【摘要】：隨著我國能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整,煤炭清潔高效、低碳化利用受到高度重視。煤炭分質(zhì)利用是實現(xiàn)煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化利用的重要途徑。目前,煤炭的分質(zhì)利用僅限于低變質(zhì)煤的熱解多聯(lián)產(chǎn)轉(zhuǎn)化,從煤巖煤質(zhì)方面,開展煤炭分質(zhì)利用的研究仍十分鮮見。侏羅紀(jì)低變質(zhì)煙煤富含惰質(zhì)組,嚴(yán)重制約了其高效轉(zhuǎn)化利用。解決這一問題的核心是闡明有關(guān)煤巖組分分選規(guī)律。因此,高惰質(zhì)組侏羅紀(jì)煤的煤巖分選規(guī)律及相關(guān)技術(shù)研究對于實現(xiàn)煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化利用不僅具有重要的理論指導(dǎo)意義,而且有著良好的發(fā)展前景。神府煤是侏羅紀(jì)煤的典型代表。因此,本文以神木王家溝煤(以下簡稱神府煤)為研究對象,采用光學(xué)顯微鏡、紅外光譜、低溫氮氣吸附等研究方法,系統(tǒng)研究了神府煤煤巖組分的嵌布特征,不同煤巖組分的可磨性、潤濕性、表面結(jié)構(gòu),建立了煤巖組分界面相互作用模型;系統(tǒng)研究了煤巖組分選擇性破碎機(jī)理;并進(jìn)一步研究了煤巖組分重介旋流分選、浮選分離富集的規(guī)律。(1)鏡煤的灰分低于絲炭,絲炭的全硫含量是鏡煤兩倍。鏡質(zhì)組中含有較多的烷基側(cè)鏈及-NH2、-NH-等陽離子型基團(tuán),惰質(zhì)組含有較多的芳香結(jié)構(gòu)單及含氧官能團(tuán),不同煤巖組分的界面作用主要以范德華力作用和氫鍵鍵合為主。惰質(zhì)組富含中到大孔,表面積遠(yuǎn)大于鏡質(zhì)組。(2)惰質(zhì)組顯微硬度和哈氏可磨性指數(shù)都明顯高于鏡質(zhì)組。鏡煤和絲炭的初始接觸角差異不大,但絲炭的平衡接觸角遠(yuǎn)小于鏡煤,水分在絲炭表面的擴(kuò)散滲透性能較強(qiáng),具有較高的潤濕熱。絲炭與鏡煤的疏水性差異較大。(3)研究發(fā)現(xiàn),隨著粒度級的減小,煤巖組分解離度不斷提高。當(dāng)破碎粒度級為0.075~0.045mm時,煤巖組分的解離度可達(dá)到92.3%。探討了圓盤粉碎、微波輔助球磨、沖擊粉碎和氣流粉碎過程中不同粒度級煤炭組分的分布規(guī)律,比較了不同粉碎作用力與煤巖組分解離度的關(guān)系,建立了煤巖組分選擇性破碎模型及其機(jī)理。氣流粉碎對煤巖組分的選擇性解離較高。(4)在實驗室重介旋流分選系統(tǒng)上,采用先高密度分選(一次分選)后低密度分選(二次分選)的方式,研究了神府煤1~0.2mm細(xì)粒煤的煤巖組分重介旋流分選規(guī)律。在旋流器錐比為0.85、給料壓力0.06MPa、固液比1:4時,鏡煤中鏡質(zhì)組富集率最大為79.73%。在旋流器錐比為0.65、固液比1:4、給料壓力0.10MPa時,絲炭中惰質(zhì)組富集率最大為72.50%。(5)重液旋流分選正交實驗表明,鏡煤中鏡質(zhì)組平均回收率達(dá)到92.17%,絲炭中惰質(zhì)組平均回收率達(dá)到39.49%,礦物質(zhì)煤中礦物質(zhì)回收率達(dá)到76.78%。重液旋流分選模擬分析表明,通過重液旋流方法可實現(xiàn)煤巖組分的連續(xù)化分離富集。(6)在單槽浮選機(jī)上,研究了礦漿pH值和表面改性劑等因素對煤巖組分電動電位的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了煤巖組分表面改性與捕收劑的匹配原則,通過優(yōu)化得到了浮選法分離富集煤巖組分的最佳工藝參數(shù)。(7)當(dāng)氯化鋁用量為154mg/L,十二烷基三甲基溴化銨用量為100 mg/L,礦漿濃度為100g/L,仲辛醇用量為120g/t,充氣量為0.30m3/(m2?min),接觸時間為3.5min,葉輪轉(zhuǎn)速1800r/min時,神府細(xì)粒煤通過浮選,鏡質(zhì)組富集率可達(dá)到86.96%,惰質(zhì)組富集率可達(dá)到70.80%。(8)借助紫外光譜、紅外光譜、電動電位測定儀等研究了捕收劑的作用機(jī)理,發(fā)現(xiàn)陽離子捕收劑和陰離子捕收劑在煤粉表面都主要以靜電吸附為主,也存在色散力等作用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD94

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本文編號：2447791