产生的促进效果却不明显。煤颗粒表面官能团的变化规律则表明,不同的起泡剂与捕收剂分子作用在煤颗粒表面的吸附结果不同,芳烃与仲辛醇交互作用时,仲辛醇能够在煤颗粒表面多点吸附,使得C-C含量增加的同时C-O含量也增加,说明仲辛醇分子吸附在了煤颗粒表面某些极性区域,促进了捕收剂对颗粒表面的疏水改性;而当柴油、十二烷与醚醇交互作用时,由于醚醇的极性基增加,交互作用降低了-OH含量、提高了C-H含量的同时,C-O含量降低,说明了醚醇的两种极性基都能够与煤颗粒表面的极性区域多点吸附且非极性基朝外,因此C-O含量降低;而芳烃与醚醇交互作用时则产生了反向吸附。通过设计双因素可重复性试验证明了交互作用的存在,并通过浮选试验论证了交互作用对浮选效果的影响规律。
其他文献
本文选择鄂尔多斯盆地东缘南端临汾区块薛关断裂以西的构造斜坡带煤层气桃园试采井组为研究对象,研究揭示了该区深层煤储层地质特征及开发面临的挑战。详细探讨研究了煤层气排采过程中影响压降扩展及渗透率变化的6个因素,提出影响该区煤层气排采过程中压降扩展及渗透率的主要因素是应力敏感效应、煤粉堵塞、速度敏感效应和气水相渗变化规律。系统总结和分析了该区煤层气井排采效果和生产特征,对比、分析了不同类型煤层气井的排采
学位
煤炭作为我国国民经济、社会发展和人们生活中的主要能源,一直占据着一次能源消费结构的主体地位;随着蓝天、青山、碧水的环境保护措施出台和人民生活幸福感、获得感的增强,国家通过不断优化能源结构,压缩煤炭在一次能源中的消耗占比,但在可预期的将来,煤炭作为我国主要能源的地位仍将保持不变。众所周知,煤炭的开采在为经济、社会发展提供源源不断能源动力的同时,也诱发了地表沉陷、土地损毁、环境破坏、工农关系紧张等一系
学位
活性焦在120~200℃低温范围内能通过选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)将烟气中的NOx净化,避免了因V2O5/WO3/Ti O2类传统脱硝催化剂因窗口温度高(300~400℃)需要将脱硫后的烟气在脱硝时再次升温,可节约大量能源。此外,活性焦干法联合脱硫脱硝技术还有脱硫脱硝一体化、硫资源化、不耗水等优点,适于大流量低温烟气的净化。近年来,国内建成
学位
以中低温热解为核心的煤炭分级利用技术是煤炭清洁高效利用的有效途径。加氢热解可以实现低阶煤的部分气化和液化,制取富含化学品原料的优质煤焦油。本文采用加压固定床试验装置研究了淖毛湖煤常规热解(氮气气氛)和加氢热解特性,揭示了氢气对热解产物分布规律的影响,提高了焦油产率与品质。对比分析了加氢和常规热解所得气体、焦油、半焦性质之间的差异,揭示了氢气在热解过程中的作用机制并明晰了加氢热解机理。并且以加氢热解
学位
煤直接液化过程中会产生约30%的液化残渣,将其进行溶剂油萃取得到重质油和沥青是煤液化残渣深加工的一种途径,萃取工艺在得到重质油和沥青的同时,还产生约50%萃余物,这些萃余物目前尚未找到合适的处理途径,将萃余物掺混至煤粉中进行共气化是萃余物大规模资源化处理的一种方式。煤粉加压气力输送作为煤气化的上游系统,其过程稳定可控是煤气化装置“安稳长满优”运行的重要前提,但是由于液化残渣萃余物在粒形、密度及粉体
学位
基于活性炭的臭氧-生物活性炭(O3-biological activated carbon,O3-BAC)技术已成为当前饮用水深度净化的有效方法,也对净水用活性炭的技术指标和性能提出了更高的要求。论文依据活性炭在饮用水净化工艺中所起的吸附剂、生物膜载体作用,确定净水用活性炭应具备的组成、结构和性能,基于现有净水用活性炭标准及指标,研究、构建饮用水深度净化用活性炭指标体系;采制我国大同、太西和新疆等
学位
含油废水是一类具有稳定物化性质、生物毒性和难生化降解特性的废水,传统处理技术很难将其有效去除,给排放此类废水的工矿企业清洁生产、生态文明建设工作带来了巨大挑战。无机膜分离技术凭借其机械强度高、通量大、耐腐蚀性强、分离过程无二次污染的特点被认为是一种高效的含油废水处理方法。然而,由于水质成分复杂,乳化态油与膜表面的性质差异导致在膜分离过程中产生的膜污染问题已严重制约了无机膜技术的规模化应用。电化学法
学位
井下煤层回采引起的环境问题及灾害事故大部分都与采场覆岩移动有关,研究采场覆岩移动规律的关键在于充分掌握采场覆岩内承载结构的承载运移机理及演化规律。传统上在研究采场覆岩运移规律时通常将上覆松散层视为基岩顶界面的均布载荷,并随基岩层的破断垮落而同步协调变形,忽略了松散层内部形成类散体拱承载结构的可能性,而这将会对采场覆岩破断运移规律及覆岩关键块稳定性分析造成较大误差。本文以赵固二矿11050厚松散层工
学位
建立完善的煤基液体产物分析方法,准确分析煤基液体产物组成是优化低阶煤绿色、高效利用的关键。鉴于煤基液体产物组成复杂,尤其是传统色谱针对有机杂原子化合物的分析具有一定局限性。为此,本文引入气相色谱原子发射光谱检测(GC-AED)分析手段,根据其等摩尔响应及多元素同测的特点,验证化合物无关校正及化合物结构式理论计算的准确性,并将气相色谱质谱联用(GC-MS)与GC-AED结合分析煤基液体产物,最终建立
学位
农业安全是民生发展的命脉和根本保障,在我国农业污染检测治理已经提升至战略高度。本文面向植被污染机理不同的两种重金属元素铜(Cu)、铅(Pb)污染监测研究需要解决的重难点,设计三期玉米室内盆栽实验。采集铜、铅污染下玉米叶片关键生育期350~2500nm光谱反射率、玉米叶片中铜、铅含量以及叶片的叶绿素相对含量值(Soil Plant Analyzer Development,SPAD)等理化数据。其中
学位