微纳HIP乳液对矿物颗粒表面改性作用研究
发布时间：2021-08-13 22:02
原煤的清洁化加工,产生了大量高灰、细粒煤泥。传统捕收剂用于高灰细粒煤泥的浮选时,存在药剂耗量大和分选效率低等问题。对传统捕收剂进行乳化处理可以有效降低药剂用量,比如水包油型乳化捕收剂已有大量报道。本论文通过对传统捕收剂进行乳化处理,制备得到一种新型油包水高内相（High Internal Phase,HIP）乳液捕收剂,在其性质分析的基础上,探讨了HIP乳液的配比对其捕收性能的影响,研究了其在高剪切下的絮团规律和浮选动力学,并对HIP乳液的煤泥絮团浮选工艺条件进行了优化。采用显微镜、电导率仪和旋转流变仪等仪器探究了HIP乳液的微观结构、稳定性和流变性。显微镜的观测表明,HIP乳液分散相液滴粒径在1～10μm,流变性研究发现HIP乳液属于非牛型流体中的假塑性流体。通过将HIP乳液置于水中并高速搅拌,探讨了HIP乳液的稳定性和分散性,结果表明HIP乳液在搅拌20 s后,80%以上的内相盐溶液会释放,形成一种均匀的、具有较高流动性的乳液,同时含有原HIP乳液的碎片。采用絮团分选法对HIP乳液的配比进行了优化。以金达煤泥为实验煤样（灰分≈52%,粒度d50≈8μm）,考察了司班80和煤油体积比...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随着絮团剂用量增加絮团的不同形态示意图[16]135如前所述，物理法是实现矿物分选最经济和成熟的方法，而对于微细粒矿
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-8-式）添加到连续相中[47,48]。另一种制备高内相油包水乳液的连续工艺，是将空气喷入油水两相体系[49]。如前所述，在絮团分选和絮团-浮选方法中，需要首先借助捕收剂选择性地将有机碳质颗粒进行絮团。捕收剂对矿物颗粒表面的改性作用主要由捕收剂在矿物颗粒表面铺展形成的一层油膜的表/界面性质决定，与捕收剂内部体相性质无关，而实际上除了矿物颗粒表面铺展形成的数个分子层厚度的油膜外，绝大部分比例的捕收剂填充在彼此粘附的矿物颗粒表面围成的空腔中，这部分体相捕收剂发挥了连接不同矿物颗粒界面的桥梁功能。如果捕收剂用量过少，那么就会形成如图1-1a的絮团状态，造成起体相连接功能的捕收剂不足而容易造成絮团的破碎，从而大大影响浮选性能。如图1-2所示，纯油和高内相油包水乳液均满足了絮团颗粒表面的油膜铺展和絮团颗粒之间的空间填充功能。采用HIP油包水乳液时，颗粒空隙中的HIP乳液由于内相大部分被水滴所填充，因而形成絮团所需的油量大大减少[48]13。图1-2使用纯油和HIP油包水乳液团聚颗粒的示意图[41]15748基于乳液的组成，可以计算出理论上的减少量，对于水相体积分数为0.90的HIP油包水乳液来说，理论上可以减少90%的捕收剂用量，也就是说絮团内部只有1/10的空隙是由油填充的，而不像使用纯油时所有空隙由油填充。图1-3展示了不同内相水体积分数的HIP乳液比用纯捕收剂减少的理论量[41]15748，随着内相水体积分数的增加，理论减少量呈现指数型增加。图1-3油体积的理论减少量和乳液内相体积分数的关系[41]15748
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-8-式）添加到连续相中[47,48]。另一种制备高内相油包水乳液的连续工艺，是将空气喷入油水两相体系[49]。如前所述，在絮团分选和絮团-浮选方法中，需要首先借助捕收剂选择性地将有机碳质颗粒进行絮团。捕收剂对矿物颗粒表面的改性作用主要由捕收剂在矿物颗粒表面铺展形成的一层油膜的表/界面性质决定，与捕收剂内部体相性质无关，而实际上除了矿物颗粒表面铺展形成的数个分子层厚度的油膜外，绝大部分比例的捕收剂填充在彼此粘附的矿物颗粒表面围成的空腔中，这部分体相捕收剂发挥了连接不同矿物颗粒界面的桥梁功能。如果捕收剂用量过少，那么就会形成如图1-1a的絮团状态，造成起体相连接功能的捕收剂不足而容易造成絮团的破碎，从而大大影响浮选性能。如图1-2所示，纯油和高内相油包水乳液均满足了絮团颗粒表面的油膜铺展和絮团颗粒之间的空间填充功能。采用HIP油包水乳液时，颗粒空隙中的HIP乳液由于内相大部分被水滴所填充，因而形成絮团所需的油量大大减少[48]13。图1-2使用纯油和HIP油包水乳液团聚颗粒的示意图[41]15748基于乳液的组成，可以计算出理论上的减少量，对于水相体积分数为0.90的HIP油包水乳液来说，理论上可以减少90%的捕收剂用量，也就是说絮团内部只有1/10的空隙是由油填充的，而不像使用纯油时所有空隙由油填充。图1-3展示了不同内相水体积分数的HIP乳液比用纯捕收剂减少的理论量[41]15748，随着内相水体积分数的增加，理论减少量呈现指数型增加。图1-3油体积的理论减少量和乳液内相体积分数的关系[41]15748
