阳离子复配型捕收剂强化动力煤反浮选及增效机理研究

发布时间：2017-09-29 12:22

  本文关键词：阳离子复配型捕收剂强化动力煤反浮选及增效机理研究

  更多相关文章： 动力煤 反浮选 复配捕收剂 脂肪酸 分子动力学模拟

【摘要】：在细粒煤泥的分选过程中,浮选无疑是最有效且应用最广泛的一种分选方法。但对于一些难浮煤泥如氧化煤泥和低阶煤泥来说,因其表面通常含有大量的含氧官能团,亲水性较强,可浮性较差,采用传统的浮选方法难以获得理想的浮选结果。相比于煤炭复杂的组成及性质,煤泥中所含的脉石矿物通常具有相对稳定的化学组成、结构及表面性质,利用煤泥反浮选技术则可以对该类矿物进行针对性研究,从而更精确地控制浮选过程,实现高效分离。但目前煤泥反浮选技术也面临一些问题如捕收剂的种类少、合成成本高、药剂用量大、选择性差。本研究从药剂组合的理念出发,以有机脂肪酸作为辅助捕收剂部分替代价格昂贵的胺类捕收剂,配制十二胺盐酸盐/脂肪酸复配捕收剂,使用这种复配捕收剂可以显著的降低煤泥反浮选过程中胺类药剂的用量。以朔州某动力煤洗煤厂煤泥和伴生的高岭石为主要研究对象,采用单元浮选试验,考察了复配捕收剂的浮选效果,同时采用接触角测定、表面张力测定、红外光谱、颗粒微电泳和分子动力学模拟等方法研究了复配捕收剂的提效机理,主要研究内容及得到的结论如下:1、以传统阳离子捕收剂十二胺盐酸盐与常见的阴离子捕收剂油酸进行复配,研究其对煤泥反浮选效果的影响,结果表明,相比于十二胺盐酸盐捕收剂,十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂具有更低的临界胶束浓度和表面张力。十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂的捕收能力显著强于单纯十二胺盐酸盐,且随着复配捕收剂中油酸比例的增加而增强;而复配捕收剂的选择性相比于十二胺盐酸盐有所下降,并且随着复配捕收剂中油酸比例的增加,选择性逐渐降低。在以十二胺盐酸盐为捕收剂的煤泥反浮选过程中,加入一定量的油酸可以显著的减少泡沫产品的体积,阴离子油酸根的存在对煤泥反浮选有不利的影响。2、系统地研究了几种常见的阳离子表面活性剂(十二胺盐酸盐、十二烷基三甲基氯化铵(dtac)、十六烷基三甲基溴化铵(ctab))与不同链长的脂肪酸(正辛酸、正癸酸、正十二酸、正十四酸、正十六酸、正十八酸)复配作为捕收剂对煤泥反浮选效果的影响,并同时考察了复配捕收剂中阳离子表面活性剂与脂肪酸之间的摩尔比例对煤泥反浮选的影响。结果表明,十二胺盐酸盐/脂肪酸复配捕收剂具有更强的捕收能力,且随着脂肪酸碳链的增加,捕收能力逐渐变强,其中十二胺盐酸盐/正十二酸复配捕收剂表现出了较强的捕收能力和较好的选择性。随着复配捕收剂中脂肪酸所占摩尔比例的增加,捕收能力逐渐增强,选择性逐渐减弱,在摩尔比例为1:1时,反浮选效果较好。其他常见阳离子捕收剂dtac与脂肪酸复配后的反浮选规律与十二胺盐酸盐复配规律一致。而ctab与脂肪酸复配后,反浮选效果变差。3、系统地研究了高岭石纯矿物以及各个粒度级精煤在不同捕收剂下的浮选规律,结果表明随着复配捕收剂中脂肪酸碳链的增长,复配捕收剂对高岭石的捕收能力逐渐下降,其中十二胺盐酸盐/正辛酸复配捕收剂对高岭石表现出较强的捕收能力。增加复配捕收剂中十二胺盐酸的比例,能够增强捕收剂对高岭石的捕收能力。随着矿浆ph值的降低,高岭石的回收率逐渐增加,且复配捕收剂的增幅较为显著。红外光谱表明十二胺盐酸盐以物理吸附作用于高岭石表面。各个粒度级精煤的反浮选试验表明,粒度较小的精煤容易损失在泡沫产品中,粒度较大的精煤则不容易进入泡沫产品。4、真空条件下分子动力学模拟结果表明,捕收剂十二胺盐酸盐其带正电的头基通过静电作用吸附在高岭石001面,头基几乎垂直于高岭石001面,而疏水碳链则弯曲与高岭石001面形成一定的夹角。正辛酸分子的疏水性碳链穿插于十二胺盐酸盐分子的碳链之间,提高了高岭石001面的疏水性。水环境下模拟结果表明,捕收剂的加入可以降低高岭石001面附近水分子的相对浓度,改善高岭石001面疏水性。十二胺盐酸盐分子中N原子和正辛酸中O原子的相对浓度分布结果表明,主要与高岭石001面产生相互作用的为十二胺盐酸盐。低阶动力煤煤泥通常可浮性较差,本研究为高泥化细粒级低阶动力煤煤泥的提质提供了另一种可选择的途径,同时对于煤泥反浮选过程中复配捕收的选择具有一定的指导意义。
【关键词】：动力煤 反浮选 复配捕收剂 脂肪酸 分子动力学模拟
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD923;TD94
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-45
• 1.1 反浮选技术研究进展13-17
• 1.1.1 反浮选技术应用现状13-14
• 1.1.2 煤泥反浮选研究现状14-17
• 1.2 煤泥反浮选药剂研究进展17-23
• 1.2.1 捕收剂的种类及作用机理17-20
• 1.2.2 煤泥反浮选抑制剂的种类及作用机理20-22
• 1.2.3 煤泥反浮选活化剂22-23
• 1.2.4 起泡剂对煤泥反浮选的影响23
