發(fā)布時間：2017-09-29 12:22

  本文關(guān)鍵詞：陽離子復(fù)配型捕收劑強化動力煤反浮選及增效機理研究

  更多相關(guān)文章： 動力煤 反浮選 復(fù)配捕收劑 脂肪酸 分子動力學(xué)模擬

【摘要】：在細粒煤泥的分選過程中,浮選無疑是最有效且應(yīng)用最廣泛的一種分選方法。但對于一些難浮煤泥如氧化煤泥和低階煤泥來說,因其表面通常含有大量的含氧官能團,親水性較強,可浮性較差,采用傳統(tǒng)的浮選方法難以獲得理想的浮選結(jié)果。相比于煤炭復(fù)雜的組成及性質(zhì),煤泥中所含的脈石礦物通常具有相對穩(wěn)定的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì),利用煤泥反浮選技術(shù)則可以對該類礦物進行針對性研究,從而更精確地控制浮選過程,實現(xiàn)高效分離。但目前煤泥反浮選技術(shù)也面臨一些問題如捕收劑的種類少、合成成本高、藥劑用量大、選擇性差。本研究從藥劑組合的理念出發(fā),以有機脂肪酸作為輔助捕收劑部分替代價格昂貴的胺類捕收劑,配制十二胺鹽酸鹽/脂肪酸復(fù)配捕收劑,使用這種復(fù)配捕收劑可以顯著的降低煤泥反浮選過程中胺類藥劑的用量。以朔州某動力煤洗煤廠煤泥和伴生的高嶺石為主要研究對象,采用單元浮選試驗,考察了復(fù)配捕收劑的浮選效果,同時采用接觸角測定、表面張力測定、紅外光譜、顆粒微電泳和分子動力學(xué)模擬等方法研究了復(fù)配捕收劑的提效機理,主要研究內(nèi)容及得到的結(jié)論如下:1、以傳統(tǒng)陽離子捕收劑十二胺鹽酸鹽與常見的陰離子捕收劑油酸進行復(fù)配,研究其對煤泥反浮選效果的影響,結(jié)果表明,相比于十二胺鹽酸鹽捕收劑,十二胺鹽酸鹽/油酸復(fù)配捕收劑具有更低的臨界膠束濃度和表面張力。十二胺鹽酸鹽/油酸復(fù)配捕收劑的捕收能力顯著強于單純十二胺鹽酸鹽,且隨著復(fù)配捕收劑中油酸比例的增加而增強;而復(fù)配捕收劑的選擇性相比于十二胺鹽酸鹽有所下降,并且隨著復(fù)配捕收劑中油酸比例的增加,選擇性逐漸降低。在以十二胺鹽酸鹽為捕收劑的煤泥反浮選過程中,加入一定量的油酸可以顯著的減少泡沫產(chǎn)品的體積,陰離子油酸根的存在對煤泥反浮選有不利的影響。2、系統(tǒng)地研究了幾種常見的陽離子表面活性劑(十二胺鹽酸鹽、十二烷基三甲基氯化銨(dtac)、十六烷基三甲基溴化銨(ctab))與不同鏈長的脂肪酸(正辛酸、正癸酸、正十二酸、正十四酸、正十六酸、正十八酸)復(fù)配作為捕收劑對煤泥反浮選效果的影響,并同時考察了復(fù)配捕收劑中陽離子表面活性劑與脂肪酸之間的摩爾比例對煤泥反浮選的影響。結(jié)果表明,十二胺鹽酸鹽/脂肪酸復(fù)配捕收劑具有更強的捕收能力,且隨著脂肪酸碳鏈的增加,捕收能力逐漸變強,其中十二胺鹽酸鹽/正十二酸復(fù)配捕收劑表現(xiàn)出了較強的捕收能力和較好的選擇性。隨著復(fù)配捕收劑中脂肪酸所占摩爾比例的增加,捕收能力逐漸增強,選擇性逐漸減弱,在摩爾比例為1:1時,反浮選效果較好。其他常見陽離子捕收劑dtac與脂肪酸復(fù)配后的反浮選規(guī)律與十二胺鹽酸鹽復(fù)配規(guī)律一致。而ctab與脂肪酸復(fù)配后,反浮選效果變差。3、系統(tǒng)地研究了高嶺石純礦物以及各個粒度級精煤在不同捕收劑下的浮選規(guī)律,結(jié)果表明隨著復(fù)配捕收劑中脂肪酸碳鏈的增長,復(fù)配捕收劑對高嶺石的捕收能力逐漸下降,其中十二胺鹽酸鹽/正辛酸復(fù)配捕收劑對高嶺石表現(xiàn)出較強的捕收能力。增加復(fù)配捕收劑中十二胺鹽酸的比例,能夠增強捕收劑對高嶺石的捕收能力。隨著礦漿ph值的降低,高嶺石的回收率逐漸增加,且復(fù)配捕收劑的增幅較為顯著。