浮选是处理微细粒煤分选的有效方法之一,捕收剂则是决定浮选效果的关键。一般选煤厂使用煤油、柴油等非极性烃类油作为捕收剂,但是其捕收能力偏弱,对煤种的适应性也较差,尤其对低阶煤,煤油或柴油几乎没有浮选能力,即使能得到理想的分选效果,其药剂消耗量极大,导致成本增加,经济性差。课题组经前期研究得到油酸甲酯是一种高效煤泥浮选捕收剂,相同药剂用量下,油酸甲酯所得精煤产率及可燃体回收率均远高于煤油。本研究选取油酸甲酯为基本药剂,筛选HLB值各不相同的表面活性剂AEO-3、AEO-7、OP-4、OP-10、Span 80及Tween 80和煤油作为添加剂与油酸甲酯混溶,分别配制二元混溶捕收剂、三元混溶捕收剂以及微乳液捕收剂,分别使用煤油、油酸甲酯及油酸甲酯复配捕收剂,对5种煤进行了浮选试验,比较油酸甲酯与煤油、油酸甲酯与复配药剂的浮选效果以及对煤种的适应性,以期得到捕收性能好于油酸甲酯且适应性高的复配药剂。使用激光粒度分析仪、微量热仪、红外光谱仪测定煤油、油酸甲酯及复配药剂在水中的分散粒径、药剂与煤的润湿热、药剂与煤吸附前后含氧官能团的变化,此外,采用量子化学计算方法计算煤油(正十二烷分子代替)、油酸甲酯分子的前线轨道能隙以及其与煤分子的吸附能,结合试验和计算结果对捕收剂的作用机理进行初步分析。5种煤样分别为屯兰煤、斜沟13#煤、斜沟8#煤、麻家梁煤、葫芦素煤,5种煤的含氧量依次为屯兰煤<斜沟13#煤<斜沟8#煤<葫芦素煤<麻家梁煤,煤中含氧量越高,表明煤表面含氧官能团越多,浮选难度越大。相同药剂用量下,对于屯兰煤、麻家梁煤、斜沟13#煤及斜沟8#煤,油酸甲酯的精煤产率及可燃体回收率均高于煤油,节省药剂用量最高可达到50%;对于葫芦素煤,油酸甲酯在适当药剂制度下能够提高煤的浮选效果。对其可燃体回收率与煤样性质的关系进行了非线性回归,可燃体回收率与氧含量、氮含量呈指数关系,且与氧含量负相关,与氮含量正相关。油酸甲酯与煤油复配,在一定的配制比例下,其浮选效果要好于单一药剂。屯兰煤达到最佳浮选效果时需要更高比例的油酸甲酯,而含氧量较高的煤所需油酸甲酯比例较小。煤油具有强化疏水作用,油酸甲酯具有强化疏水和掩蔽煤表面含氧官能团的双重作用。通过非线性回归,给出油酸甲酯与煤油复配的协同量化表征式,表明油酸甲酯与煤油复配,产生了协同促进作用,进一步提高了药剂的捕收性能和对煤种的适应性。油酸甲酯与表面活性剂复配,浮选效果提高不明显,水溶性表面活性剂的加入几乎都是负作用。三元混溶捕收剂由油酸甲酯、煤油和AEO-3混合而成,对所有煤种均显示出较高的捕收能力。基于油酸甲酯配置的微乳液捕收剂,相同药剂用量下,对屯兰煤,微乳液药剂的精煤产率、可燃体回收率与油酸甲酯相当;对斜沟13#、8#煤、葫芦素煤、麻家梁煤,微乳液捕收剂的精煤产率、可燃体回收率比油酸甲酯高。微乳液药剂对煤种适应性不高。量子化学计算结果表明,前线轨道能隙和吸附能与捕收剂的捕收性能密切相关,可以作为判断捕收剂捕收性能强弱的判据。油酸甲酯的前线轨道能隙值更低,与煤分子吸附能更高。表明油酸甲酯的捕收性能强于煤油,更易在煤表面发生吸附。激光粒度分析表明,捕收剂在矿浆中的分散粒径与其捕收能力密切相关,在矿浆中分散粒径越小,浮选效果越好。油酸甲酯与煤油复配的二元捕收剂的粒度均小于其单一药剂,由油酸甲酯、煤油和AEO-3混合而成的三元药剂在水中的分散粒径最小,分散性最好,捕收能力最高。润湿热测试结果表明,药剂在煤表面的润湿热与其捕收性能密切相关,对于相同煤种,三元药剂的润湿热总是高于煤油、油酸甲酯,说明其在煤表面的吸附作用强,更易与煤发生反应,从而提高浮选效果。红外测试结果表明,对于含氧量高的煤,三元药剂能够掩蔽煤表面含氧官能团,使煤表面变得更加疏水,提高煤的浮选效果。总之,油酸甲酯是一种高效煤泥浮选捕收剂,选择合适的添加剂与其混溶能够进一步提高其捕收能力。油酸甲酯与煤油组成的二元混溶药剂浮选效果好于单个药剂。油酸甲酯与煤油、AEO-3组成的三元混溶药剂捕收能力最强,对煤种的适应性最广。这为选煤厂提高浮选精煤产率、降低药剂消耗提供了新的高效捕收剂。