还原剂对氧化/低阶煤浮选促进作用研究

来源 :杨崇义 | 被引量 : 0次 | 上传用户:purelife100
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随着我国优质煤炭资源储量日益减少,氧化/低阶煤的提质加工与综合利用势在必行。煤表面的含氧基团易与水结合形成氢键,是造成氧化/低阶煤难浮、浮选效率低的主要原因。很多学者通过调整药剂或对煤样进行预处理,改善煤表面疏水性,提高煤泥浮选效率,可以改善氧化/低阶煤难浮的问题。具有还原性的药剂在矿物浮选中有一定的应用,对于氧化/低阶煤而言,还原剂可能与煤表面的某些含氧官能团作用,从而改变其表面性质,达到改善浮选效果的目的。本试验选取关岭山煤样、麻家梁煤样和满来梁煤样作为研究对象,采用工业分析和元素分析等方法分析了三种煤样的煤化程度,采用X射线衍射(XRD)、比表面及孔隙度分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了煤样矿物组成和表面形貌,采用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)分析了煤样的表面官能团存在形式及含量。三种试验煤样,因其组成成分和表面性质的差异很大,煤样浮选效果各不相同。关岭山煤样变质程度较高,为氧化煤,存在有大量褶皱,影响浮选效率。麻家梁煤样变质程度中等,氧化程度较高,并附着有大量矿物,且存在有裂隙,浮选效率低。满来梁煤样变质程度低,表面氧化严重,孔隙多且细小,难以浮选。根据煤样表面性质的不同,尝试还原剂进行预处理,进行浮选试验,并寻找到效果较好的还原性药剂,探究对氧化/低阶煤浮选的促进作用。以精煤产率、可燃体回收率、灰分等为评价指标,研究了亚硫酸钠(Na2SO3)、亚硝酸钠(Na NO2)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、碘化钾(KI)、氯化亚锡(Sn Cl2)、氯化亚铁(Fe Cl2)、硫酸亚铁(FeSO4)对浮选的影响,研究了Na NO2、Fe Cl2和FeSO4还原剂预处理条件,包括药剂用量、预处理时间、预处理酸碱度(p H)等。浮选试验结果表明,药剂用量对试验结果影响最大,预处理时间不宜过长,酸碱度影响较小。其中,Na NO2的效果最好,普适性较高。关岭山煤样浮选预处理的最佳条件为Na NO2药剂用量2000 g/t、预处理时间为3 min、不调节p H条件;麻家梁煤样浮选预处理的最佳条件为Na NO2药剂用量2000 g/t、预处理时间为5 min、不调节p H下;满来梁煤样浮选预处理的最佳条件为Na NO2药剂用量2500 g/t、预处理时间为5 min、p H=7,得到的浮选试验效果最佳。试验研究确定了FeSO4的药剂用量、预处理时间及预处理p H等最佳预处理条件。关岭山煤样浮选预处理的最佳条件为FeSO4药剂用量1000 g/t、预处理时间为3 min、采用碱性环境;麻家梁煤样浮选预处理产生了负面效果;满来梁煤样浮选预处理的最佳条件为FeSO4药剂用量1500 g/t、预处理时间为3 min。用Zeta电位、XPS分峰、接触角分析等研究了还原性药剂的作用机理。煤样表面有丰富的孔隙和褶皱,煤颗粒比表面积大,药剂离子到达煤颗粒表面,作用于煤表面电层,压缩煤表面的Stern电层,影响煤样表面的电性。氧化/低阶煤的表面富有含氧官能团,如羟基等,亚硝酸根与其反应,降低了含氧基团的含量,改善了表面亲水性,有效地提高浮选效率。煤表面负电性减小,疏水性增加是药剂作用的结果。
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