• 1.3 操作参数及煤泥性质对煤泥反浮选的影响23-26
• 1.3.1 矿浆pH值对煤泥反浮选的影响23-24
• 1.3.2 入料粒度对煤泥反浮选的影响24-25
• 1.3.3 煤化程度对煤泥反浮选的影响25
• 1.3.4 脉石矿物种类对煤泥反浮选的影响25-26
• 1.4 浮选混合用药研究进展26-29
• 1.4.1 浮选捕收剂组合用药的研究现状及进展27-28
• 1.4.2 浮选捕收剂混合用药的理论研究进展28-29
• 1.5 捕收剂吸附过程的分子动力学模拟研究进展29-31
• 1.5.1 分子动力学模拟软件29
• 1.5.2 捕收剂在矿物表面吸附模拟研究进展29-31
• 1.6 研究目的意义和主要内容31-33
• 1.6.1 本课题的研究意义31-32
• 1.6.2 本课题的研究内容32-33
• 本章参考文献33-45
• 第二章 试验原料与研究方法45-55
• 2.1 试样的选取及性质45-47
• 2.1.1 试验用煤样45-46
• 2.1.2 高岭石纯矿物46-47
• 2.1.3 精煤测试煤样47
• 2.2 试验药剂及设备47-49
• 2.2.1 试验药剂及制备方法47-49
• 2.2.2 试验使用设备49
• 2.3 试验研究方法49-54
• 2.3.1 煤泥浮选试验49-50
• 2.3.2 高岭石单矿浮选试验50
• 2.3.3 表面张力测试50-51
• 2.3.4 Zeta电位测试51
• 2.3.5 红外光谱测试51
• 2.3.6 吸附量测试51-52
• 2.3.7 显微镜图像测试52
• 2.3.8 煤泥及高岭石接触角测量52-53
• 2.3.9 分子动力学模拟53-54
• 本章参考文献54-55
• 第三章 煤泥反浮选基本规律研究55-77
• 3.1 十二胺盐酸盐用量对于煤泥反浮选效果的影响55-57
• 3.2 抑制剂糊精用量对于煤泥反浮选效果的影响57-59
• 3.3 调浆时间对于煤泥反浮选效果的影响59-60
• 3.4 矿浆pH值对于煤泥反浮选效果的影响60-66
• 3.5 矿浆浓度对于煤泥反浮选效果的影响66-69
• 3.6 煤泥反浮选动力学研究69-73
• 3.7 本章小结73-74
• 本章参考文献74-77
• 第四章 十二胺盐酸盐/油酸复配型捕收剂在煤泥反浮选中的应用77-95
• 4.1 十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂的表面张力及临界胶束浓度77-79
• 4.2 十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂的显微图像79-81
• 4.3 十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂反浮选试验81-83
• 4.4 十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂作用机理探讨83-85
• 4.5 油酸对煤泥反浮选泡沫性质的影响85-93
• 4.6 本章小结93
• 本章参考文献93-95
• 第五章 不同阳离子捕收剂/不同链长脂肪酸复配捕收剂浮选规律研究95-109
• 5.1 脂肪酸碳链长度对复配捕收剂反浮选效果的影响95-99
• 5.2 十二胺盐酸盐与脂肪酸比例对煤泥反浮选效果的影响99-101
• 5.3 其他阳离子表面活性剂与不同碳链长度脂肪酸复配101-107
• 5.3.1 DTAC与不同碳链长度脂肪酸复配101-102
• 5.3.2 DTAC/脂肪酸复配捕收剂提效机理研究102-106
• 5.3.3 CTAB与不同碳链长度脂肪酸复配106-107
• 5.4 本章小结107-108
• 本章参考文献108-109
• 第六章 单矿物浮选规律及机理研究109-141
• 6.1 脂肪酸链长对于高岭石单矿浮选影响109-110
• 6.2 十二胺盐酸盐与脂肪酸比例对高岭石单矿浮选影响110-111
• 6.3 矿浆pH值对高岭石单矿浮选影响111-114
• 6.4 高岭石显微图像、接触角测试以及高岭石红外测试114-117
• 6.4.1 高岭石接触角测试114
• 6.4.2 高岭石的光学显微图像114-115
• 6.4.3 高岭石的红外光谱测试115-117
• 6.5 捕收剂在高岭石表面吸附分子动力学模拟117-134
• 6.5.1 真空情况下捕收剂在高岭石001面吸附研究117-126
• 6.5.2 水分子在高岭石001表面吸附分子动力学模拟126-132
• 6.5.3 水环境下捕收剂在高岭石001面的吸附研究132-134
• 6.6 捕收剂对不同粒度精煤浮选的影响134-135
• 6.7 本章小结135-136
• 本章参考文献136-141
• 第七章 结论与建议141-145
• 7.1 主要研究结论141-143
• 7.2 今后研究工作展望143-145
• 致谢145-146
• 攻读博士期间发表的学术论文146-147
• 博士学位论文独创性说明147

，

本文编号：942004