机械热压强化褐煤浮选过程试验研究

发布时间：2018-10-08 15:33

【摘要】：我国褐煤储量丰富,但由于其表面特殊性质及持水特性,目前褐煤的资源利用率较低。褐煤变质程度最低且极易泥化,产生的煤泥因表面疏水性弱、孔隙发育好而难以浮选。对褐煤进行改性处理是提高其浮选活性的有效方法之一,机械热压是近年来对褐煤改性处理的有效方法。热处理可以减少褐煤表面含氧官能团,从而提高疏水性;机械压力的作用可以使褐煤孔隙坍塌,减少了孔隙对药剂的吸附作用。为进一步探究机械热压处理褐煤作用机理,本文以锡林浩特霍林郭勒褐煤为研究对象,利用机械热压设备对煤样进行改性处理,分析处理前后的性质变化,同时进行煤泥浮选试验,探究处理前后煤样可浮选差异,进一步完善机械热压处理褐煤作用机理。论文主要研究结论如下:(1)首先对锡林浩特霍林郭勒褐煤表面物理化学性质进行研究,采用XRD和XRF对褐煤中所含矿物组分分析,全自动工业分析仪对褐煤进行工业分析,傅立叶红外光谱仪和XPS对褐煤表面含氧官能团进行分析,压汞仪、比表面积测试仪及扫描电镜对褐煤孔结构特性及表面形貌进行分析。结果显示:褐煤中主要矿物质为高岭石和石英,其含量分别占矿物质总量的60%和28%。褐煤表面含有大量的含氧官能团,碳氧键含量达到22%。褐煤中含有大量的孔结构,其大孔孔体积达到0.285ml/g,且煤样表面非常粗糙。因此褐煤表面疏水性差,可浮性差,药剂消耗量大,直接浮选效果较差。(2)采用机械热压机对锡林浩特霍林郭勒褐煤进行处理,设置热压机的压力及温度,分别探究温度和压力对褐煤浮选效果的影响。同时探究了机械热压的原理及作用机理。采用实验室浮选机分别对热压前后褐煤进行浮选试验,并对热压前后褐煤的浮选结果进行比较。结果显示:在相同精煤灰分条件下,热压后褐煤浮选精煤产率高于原煤直接浮选精煤产率,在热压设置为9MPa-200°C条件下处理的褐煤样品浮选精煤产率比原煤浮选精煤产率高约21%,机械热压可以有效提高褐煤的浮选效果。(3)探究了热压前后褐煤表面物理化学性质发了哪些变化,选取具有代表性煤样对其表面性质变化情况进行定性分析。经过热压机处理后煤样中水分含量减少,由原煤中水分含量27.86%降低至20.45%。表面含氧官能团变少,原煤中碳氧键含量22.06%,热压后减少至10.23%。总孔体积减小,由原煤中总孔体积0.56ml/g减少至0.13ml/g,另外扫描电镜观察煤样表面变得较光滑且有棱角。(4)为了更深层次了解热压机对褐煤浮选界面作用机理,本文探究了经过热压后褐煤表面自由能的变化情况,研究了捕收剂与煤样在水中的界面相互作用自由能。采用KRUSS100表面张力仪及DSA100接触角测量仪等设备,运用van Oss-Chaudhury-Good理论等,检测并计算了热压前后煤样及捕收剂表面的非极性Lifshitz-vander Waals作用(2和极性Lewis酸+碱-作用,并计算了煤-水-捕收剂之间的界面自由能?(2的变化情况。结果发现:热压后煤样表面总自由能降低,原煤表面总自由能为47.18mJ/m2,热压后煤样总表面自由能最低降至43.59mJ/m2。煤-水-捕收剂之间的界面自由能?(2也降低,其中在热压条件为12MPa-200°C处理的褐煤表面能比原煤低2.59mJ/m2。通过探究机械热压对褐煤表面及孔隙的影响,并探究其对褐煤浮选改善的影响机理,为褐煤浮选提质提供借鉴。
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【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD849.2;TD923

【参考文献】