【摘 要】
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高灰细粒煤泥颗粒可浮性差且比表面积大,传统的烃类油捕收剂不易在其表面形成吸附,这导致高灰细粒煤泥浮选的药剂用量大、浮选回收率低,从而影响经济效益。开发新型高效的浮选药剂,对提高高灰细粒煤泥浮选精煤可燃体回收率、降低药剂用量及煤泥的高效回收利用具有重大意义。针对动力煤灰分高、粒度细、耗药量大等特点,本文分别以捕收剂FDJ与煤油作为基底液,制备了两种高内相油包水乳液（FDJ-HIP与煤油-HIP）并将
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高灰细粒煤泥颗粒可浮性差且比表面积大,传统的烃类油捕收剂不易在其表面形成吸附,这导致高灰细粒煤泥浮选的药剂用量大、浮选回收率低,从而影响经济效益。开发新型高效的浮选药剂,对提高高灰细粒煤泥浮选精煤可燃体回收率、降低药剂用量及煤泥的高效回收利用具有重大意义。针对动力煤灰分高、粒度细、耗药量大等特点,本文分别以捕收剂FDJ与煤油作为基底液,制备了两种高内相油包水乳液（FDJ-HIP与煤油-HIP）并将其作为捕收剂应用于动力煤浮选中,并通过对比新型乳液捕收剂浮选与常规浮选。本文通过改变有机液体质量比、表面活性剂和无机盐溶液等试验条件对乳液捕收剂进行试验优化,同时通过“一粗一精”进一步优化浮选流程,最终得到最佳乳液煤泥浮选试验条件与结果。此外,本文通过显微镜分析、稳定性分析、电导率分析、流变性分析和粒度分析等测试手段表征了高内相油包水乳液的物理化学性质,并进行了红外光谱分析以及分子动力学模拟以从微观角度解释乳液对动力煤浮选的影响机理,为实现动力煤浮选降本增效提供理论依据。本文主要研究成果如下:（1）采用显微镜分析、稳定性分析、电导率分析、流变性分析及粒度分析等方法对高内相油包水乳液性质进行表征,结果表明:高内相油包水乳液黏度很大且流动性较小,其内部为大量小乳滴以多面体状紧密堆积;Span80相比其他表面活性剂对于高内相油包水型乳液的稳定性提高效果最明显;无机盐种类对乳液稳定性影响较小,然而随着无机盐浓度的提高,乳液稳定性出现下降的趋势;高内相油包水型乳液为假塑性流体且存在剪切变稀现象,FDJ-HIP乳液相比煤油-HIP乳液表观黏度更高,同时乳液黏度随着表面活性剂质量比的增大而增大;表面活性剂的加入可以降低乳液粒径,而基底液的种类（FDJ与煤油）对乳液粒径影响几乎没有影响。（2）考察了高内相油包水乳液对于煤泥浮选的影响。分别使用煤油-HIP、FDJ-HIP两种乳液作为浮选捕收剂进行煤泥浮选试验,试验结果表明,高内相油包水乳液作为捕收剂可以显著降低药剂用量并提高浮选性能。与常规浮选相比,FDJ-HIP乳液浮选可节省80%的有机液体用量,而煤油-HIP乳液浮选则可节省90%以上的有机液体用量。（3）通过改变表面活性剂种类、捕收剂与表面活性剂质量比、内水相无机盐种类及浓度,考察了高内相乳液结构组成对煤泥浮选的影响。结果表明,在FDJ-HIP乳液浮选中,表面活性剂为Span80且FDJ:Span80为2:1、内水相无机盐溶液为0.1 mol/L的AlCl3时乳液浮选效果最佳,所得精煤灰分为20.17%,可燃体回收率和浮选完善指标分别可以达到80.10%和51.93%。在煤油-HIP乳液体系中,表面活性剂为Span80且煤油:Span80为2.61:1、内水相无机盐溶液为0.3 mol/L的NaCl时乳液浮选效果最佳,所得精煤灰分为18.04%,可燃体回收率和浮选完善指标分别为82.49%和57.90%。（4）通过“一粗一精”浮选工艺进一步优化浮选指标。结果表明,“一粗一精”可以显著降低浮选精煤灰分,提高浮选效率。FDJ-HIP乳液用量为320 g/t时,可以得到灰分为9.52%、可燃体回收率为72.95%的浮选精煤,其浮选完善指标为62.27%。煤油-HIP乳液用量为1009 g/t时,浮选精煤灰分为10.07%,可燃体回收率为77.50%,浮选完善指标为65.74%。（5）红外光谱分析表明,经过煤油、煤油-HIP乳液、FDJ、FDJ-HIP乳液作用后的煤表面均没有出现新的峰或者有峰消失,只有峰面积和强度发生了变化,这表明四种药剂在煤表面的吸附方式均为物理吸附,并且经煤油、煤油-HIP乳液作用后煤表面的含氧官能团（-OH）减少,煤的疏水性增强。而经FDJ、FDJ-HIP乳液作用后煤表面的芳烃均有所增加,使得煤的疏水性增强。（6）通过对比纯煤油与煤油-Span80混合捕收剂在煤表面的分子动力学模拟结果,揭示了煤油-Span80混合药剂强化煤泥浮选的微观机制。结果表明,煤表面存在大量的极性末端,Span80能更好地吸附在极性末端;纯煤油与煤表面的距离比煤油-Span80混合捕收剂的距离远约0.8nm。捕收剂为煤油时,范德华作用能非常低,但是静电作用能几乎为0,加入Span80的混合药剂额外增加了四种不同分子间的范德华能与静电作用能,其大幅降低了静电作用能,因此体系总能量更低,更加稳定。通过计算MSD图的斜率可知,煤油-Span80混合药剂在煤表面的扩散系数更低,与煤结合更紧密。
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