基于原子力显微镜的煤粒表面水化膜和颗粒间相互作用力研究

发布时间：2018-02-11 20:19

本文关键词： 煤泥浮选水化膜作用力原子力显微镜　出处：《中国矿业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：细粒煤粒度细、质量小,故而在浮选过程中其与气泡的碰撞概率低,而导致回收能力低,且细粒煤浮选易出现细泥罩盖而影响精煤质量。针对此问题本论文采用原子力显微镜(AFM),从浮选基本理论出发,对矿物表面水化膜以及矿物颗粒间作用力进行了初步研究,并进行了煤泥浮选试验加以验证。论文的主要研究内容和结论如下:论文对AFM力曲线功能用于测试水化膜的原理进行了解释;提出了亲水性矿物和疏水性矿物表面水化膜厚度的计算方法。在不同浓度CaCl2的电解质水溶液中分别对煤和云母表面的水化膜进行了测试。结果表明,煤表面的水化膜较薄,电解质CaCl2的加入可以微弱的减薄其水化膜的厚度;云母表面的水化膜较厚,随着CaCl2浓度的增加,云母表面的过渡层水化膜厚度基本保持不变,有序排列层水化膜的厚度不断增加,0.006mol/L后趋于不变。利用AFM对不同条件的溶液中颗粒间相互作用力进行了力曲线测试,测试结果表明pH值和电解质浓度是影响颗粒间相互作用的重要因素。酸性条件下,煤粒间相互吸引、高岭石颗粒间相互排斥、煤粒与高岭石颗粒相互吸引;中性条件下,煤粒间相互吸引,引力较酸性条件下弱、高岭石颗粒间相互排斥,斥力较酸性情况较大、煤粒与高岭石颗粒间引力消失而相互排斥;碱性条件下,煤粒间引力消失而相互排斥,高岭石颗粒间相互排斥较中性情况更大、煤粒与高岭石颗粒间相互排斥较中性情况更大;CaCl2的加入会使得颗粒间相互吸引,促进颗粒间的聚集,且随着CaCl2浓度的增加,煤粒间和煤粒与高岭石颗粒间的作用力都是先增大后减小最后趋于不变,而高岭石颗粒间的作用力会一直增大,最后趋于不变。颗粒间的相互作用与颗粒表面的水化膜密切相关,水化膜的存在会阻碍颗粒间的相互接近,减薄水化膜会促进了颗粒间的相互引力。论文考察了矿浆pH值、Ca2+浓度对煤泥浮选的影响,试验结果表明:酸性条件下,该煤泥的可燃体回收率和精煤灰分变化不大,在pH=6左右时,可燃体回收率达到最大值84.55%;在碱性条件下,可燃体回收率和精煤灰分随着pH值增加而逐渐降低。此煤泥在中性或者弱酸性的条件下,可以获得低于10%的合格精煤,且还能保证可燃体回收率;在碱性条件下可获得低灰精煤,但产率较低;Ca2+浓度对该煤泥的浮选指标影响较大,加入CaCl2后精煤的产率和灰分均明显增大。当加入0.001mol/L CaCl2时,得到了精煤产率为78.14%,灰分为9.96%的良好指标,在满足精煤灰分的前提下,精煤的产率得到了提高,一定程度上强化了浮选。在0.005mol/L后精煤的产率和灰分变化幅度逐渐平缓最后趋于不变。这与在不同pH值和CaCl2浓度水溶液中测得的颗粒间相互作用结论一致,颗粒间相互吸引易提高可燃体回收率,颗粒间相互排斥易提高精煤质量。以上结论为通过改善矿浆溶液环境,选择性地减薄或强化颗粒表面水化膜,选择性让矿物颗粒间相互聚集或分散,提高气泡矿化效果达到强化浮选过程,优化浮选指标的技术手段研究具有重要的理论基础和实际意义。
[Abstract]:In this paper , the principle of the interaction between coal particles and kaolinite particles is studied . The results show that the interaction between coal particles and kaolinite particles is more neutral than that between the particles . The results show that the coal particles and kaolinite particles repel each other . The interaction between the particles and kaolinite particles is more neutral . The results show that the recovery of the coal slime and the ash content of the coal particles are not large . The yield and ash content of refined coal have been improved with increasing pH value . The yield of refined coal is 78 . 14 % and ash content is 9 . 96 % .

【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD94

【参考文献】