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂对难浮煤泥浮选效果的影响[J]. 张鸿波,张涛,张强. 煤矿机械. 2019(11)
[2]2018年我国能源形势分析与2019年预测[J]. 肖宏伟. 发展研究. 2019(01)
[3]炭黑-烃类油捕收剂强化炼焦煤浮选效果的机理研究[J]. 夏文成,李懿江,彭耀丽,谢广元. 煤炭科学技术. 2018(07)
[4]基于煤油和仲辛醇的微乳液配制及应用[J]. 赵学敏,刘生玉,樊民强. 煤炭科学技术. 2017(04)
[5]中国煤炭清洁高效利用的实践与展望[J]. 张绍强. 科技导报. 2016(17)
[6]浮选动力学模型的应用与发展[J]. 白丽梅,刘忠义,韩跃新,刘杰,马玉新. 矿产保护与利用. 2016(04)
[7]我国选煤技术现状及发展趋势[J]. 石焕,程宏志,刘万超. 煤炭科学技术. 2016(06)
[8]低阶煤浮选动力学过程研究[J]. 王永田,田全志,张义,邢耀文,李树磊,魏锦扬. 中国矿业大学学报. 2016(02)
[9]煤泥浮选过程中的细泥夹带与罩盖机理[J]. 于跃先,马力强,张仲玲,王立雨,姚立阳. 煤炭学报. 2015(03)
[10]煤泥浮选药剂研究现状及发展趋势[J]. 崔广文,于文慧,张玉,李琳. 洁净煤技术. 2015(01)
博士论文
[1]煤泥中粘土矿物的选择性团聚机理研究[D]. 梁龙.中国矿业大学 2017
[2]我国典型低品质煤提质利用及分级分质多联产的基础研究[D]. 葛立超.浙江大学 2014
[3]浮选柱的多流态过程及其分选动力学[D]. 程敢.中国矿业大学（北京） 2014
[4]浮选泡沫的稳定性调控及粉煤灰脱炭研究[D]. 李国胜.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]药剂磁化处理对煤泥浮选效果的影响[D]. 李海鹏.太原理工大学 2019
[2]微细颗粒分离过程强化研究[D]. 周宝楠.哈尔滨工业大学 2019
[3]植物油捕收剂强化低阶煤浮选试验研究[D]. 晋伟.中国矿业大学 2019
[4]捕收剂与煤表面分子间作用研究[D]. 王婷霞.中国矿业大学 2016
[5]高剪切调浆煤泥浮选试验研究及机理分析[D]. 赵磊.太原理工大学 2013
本文编号：3341197
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随着絮团剂用量增加絮团的不同形态示意图[16]135如前所述，物理法是实现矿物分选最经济和成熟的方法，而对于微细粒矿
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-8-式）添加到连续相中[47,48]。另一种制备高内相油包水乳液的连续工艺，是将空气喷入油水两相体系[49]。如前所述，在絮团分选和絮团-浮选方法中，需要首先借助捕收剂选择性地将有机碳质颗粒进行絮团。捕收剂对矿物颗粒表面的改性作用主要由捕收剂在矿物颗粒表面铺展形成的一层油膜的表/界面性质决定，与捕收剂内部体相性质无关，而实际上除了矿物颗粒表面铺展形成的数个分子层厚度的油膜外，绝大部分比例的捕收剂填充在彼此粘附的矿物颗粒表面围成的空腔中，这部分体相捕收剂发挥了连接不同矿物颗粒界面的桥梁功能。如果捕收剂用量过少，那么就会形成如图1-1a的絮团状态，造成起体相连接功能的捕收剂不足而容易造成絮团的破碎，从而大大影响浮选性能。如图1-2所示，纯油和高内相油包水乳液均满足了絮团颗粒表面的油膜铺展和絮团颗粒之间的空间填充功能。采用HIP油包水乳液时，颗粒空隙中的HIP乳液由于内相大部分被水滴所填充，因而形成絮团所需的油量大大减少[48]13。图1-2使用纯油和HIP油包水乳液团聚颗粒的示意图[41]15748基于乳液的组成，可以计算出理论上的减少量，对于水相体积分数为0.90的HIP油包水乳液来说，理论上可以减少90%的捕收剂用量，也就是说絮团内部只有1/10的空隙是由油填充的，而不像使用纯油时所有空隙由油填充。图1-3展示了不同内相水体积分数的HIP乳液比用纯捕收剂减少的理论量[41]15748，随着内相水体积分数的增加，理论减少量呈现指数型增加。图1-3油体积的理论减少量和乳液内相体积分数的关系[41]15748