紅外光譜表明十二胺鹽酸鹽以物理吸附作用于高嶺石表面。各個粒度級精煤的反浮選試驗表明,粒度較小的精煤容易損失在泡沫產(chǎn)品中,粒度較大的精煤則不容易進入泡沫產(chǎn)品。4、真空條件下分子動力學(xué)模擬結(jié)果表明,捕收劑十二胺鹽酸鹽其帶正電的頭基通過靜電作用吸附在高嶺石001面,頭基幾乎垂直于高嶺石001面,而疏水碳鏈則彎曲與高嶺石001面形成一定的夾角。正辛酸分子的疏水性碳鏈穿插于十二胺鹽酸鹽分子的碳鏈之間,提高了高嶺石001面的疏水性。水環(huán)境下模擬結(jié)果表明,捕收劑的加入可以降低高嶺石001面附近水分子的相對濃度,改善高嶺石001面疏水性。十二胺鹽酸鹽分子中N原子和正辛酸中O原子的相對濃度分布結(jié)果表明,主要與高嶺石001面產(chǎn)生相互作用的為十二胺鹽酸鹽。低階動力煤煤泥通�？筛⌒暂^差,本研究為高泥化細粒級低階動力煤煤泥的提質(zhì)提供了另一種可選擇的途徑,同時對于煤泥反浮選過程中復(fù)配捕收的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：動力煤 反浮選 復(fù)配捕收劑 脂肪酸 分子動力學(xué)模擬
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD923;TD94
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-45
• 1.1 反浮選技術(shù)研究進展13-17
• 1.1.1 反浮選技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀13-14
• 1.1.2 煤泥反浮選研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2 煤泥反浮選藥劑研究進展17-23
• 1.2.1 捕收劑的種類及作用機理17-20
• 1.2.2 煤泥反浮選抑制劑的種類及作用機理20-22
• 1.2.3 煤泥反浮選活化劑22-23
• 1.2.4 起泡劑對煤泥反浮選的影響23
• 1.3 操作參數(shù)及煤泥性質(zhì)對煤泥反浮選的影響23-26
• 1.3.1 礦漿pH值對煤泥反浮選的影響23-24
• 1.3.2 入料粒度對煤泥反浮選的影響24-25
• 1.3.3 煤化程度對煤泥反浮選的影響25
• 1.3.4 脈石礦物種類對煤泥反浮選的影響25-26
• 1.4 浮選混合用藥研究進展26-29
• 1.4.1 浮選捕收劑組合用藥的研究現(xiàn)狀及進展27-28
• 1.4.2 浮選捕收劑混合用藥的理論研究進展28-29
• 1.5 捕收劑吸附過程的分子動力學(xué)模擬研究進展29-31
• 1.5.1 分子動力學(xué)模擬軟件29
• 1.5.2 捕收劑在礦物表面吸附模擬研究進展29-31
• 1.6 研究目的意義和主要內(nèi)容31-33
• 1.6.1 本課題的研究意義31-32
• 1.6.2 本課題的研究內(nèi)容32-33
• 本章參考文獻33-45
• 第二章 試驗原料與研究方法45-55
• 2.1 試樣的選取及性質(zhì)45-47
• 2.1.1 試驗用煤樣45-46
• 2.1.2 高嶺石純礦物46-47
• 2.1.3 精煤測試煤樣47
• 2.2 試驗藥劑及設(shè)備47-49
• 2.2.1 試驗藥劑及制備方法47-49
• 2.2.2 試驗使用設(shè)備49
• 2.3 試驗研究方法49-54
• 2.3.1 煤泥浮選試驗49-50
• 2.3.2 高嶺石單礦浮選試驗50
• 2.3.3 表面張力測試50-51
• 2.3.4 Zeta電位測試51
