低阶烟煤中镜质组的疏水聚团富集方法研究

摘要

基于疏水聚团对微细粒物料分选的优势，提出了基于疏水聚团原理进行低阶烟煤中镜质组的分离富集方法。以寸二矿精煤为研究对象，在显微组分界面性质差异分析研究的基础上，开展了油团聚分选和液态CO2相变分选富集煤岩显微组分的试验研究，探究了固体浓度、搅拌制度、药剂制度等工艺条件对分选效果的影响规律及作用机理。 通过工业与元素分析、红外光谱及润湿性等分析，发现试验煤样的灰分较低，挥发分较高，镜质组含量为53.92%；试样中丝炭的灰分和碳元素含量较高，镜煤的挥发分、氢元素和氧元素含量较高；镜煤含有较多的-NH和烷基侧链等阳离子型基团，而丝炭含有较多的含氧官能团；镜煤的接触角为75°，丝炭的接触角为58.3°，镜煤的疏水性优于丝炭。 在油团聚分选煤岩组分的试验中，通过对固体浓度、搅拌制度和药剂制度进行单因素试验，考查分析了不同工艺条件对分选效果的影响规律及机理，发现药剂的添加提高了煤岩组分的分选效果。正交试验结果表明，各因素对镜质组含量的影响主次顺序为药剂量、油用量、搅拌转速、固体浓度和搅拌时间，最佳分选工艺条件为：氯化铝为150mg/L、十二烷基硫酸钠为0.5kg/t、柴油用量为20%、固体浓度为40g/L、搅拌转速为2100r/min和搅拌15min，对应的镜质组含量为76.87%。 在液态CO2相变分选煤岩组分的试验中，考查分析了矿浆浓度、搅拌制度和药剂制度对分选效果的影响规律及机理。当固体浓度为40g/L、氯化铝为300mg/L、十二烷基硫酸钠用量为1.25kg/t、上下搅拌转速为1400r/min和搅拌25min时，获得较好的工艺指标，聚团产物中镜质组含量达到79.81%，镜质组回收率为42.60%。 在疏水聚团分选煤岩组分的工艺过程中，搅拌的作用是提供能量克服能垒并促进煤岩颗粒与团聚剂的分散，提高有效碰撞效率保证聚团的进行；搅拌时间和团聚剂对聚团粒度和结构有着重要影响；调整剂的添加能够影响煤岩组分的表面电位，捕收剂通过在煤岩颗粒表面形成吸附层来提高其疏水性能，从而影响煤岩组分与团聚剂间的总相互作用势能，进而改善分选富集的效果。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 煤岩显微组分的性质差异

1.2.1 煤岩显微组分的结构特征

1.2.2 煤岩显微组分的物理性质

2 文献综述

2.1 煤岩显微组分分选研究的现状

2.2 疏水聚团理论研究

2.3 主要研究内容

2.4 技术路线

3 试验煤样制备与性质分析

3.1.1 煤样准备

3.1.2 主要设备及仪器

3.2.1 工业与元素分析

3.2.2 煤岩组成分析

3.2.3 表面润湿性分析

3.3 试验煤样制备

3.3.1 显微组分嵌布特征分析

3.3.2 微粉煤试样制备

3.4 镜煤、丝炭的性质分析

3.4.1 煤岩组分的化学组成

3.4.2 煤岩组分的红外光谱分析

3.4.3 煤岩组分的润湿性分析

3.5 煤岩组分分离效果表征

3.6 本章小结

4 煤岩显微组分的油团聚分选研究

4.1 油团聚分选试验装置

4.2 煤岩显微组分油团聚分选试验

4.2.1 搅拌转速对油团聚分选效果的影响

4.2.2 搅拌时间对油团聚分选效果的影响

4.2.3 固体浓度对油团聚分选效果的影响

4.2.4 柴油添加量对油团聚分选效果的影响

4.3 煤岩组分的表面改性研究

4.3.1 试验药剂

4.3.2 药剂对煤岩组分Zeta电位的影响

4.4 药剂对油团聚分选煤岩组分的影响

4.4.1调整剂对分选效果的影响

4.4.2 捕收剂对分选效果的影响

4.5 油团聚分选优化试验

4.6 本章小结

5 煤岩组分的液态CO2聚团分选试验

5.1 试验装置

5.2 操作制度对液态 CO2 分选煤岩组分的影响

5.2.1 浓度对分选效果的影响

5.2.2 搅拌转速对分选效果的影响

5.2.3 搅拌时间对分选效果的影响

5.3药剂对液态CO2分选煤岩组分的影响

5.3.1 无机盐对分选效果的影响

5.3.2捕收剂对分选效果的影响

5.4 本章小结

6 结论和展望

6.1 主要结论

6.2 主要创新点

6.3 研究工作展望

参考文献

作者简历

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