【摘要】：我國褐煤儲量豐富,但由于其表面特殊性質(zhì)及持水特性,目前褐煤的資源利用率較低。褐煤變質(zhì)程度最低且極易泥化,產(chǎn)生的煤泥因表面疏水性弱、孔隙發(fā)育好而難以浮選。對褐煤進行改性處理是提高其浮選活性的有效方法之一,機械熱壓是近年來對褐煤改性處理的有效方法。熱處理可以減少褐煤表面含氧官能團,從而提高疏水性;機械壓力的作用可以使褐煤孔隙坍塌,減少了孔隙對藥劑的吸附作用。為進一步探究機械熱壓處理褐煤作用機理,本文以錫林浩特霍林郭勒褐煤為研究對象,利用機械熱壓設備對煤樣進行改性處理,分析處理前后的性質(zhì)變化,同時進行煤泥浮選試驗,探究處理前后煤樣可浮選差異,進一步完善機械熱壓處理褐煤作用機理。論文主要研究結(jié)論如下:(1)首先對錫林浩特霍林郭勒褐煤表面物理化學性質(zhì)進行研究,采用XRD和XRF對褐煤中所含礦物組分分析,全自動工業(yè)分析儀對褐煤進行工業(yè)分析,傅立葉紅外光譜儀和XPS對褐煤表面含氧官能團進行分析,壓汞儀、比表面積測試儀及掃描電鏡對褐煤孔結(jié)構(gòu)特性及表面形貌進行分析。結(jié)果顯示:褐煤中主要礦物質(zhì)為高嶺石和石英,其含量分別占礦物質(zhì)總量的60%和28%。褐煤表面含有大量的含氧官能團,碳氧鍵含量達到22%。褐煤中含有大量的孔結(jié)構(gòu),其大孔孔體積達到0.285ml/g,且煤樣表面非常粗糙。因此褐煤表面疏水性差,可浮性差,藥劑消耗量大,直接浮選效果較差。(2)采用機械熱壓機對錫林浩特霍林郭勒褐煤進行處理,設置熱壓機的壓力及溫度,分別探究溫度和壓力對褐煤浮選效果的影響。同時探究了機械熱壓的原理及作用機理。采用實驗室浮選機分別對熱壓前后褐煤進行浮選試驗,并對熱壓前后褐煤的浮選結(jié)果進行比較。結(jié)果顯示:在相同精煤灰分條件下,熱壓后褐煤浮選精煤產(chǎn)率高于原煤直接浮選精煤產(chǎn)率,在熱壓設置為9MPa-200°C條件下處理的褐煤樣品浮選精煤產(chǎn)率比原煤浮選精煤產(chǎn)率高約21%,機械熱壓可以有效提高褐煤的浮選效果。(3)探究了熱壓前后褐煤表面物理化學性質(zhì)發(fā)了哪些變化,選取具有代表性煤樣對其表面性質(zhì)變化情況進行定性分析。經(jīng)過熱壓機處理后煤樣中水分含量減少,由原煤中水分含量27.86%降低至20.45%。表面含氧官能團變少,原煤中碳氧鍵含量22.06%,熱壓后減少至10.23%�？偪左w積減小,由原煤中總孔體積0.56ml/g減少至0.13ml/g,另外掃描電鏡觀察煤樣表面變得較光滑且有棱角。(4)為了更深層次了解熱壓機對褐煤浮選界面作用機理,本文探究了經(jīng)過熱壓后褐煤表面自由能的變化情況,研究了捕收劑與煤樣在水中的界面相互作用自由能。采用KRUSS100表面張力儀及DSA100接觸角測量儀等設備,運用van Oss-Chaudhury-Good理論等,檢測并計算了熱壓前后煤樣及捕收劑表面的非極性Lifshitz-vander Waals作用(2和極性Lewis酸+堿-作用,并計算了煤-水-捕收劑之間的界面自由能?(2的變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn):熱壓后煤樣表面總自由能降低,原煤表面總自由能為47.18mJ/m2,熱壓后煤樣總表面自由能最低降至43.59mJ/m2。煤-水-捕收劑之間的界面自由能?(2也降低,其中在熱壓條件為12MPa-200°C處理的褐煤表面能比原煤低2.59mJ/m2。通過探究機械熱壓對褐煤表面及孔隙的影響,并探究其對褐煤浮選改善的影響機理,為褐煤浮選提質(zhì)提供借鑒。
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【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD849.2;TD923

【參考文獻】

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本文編號：2257298