• 2.3.5 紅外光譜測試51
• 2.3.6 吸附量測試51-52
• 2.3.7 顯微鏡圖像測試52
• 2.3.8 煤泥及高嶺石接觸角測量52-53
• 2.3.9 分子動力學(xué)模擬53-54
• 本章參考文獻54-55
• 第三章 煤泥反浮選基本規(guī)律研究55-77
• 3.1 十二胺鹽酸鹽用量對于煤泥反浮選效果的影響55-57
• 3.2 抑制劑糊精用量對于煤泥反浮選效果的影響57-59
• 3.3 調(diào)漿時間對于煤泥反浮選效果的影響59-60
• 3.4 礦漿pH值對于煤泥反浮選效果的影響60-66
• 3.5 礦漿濃度對于煤泥反浮選效果的影響66-69
• 3.6 煤泥反浮選動力學(xué)研究69-73
• 3.7 本章小結(jié)73-74
• 本章參考文獻74-77
• 第四章 十二胺鹽酸鹽/油酸復(fù)配型捕收劑在煤泥反浮選中的應(yīng)用77-95
• 4.1 十二胺鹽酸鹽/油酸復(fù)配捕收劑的表面張力及臨界膠束濃度77-79
• 4.2 十二胺鹽酸鹽/油酸復(fù)配捕收劑的顯微圖像79-81
• 4.3 十二胺鹽酸鹽/油酸復(fù)配捕收劑反浮選試驗81-83
• 4.4 十二胺鹽酸鹽/油酸復(fù)配捕收劑作用機理探討83-85
• 4.5 油酸對煤泥反浮選泡沫性質(zhì)的影響85-93
• 4.6 本章小結(jié)93
• 本章參考文獻93-95
• 第五章 不同陽離子捕收劑/不同鏈長脂肪酸復(fù)配捕收劑浮選規(guī)律研究95-109
• 5.1 脂肪酸碳鏈長度對復(fù)配捕收劑反浮選效果的影響95-99
• 5.2 十二胺鹽酸鹽與脂肪酸比例對煤泥反浮選效果的影響99-101
• 5.3 其他陽離子表面活性劑與不同碳鏈長度脂肪酸復(fù)配101-107
• 5.3.1 DTAC與不同碳鏈長度脂肪酸復(fù)配101-102
• 5.3.2 DTAC/脂肪酸復(fù)配捕收劑提效機理研究102-106
• 5.3.3 CTAB與不同碳鏈長度脂肪酸復(fù)配106-107
• 5.4 本章小結(jié)107-108
• 本章參考文獻108-109
• 第六章 單礦物浮選規(guī)律及機理研究109-141
• 6.1 脂肪酸鏈長對于高嶺石單礦浮選影響109-110
• 6.2 十二胺鹽酸鹽與脂肪酸比例對高嶺石單礦浮選影響110-111
• 6.3 礦漿pH值對高嶺石單礦浮選影響111-114
• 6.4 高嶺石顯微圖像、接觸角測試以及高嶺石紅外測試114-117
• 6.4.1 高嶺石接觸角測試114
• 6.4.2 高嶺石的光學(xué)顯微圖像114-115
• 6.4.3 高嶺石的紅外光譜測試115-117
• 6.5 捕收劑在高嶺石表面吸附分子動力學(xué)模擬117-134
• 6.5.1 真空情況下捕收劑在高嶺石001面吸附研究117-126
• 6.5.2 水分子在高嶺石001表面吸附分子動力學(xué)模擬126-132
• 6.5.3 水環(huán)境下捕收劑在高嶺石001面的吸附研究132-134
• 6.6 捕收劑對不同粒度精煤浮選的影響134-135
• 6.7 本章小結(jié)135-136
• 本章參考文獻136-141
• 第七章 結(jié)論與建議141-145
• 7.1 主要研究結(jié)論141-143
• 7.2 今后研究工作展望143-145
• 致謝145-146
• 攻讀博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文146-147
• 博士學(xué)位論文獨創(chuàng)性說明147

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本文編號：942004