低阶煤活性油泡浮选行为与浮选工艺研究

发布时间：2017-05-06 08:05

  本文关键词：低阶煤活性油泡浮选行为与浮选工艺研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国的低阶煤资源丰富,产量巨大,已成为我国煤炭能源生产和供应的重要组成部分。随着低阶煤机械化开采量和块、末煤重介分选比例的不断提高,其煤泥量和灰分也急剧上升。低阶煤的浮选问题已成为选煤领域关注的热点问题。但由于低阶煤可浮性差、矿化困难,易形成细泥夹带,浮选过程中烃油捕收剂消耗高等问题,其浮选仍停留在实验室研究阶段。针对以上问题,本文选取神东矿区选煤厂的两种低阶煤煤泥为研究对象,在其相关煤质分析的基础上,研究了其表面特性和润湿热力学行为,设计了低阶煤油泡浮选试验系统,讨论了表面活性剂对活性油泡性能的影响,改进了现有接触角测量装置,研究了活性油泡对低阶煤的润湿性和粘附能量。采用不同浮选工艺探讨了低阶煤的浮选选择性,通过工艺强化,显著降低了低阶煤的浮选药耗,提高了低阶煤的回收率。这些研究工作,对于丰富浮选理论,开展低阶煤浮选的工业应用具有重要指导意义。本文利用XRD、SEM、FT-IR、XPS、孔径及比表面积和润湿等现代分析测试手段,分析了低阶煤的表面特性和润湿热力学行为。结果表明:低阶煤煤泥粒度偏细,其中-0.045 mm颗粒含量达到56%以上,灰分大于46%,主要以0.045~0.020mm微细颗粒为主。低阶煤及其-0.045mm粒级中的矿物质主要是石英、高岭石和白云母等,粘土类矿物在-0.045 mm粒级中含量显著;其表面粗糙,存在裂隙和凹陷,附着有大量微细粒煤与异质细泥;其表面的孔隙主要以3~6 nm的中孔为主,-0.045 mm粒级低阶煤具有更大的比表面积、总孔容和平均孔径;其表面的含氧官能团主要是羟基和醚基,羰基和羧基含量相对较少;与全粒级低阶煤相比,-0.045 mm的微细粒具有更小的接触角;其表面总自由能及其非极性组分数值相当,而其极性组分和表面极性,特别是碱性分量要显著高于全粒级。设计并建立了一种新的低阶煤活性油泡浮选试验系统,改变了常规煤炭浮选中烃油与煤粒的矿化方式,研究了活性油泡的生成及其性能。考察了不同类型表面活性剂对生成油泡油膜的改性柴油表面张力和粘度的影响。结果表明,表面活性剂的添加,在一定范围内可明显降低改性柴油的表面张力,增加其粘度;用量较大时,非离子型2-乙基己醇对表面张力的降幅较小,而对粘度的降低较为显著;阳离子型DDA则相反。表面活性剂的添加可有效降低油泡尺寸,在较大的表面活性剂与柴油质量比下,非离子型2-乙基己醇改性油泡的直径及其离散程度(标准差)均有所增加;而阳离子型DDA改性油泡的直径及其离散程度却缓慢降低。研究了活性油泡对低阶煤的润湿性及其粘附功。改进了现有的接触角测量装置,以适应气-液-固体系中(活性)油泡/气泡的接触角测量;采用柴油油泡,可增大油泡对低阶煤的相对接触角,而适量非离子型表面活性剂2-乙基己醇改性的活性油泡具有更大的相对接触角,可以提高活性油泡对低阶煤的可浮性和粘附功,更有利于油泡与低阶煤的粘附。探讨了不同浮选工艺条件下低阶煤的浮选选择性及其强化作用。结果表明,采用常规浮选工艺对低阶煤进行浮选时需要消耗大于50 kg/t干煤泥的捕收剂柴油;而活性油泡浮选工艺对含有43.59%的+0.045 mm较粗颗粒的低阶煤(灰分35.78%),可以明显强化其浮选选择性和对较粗颗粒的捕集能力,获得可燃体回收率为78.83%的低灰精煤(11.16%),并显著降低浮选过程中捕收剂柴油的消耗至常规浮选用量的1/10以下(4.43 kg/t干煤泥);而对-0.045 mm粒级占91.65%的微细粒低阶煤(灰分43.84%)的选择性的强化作用较强,对捕集能力的提升和浮选捕收剂的降耗同样显著,可得到可燃体回收率为58.61%和灰分15.35%的精煤。
【关键词】：低阶煤 活性油泡 浮选行为 浮选工艺 可浮性 表面特性
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD923;TD94
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-10
• Extended Abstract10-27
• 变量注释表27-28
• 1 绪论28-32
• 1.1 课题来源28
• 1.2 课题背景28-30
• 1.3 研究内容和技术路线30-32
• 2 文献综述32-44
• 2.1 低阶煤表面特性的研究进展32-38
• 2.2 低阶煤浮选研究进展38-41
• 2.3 气/油泡-煤/矿粒的浮选矿化行为研究进展41-44
• 3 低阶煤表面特性及润湿热力学行为研究44-68
• 3.1 低阶煤来源及基本性质44-48
• 3.2 低阶煤的物相组成研究48-49
• 3.3 低阶煤的表面形貌特征研究49-51
• 3.4 低阶煤表面孔隙及比表面积研究51-53
• 3.5 低阶煤表面含氧官能团研究53-60
• 3.6 低阶煤表面润湿性的热力学研究60-66
• 3.7 低阶煤的可浮性研究66-67
• 3.8 本章小结67-68
• 4 活性油泡制造及其性能研究68-85
• 4.1 油泡制造系统的设计68-73
• 4.2 表面活性剂对油泡液相表面张力和粘度的影响73-77
• 4.3 表面活性剂对油泡尺寸的影响77-84
• 4.4 本章小结84-85
• 5 活性油泡对低阶煤的润湿性及粘附功研究85-93
• 5.1 接触角测量装置的改进85-87
• 5.2 活性油泡对低阶煤的润湿性和可浮性研究87-90
• 5.3 活性油泡粘附低阶煤的能量研究90-92
• 5.4 本章小结92-93
• 6 不同浮选工艺下低阶煤的浮选选择性及强化研究93-127
• 6.1 常规浮选机的浮选选择性研究93-101
• 6.2 常规浮选柱的浮选选择性研究101-108
• 6.3 普通油泡浮选柱的浮选选择性研究108-116
• 6.4 活性油泡浮选柱的浮选选择性研究116-122
• 6.5 活性油泡对低阶煤的浮选强化研究122-125
• 6.6 本章小结125-127
• 7 结论与展望127-130
• 7.1 主要结论127-128
• 7.2 创新点128-129
• 7.3 今后研究工作展望129-130
• 参考文献130-143
• 作者简历143-146
• 学位论文数据集146

  本文关键词：低阶煤活性油泡浮选行为与浮选工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：348012