植物油捕收剂强化低阶煤浮选试验研究

摘要

中国低阶煤储量丰富，但由于其变质程度低，表面富有大量的含氧官能团，使其疏水性差，常规烃类捕收剂难以吸附到低阶煤表面，浮选经济成本高，通常低阶煤分选工艺中不设浮选作业。而随着采煤、选煤机械化水平的提高，细粒煤泥产量增加，并且国家对环境保护及能源利用效率的要求也越来越高，因此急需推动低阶煤浮选工业化生产，而研发适合低阶煤高效浮选捕收剂是可行性较高的途径之一。研究表明，植物油中含有大量饱和/不饱和脂肪酸和甘油形成的化合物，这类含氧成分可与低阶煤表面极性含氧位点以氢键形式结合形成吸附，从而提高低阶煤表面疏水性，改善浮选效果。 论文以低阶煤特性、低阶煤浮选强化试验、捕收剂成分分析、捕收剂与低阶煤作用机理为主线，选取了神华神东某选煤厂低阶煤为试验样品，四种植物油为捕收剂，对植物油捕收剂强化低阶煤浮选机理进行了系统研究，所得出的主要结论如下： 研究了低阶煤煤质特性与表面性质。该低阶煤灰分低仅有12.26%、挥发分较高为34.29%，具有较高的分选价值；低阶煤以低密度级和中间密度级为主，含量分别达到49.36%和39.93%；低阶煤表面粗糙，孔隙较大，且煤粒表面粘附着许多细小的矿物颗粒；煤泥中的矿物质主要是高岭石、石英；表面存在较多的含氧官能团C-O、C＝O和O＝C-O，导致煤样表面疏水性弱，可浮性较差。 探究了各植物油对低阶煤浮选行为的影响。柴油对该低阶煤浮选效果较差，最高精煤产率仅有24.36%，且精煤灰分较高，对低阶煤选择性差。橄榄油、黄豆油、松子油、花生油作为捕收剂浮选低阶煤均可不同程度的提高浮选效果，且对低阶煤的浮选效果以花生油最佳，其次为松子油及黄豆油，橄榄油效果较差。各植物油与柴油复配药剂对低阶煤浮选产率均高于植物油单一药剂，且精煤灰分与单一药剂浮选相差不大，表明各植物油与柴油的复配药剂浮选效果明显优于各植物油单一浮选。 测试了各捕收剂官能团与化学成分。植物油中含有较多的含氧官能团，而柴油中基本不含含氧官能团。植物油中含有较多的含氧的极性物质（酸、酯、醇等），柴油中主要是烷烃、芳烃等非极性物质。花生油中极性成分含量最多，其次为黄豆油，松子油与橄榄油极性成分较少。极性成分的含量差异是造成低阶煤浮选行为差异的一个重要原因，且极性成分越多，浮选效果越好。 研究了植物油及其复配药剂对低阶煤浮选强化机理。在浮选过程中，植物油中极性物质在氢键作用下与低阶煤极性部位产生定向吸附，使煤粒表面极性部位疏水，增大低阶煤接触角，缩短诱导时间，使捕收剂更易在低阶煤表面铺展。而当植物油与柴油进行复配时，两种捕收剂分别作用于低阶煤极性位点与非极性位点，使表面极性部位与非极性部位同时疏水，增大疏水面积，提高低阶煤可浮性。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 主要研究内容及技术路线

1.2.1 主要研究内容

1.2.2 技术路线图

2 文献综述

2.1 低阶煤表面性质研究进展

2.2 细泥对低阶煤浮选行为的影响

2.3 低阶煤浮选药剂研究进展

2.4 植物油捕收剂在煤泥浮选中的应用

3 试验材料与方法

3.1 药剂与仪器设备

3.2.1 精煤产率及灰分

3.2.2 可燃体回收率

3.3 样品制备及性质分析

3.3.1 试验样品制备

3.3.2 工业分析与元素分析

3.3.3 粒度分析与密度分析

3.3.4 X-射线衍射物相分析

3.3.5 低阶煤表面形貌与能谱分析

3.3.6 低阶煤表面官能团分析

3.3.7 X-射线光电子能谱分析

3.3.8 煤样接触角分析

3.4 本章小结

4 植物油捕收剂对低阶煤的浮选试验研究

4.1 浮选试验

4.2 植物油捕收剂对低阶煤浮选行为的影响

4.3 复配药剂对低阶煤浮选行为的影响

4.4 各捕收剂浮选效果对比

4.5 本章小结

5 植物油捕收剂强化低阶煤浮选机理

5.1.1 捕收剂红外光谱分析

5.2.2 各捕收剂化学成分分析

5.2 植物油与低阶煤作用机理

5.2.1 各捕收剂煤-水-油接触角分析

5.2.2 各捕收剂诱导时间测试

5.2.3各捕收剂对煤样接触角的影响

5.3 复配药剂与低阶煤作用机理

5.3.1 复配药剂对低阶煤接触角的影响

5.3.2 各捕收剂与煤作用的FTIR分析

5.3.3 复配药剂协同作用提升低阶煤浮选效果机理分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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