表面活性剂对高灰氧化煤浮选行为影响及机理研究

发布时间：2017-12-22 10:23

  本文关键词：表面活性剂对高灰氧化煤浮选行为影响及机理研究　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：煤因受氧化作用使得煤表面存在大量极性基团,导致其亲水性提高,分选效果变差。为提高高灰氧化煤表面疏水性,改善浮选效果,探究表面润湿性对氧化煤浮选行为的影响,本文选用四种具有长度相同疏水碳链但含不同亲水基团的表面活性剂,对高灰氧化煤进行吸附后的浮选试验,通过红外光谱、微量热等分析技术测定研究了四种表面活性剂在氧化煤有机质和矿物质表面的吸附及脱附差异,并且采用量子化学计算方法建立了四种表面活性剂的结构模型和前线分子轨道构成,从量子化学角度分析对比了四种表面活性剂的分子结构和药剂活性,并通过吸附量的测定和微量热的分析对计算结果进行了验证。本文将含高灰分的王坪烟煤通过实验室方法制得氧化煤、脱灰煤和脱灰氧化煤,采用四种表面活性剂:阳离子型的十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、Gemini表面活性剂[C_(12)H_(25)(CH_2)_2N+CH_2]_2·2Br-即(G12-2-12);阴离子型的十二烷基磺酸钠(SDS)和非离子型的脂肪醇聚氧乙烯醚(C_(12)EO_9)分别对试验煤样和纯矿物进行吸附试验,通过红外光谱和微量热仪分析了表面活性剂在煤与矿物表面的吸附特性,研究对比了含有同链长不同亲水基团的表面活性剂对高灰氧化煤浮选效果的影响。在水热脱附条件下,分别考察了四种表面活性剂在脱灰氧化煤和矿物质上的脱附效果,探讨了脱附后脱灰氧化煤的上浮率变化情况。论文主要研究结论如下:(1)通过红外光谱、润湿热值、浮选精煤产率等分析,氧化程度加深使得煤表面的亲水基团,如:羟基(-OH)和羧基(-COOH)的含量增加;润湿热值大幅度增加,其中质量分数为9%的H_2O_2处理后的煤样润湿热值约是原煤的2.7倍;精煤产率持续下降,由79.5%降低至45.3%。(2)吸附表面活性剂后能够有效改善氧化煤的可浮性,但四种表面活性剂吸附氧化煤后的浮选结果有较大差异,在0~300 mg/L浓度范围内,浮选的精煤产率的大小依次为:SDSDTABC_(12)EO_9Gemini,其中吸附了C_(12)EO_9的精煤产率在浓度为100 mg/L时达到峰值。(3)表面活性剂可以同时改善煤中有机物和矿物质表面的润湿性,吸附表面活性剂后氧化煤的浮选结果显示:精煤产率的上升伴随着灰分的增加。(4)热水浴脱附试验验证了水浴脱附可以脱除氧化煤表面的部分含氧官能团;并验证了四种表面活性剂在氧化煤样上存在不同的吸附强度,在煤中有机质和矿物质上存在不同的脱附强度。在浮选前水浴脱附处理后,可以使精煤精煤产率有一定提升,而精煤灰分几乎不变。(5)通过量子化学计算得到四种表面活性剂的前线轨道能隙,其药剂活性为G12-2-12C_(12)EO_9DTABSDS。且这一计算结果与表面活性剂在煤和矿物质表面的吸附量及微量热的测定结果相吻合。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD94;TD923

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本文编号：1319257