高岭土是一种重要的非金属矿产资源,随着工业水平的快速发展,煤系硬质高岭土资源的开发利用受到重视。中国煤炭资源储量巨大,因此在煤岩矿物中存在大量可开发利用的煤系高岭土。摩擦电选工艺具有不需要水资源、能耗低、流程简单、分选过程不会改变物料性质等优势。本文将围绕表面改性强化煤系高岭土摩擦电选脱碳预富集效果开展研究。首先采用不同摩擦介质材料对煤系高岭土中高岭石和脉石矿物的摩擦荷电特性进行初步研究,基于试验结果摩擦荷电器由旋转电机、不锈钢制作的中心旋转轴,PVC制作的旋转外轴、摩擦介质棒和外筒,PP制作的集料漏斗组成。其次基于煤系高岭土脱碳预富集的目的,探究不同表面改性方法对模拟物料高岭石和净煤的摩擦荷电影响,分析改性前后矿物颗粒与摩擦介质作用后荷质比变化规律,揭示不同表面改性强化模拟物料摩擦荷电作用机理。化学药剂改性在机械力改性基础上加入药剂,改性效果明显强于机械力改性。本试验选取的化学药剂中柠檬酸和煤油改性效果最好,油酸钠改性效果次之,乙酸和氨水改性效果最差。柠檬酸、煤油化学作用改性的合适时间为20 s、30 s,药剂用量为7 g/kg、5 g/kg。表面改性后,FTIR结果表明高岭石无明显变化,净煤氢键缔合的醇、酚强度增加,甲基、亚甲基以及酚、醇、醚、酯的C-O强度减弱。XPS谱图分析表明C-C基团、-COOH基团含量的增加,C-O基团、C=O基团含量的减少会强化高岭石和净煤矿物颗粒摩擦荷电特性,扩大高岭石和净煤的摩擦荷电差异。-OH基团含量的增加会强化净煤和高岭石矿物颗粒荷负电能力。Na+吸附会强化高岭石和净煤表面荷正电能力。最后利用实验室摩擦静电分选系统对柠檬酸和煤油改性前后模拟物料的分离试验进行探究,开展柠檬酸和煤油改性前后不同粒度级的煤系高岭土脱碳预富集试验,研究操作条件极板电压、旋转速度和给料速度对不同粒度级的煤系高岭土分选效果的影响规律。结果表明柠檬酸和煤油改性强化模拟物料的分离效果。不同粒度级煤系高岭土的分选试验中,0.125-0.074 mm煤系高岭土分选效果最好,0.25-0.125 mm分选效果较好,且柠檬酸改性作用略强于煤油;-0.074 mm煤系高岭土分选效果较差,表面改性未能提升分选效果。0.125-0.074 mm煤系高岭土分选试验的合适操作条件为极板电压35 kV,旋转速度135 r/min,给料速度6 g/min,此时柠檬酸改性后煤系高岭土的脱碳预富集试验结果为有用组分回收率82.21%,脱碳效率47.19%。该论文有图55幅,表27个,参考文献111篇。