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-8-式）添加到连续相中[47,48]。另一种制备高内相油包水乳液的连续工艺，是将空气喷入油水两相体系[49]。如前所述，在絮团分选和絮团-浮选方法中，需要首先借助捕收剂选择性地将有机碳质颗粒进行絮团。捕收剂对矿物颗粒表面的改性作用主要由捕收剂在矿物颗粒表面铺展形成的一层油膜的表/界面性质决定，与捕收剂内部体相性质无关，而实际上除了矿物颗粒表面铺展形成的数个分子层厚度的油膜外，绝大部分比例的捕收剂填充在彼此粘附的矿物颗粒表面围成的空腔中，这部分体相捕收剂发挥了连接不同矿物颗粒界面的桥梁功能。如果捕收剂用量过少，那么就会形成如图1-1a的絮团状态，造成起体相连接功能的捕收剂不足而容易造成絮团的破碎，从而大大影响浮选性能。如图1-2所示，纯油和高内相油包水乳液均满足了絮团颗粒表面的油膜铺展和絮团颗粒之间的空间填充功能。采用HIP油包水乳液时，颗粒空隙中的HIP乳液由于内相大部分被水滴所填充，因而形成絮团所需的油量大大减少[48]13。图1-2使用纯油和HIP油包水乳液团聚颗粒的示意图[41]15748基于乳液的组成，可以计算出理论上的减少量，对于水相体积分数为0.90的HIP油包水乳液来说，理论上可以减少90%的捕收剂用量，也就是说絮团内部只有1/10的空隙是由油填充的，而不像使用纯油时所有空隙由油填充。图1-3展示了不同内相水体积分数的HIP乳液比用纯捕收剂减少的理论量[41]15748，随着内相水体积分数的增加，理论减少量呈现指数型增加。图1-3油体积的理论减少量和乳液内相体积分数的关系[41]15748
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂对难浮煤泥浮选效果的影响[J]. 张鸿波,张涛,张强. 煤矿机械. 2019(11)
[2]2018年我国能源形势分析与2019年预测[J]. 肖宏伟. 发展研究. 2019(01)
[3]炭黑-烃类油捕收剂强化炼焦煤浮选效果的机理研究[J]. 夏文成,李懿江,彭耀丽,谢广元. 煤炭科学技术. 2018(07)
[4]基于煤油和仲辛醇的微乳液配制及应用[J]. 赵学敏,刘生玉,樊民强. 煤炭科学技术. 2017(04)
[5]中国煤炭清洁高效利用的实践与展望[J]. 张绍强. 科技导报. 2016(17)
[6]浮选动力学模型的应用与发展[J]. 白丽梅,刘忠义,韩跃新,刘杰,马玉新. 矿产保护与利用. 2016(04)
[7]我国选煤技术现状及发展趋势[J]. 石焕,程宏志,刘万超. 煤炭科学技术. 2016(06)
[8]低阶煤浮选动力学过程研究[J]. 王永田,田全志,张义,邢耀文,李树磊,魏锦扬. 中国矿业大学学报. 2016(02)
[9]煤泥浮选过程中的细泥夹带与罩盖机理[J]. 于跃先,马力强,张仲玲,王立雨,姚立阳. 煤炭学报. 2015(03)
[10]煤泥浮选药剂研究现状及发展趋势[J]. 崔广文,于文慧,张玉,李琳. 洁净煤技术. 2015(01)
博士论文
[1]煤泥中粘土矿物的选择性团聚机理研究[D]. 梁龙.中国矿业大学 2017
[2]我国典型低品质煤提质利用及分级分质多联产的基础研究[D]. 葛立超.浙江大学 2014
[3]浮选柱的多流态过程及其分选动力学[D]. 程敢.中国矿业大学（北京） 2014
[4]浮选泡沫的稳定性调控及粉煤灰脱炭研究[D]. 李国胜.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]药剂磁化处理对煤泥浮选效果的影响[D]. 李海鹏.太原理工大学 2019
[2]微细颗粒分离过程强化研究[D]. 周宝楠.哈尔滨工业大学 2019
[3]植物油捕收剂强化低阶煤浮选试验研究[D]. 晋伟.中国矿业大学 2019
[4]捕收剂与煤表面分子间作用研究[D]. 王婷霞.中国矿业大学 2016
[5]高剪切调浆煤泥浮选试验研究及机理分析[D]. 赵磊.太原理工大学 2013
本文编号：3341197
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