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低阶煤是中国储量丰富的化石能源之一,由于低阶煤中有机质与无机质表面没有天然的润湿性差异,导致难以通过常规的浮选方法进行高效回收。具有双亲结构的表面活性剂可提高低阶煤表面疏水性,促进捕收剂在低阶煤表面的吸附,从而改善浮选效果。本文根据非离子表面活性剂在低阶煤中有机质和无机质表面吸附特性的不同,选取了含相同亲水头基、不同疏水尾链的三种非离子表面活性剂:十二烷基醇聚氧乙烯醚(C12EO9)、月桂酸聚氧乙烯醚(LAE-9)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP-9),考察其在煤、矸石表面的吸附特性及对润湿性的影响;然后选取四种非极性烃类油捕收剂:煤油、正辛烷、正十二烷、正十六烷,探究表面活性剂对捕收剂在煤、矸石表面吸附行为的影响;最后通过浮选实验研究表面活性剂预处理对低阶煤浮选结果的影响。本文的主要研究结论如下:
在实验浓度范围内,表面活性剂在煤及矸石表面的吸附量差异、润湿性差异随浓度的增大而增大,且C12EO9的效果最好。当浓度为300mg/L时,C12EO9在煤表面的吸附量是矸石的6.37倍,C12EO9对煤的亲水抑制效率达81.97%,而对矸石的亲水性抑制效率仅为24.36%。
四种捕收剂在煤、矸石表面的吸附均为物理吸附;润湿热值可以表示固液间的作用程度,经C12EO9改性后的煤与捕收剂间的润湿热值大于原煤,说明C12EO9使捕收剂更容易与煤接触,促进其在煤表面的吸附;四种捕收剂与煤间的作用程度由大到小排列为:煤油、正十二烷、正辛烷、正十六烷。
在pH<7的酸性溶液环境下,抑制了C12EO9、LAE-9、OP-9在煤、矸石表面的吸附,但对OP-9的吸附量影响最小,在pH≥7的溶液中,三者在煤、矸石表面的吸附量增大,疏水改性效果变强,捕收剂在煤表面吸附性能变好。
低阶煤吸附200mg/L的C12EO9、LAE-9、OP-9后浮选精煤产率比原煤分别上升了35.59%、30.54%、22.61%;煤油作为捕收剂时浮选精煤产率分别是正辛烷、正十二烷、正十六烷的3.08倍、2.31倍、3.58倍。这与C12EO9对煤疏水改性效果最好、煤油与煤间的作用程度最大的结果相吻合。
低阶煤浮选前吸附表面活性剂,可节约捕收剂用量。在浮选精煤产率与灰分基本不变的情况下,浮选前吸附C12EO9、LAE-9、OP-9后可分别节省约50%、37.5%、25%的捕收剂煤油用量。
在实验浓度范围内,表面活性剂在煤及矸石表面的吸附量差异、润湿性差异随浓度的增大而增大,且C12EO9的效果最好。当浓度为300mg/L时,C12EO9在煤表面的吸附量是矸石的6.37倍,C12EO9对煤的亲水抑制效率达81.97%,而对矸石的亲水性抑制效率仅为24.36%。
四种捕收剂在煤、矸石表面的吸附均为物理吸附;润湿热值可以表示固液间的作用程度,经C12EO9改性后的煤与捕收剂间的润湿热值大于原煤,说明C12EO9使捕收剂更容易与煤接触,促进其在煤表面的吸附;四种捕收剂与煤间的作用程度由大到小排列为:煤油、正十二烷、正辛烷、正十六烷。
在pH<7的酸性溶液环境下,抑制了C12EO9、LAE-9、OP-9在煤、矸石表面的吸附,但对OP-9的吸附量影响最小,在pH≥7的溶液中,三者在煤、矸石表面的吸附量增大,疏水改性效果变强,捕收剂在煤表面吸附性能变好。
低阶煤吸附200mg/L的C12EO9、LAE-9、OP-9后浮选精煤产率比原煤分别上升了35.59%、30.54%、22.61%;煤油作为捕收剂时浮选精煤产率分别是正辛烷、正十二烷、正十六烷的3.08倍、2.31倍、3.58倍。这与C12EO9对煤疏水改性效果最好、煤油与煤间的作用程度最大的结果相吻合。
低阶煤浮选前吸附表面活性剂,可节约捕收剂用量。在浮选精煤产率与灰分基本不变的情况下,浮选前吸附C12EO9、LAE-9、OP-9后可分别节省约50%、37.5%、25%的捕收剂煤油用量。