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【矿冶前沿】复配捕收剂强化煤泥反浮选效果的研究

发布时间:2017-08-17

为了使读者能够更好的参考学习,编者将安徽理工大学材料科学与工程学院博士生沈亮在博士沙龙上讲述的关于复配捕收剂强化煤泥反浮选效果的研究进行梳理。

复配捕收剂强化煤泥反浮选效果的研究

本研究从药剂组合的理念出发,以有机脂肪酸作为辅助捕收剂部分替代价格昂贵的胺类捕收剂,配制十二胺盐酸盐/脂肪酸复配捕收剂,使用这种复配捕收剂可以显著的降低煤泥反浮选过程中胺类药剂的用量。以朔州某动力煤洗煤厂煤泥和伴生的高岭石为主要研究对象,采用单元浮选试验,考察了复配捕收剂的浮选效果,同时采用接触角测定、表面张力测定、红外光谱、颗粒微电泳和分子模拟等方法研究了复配捕收剂的提效机理。

试验分析

十二胺盐酸盐捕收剂与油酸捕收剂复配试验

以传统阳离子捕收剂十二胺盐酸盐与常见的阴离子捕收剂油酸进行复配,研究其对煤泥反浮选效果的影响,结果表明,相比于十二胺盐酸盐捕收剂,十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂具有更低的临界胶束浓度和表面张力。十二胺盐酸盐/油酸复配捕收剂的捕收能力显著强于单纯十二胺盐酸盐,且随着复配捕收剂中油酸比例的增加而增强;而复配捕收剂的选择性相比于十二胺盐酸盐有所下降,并且随着复配捕收剂中油酸比例的增加,选择性逐渐降低。在以十二胺盐酸盐为捕收剂的煤泥反浮选过程中,加入一定量的油酸可以显著的减少泡沫产品的体积,阴离子油酸根的存在对煤泥反浮选有不利的影响。

几种常见的阳离子表面活性剂与不同链长的

脂肪酸复配试验

研究了几种常见的阳离子表面活性剂(十二胺盐酸盐、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))与不同链长的脂肪酸(正辛酸、正癸酸、正十二酸、正十四酸、正十六酸、正十八酸)复配作为捕收剂对煤泥反浮选效果的影响,并同时考察了复配捕收剂中阳离子表面活性剂与脂肪酸之间的摩尔比例对煤泥反浮选的影响。结果表明,十二胺盐酸盐/脂肪酸复配捕收剂具有更强的捕收能力,且随着脂肪酸碳链的增加,捕收能力逐渐变强,其中十二胺盐酸盐/正十二酸复配捕收剂表现出了较强的捕收能力和较好的选择性。随着复配捕收剂中脂肪酸所占摩尔比例的增加,捕收能力逐渐增强,选择性逐渐减弱,在摩尔比例为1:1时,反浮选效果较好。其他常见阳离子捕收剂DTAC与脂肪酸复配后的反浮选规律与十二胺盐酸盐复配规律一致。而CTAB与脂肪酸复配后,反浮选效果变差。

不同捕收剂下的浮选规律试验

系统地研究了高岭石纯矿物以及各个粒度级精煤在不同捕收剂下的浮选规律,结果表明随着复配捕收剂中脂肪酸碳链的增长,复配捕收剂对高岭石的捕收能力逐渐下降,其中十二胺盐酸盐/正辛酸复配捕收剂对高岭石表现出较强的捕收能力。增加复配捕收剂中十二胺盐酸的比例,能够增强捕收剂对高岭石的捕收能力。随着矿浆pH值的降低,高岭石的回收率逐渐增加,且复配捕收剂的增幅较为显著。红外光谱表明十二胺盐酸盐以物理吸附作用于高岭石表面。各个粒度级精煤的反浮选试验表明,粒度较小的精煤容易损失在泡沫产品中,粒度较大的精煤则不容易进入泡沫产品。

真空条件下分子动力学模拟试验

真空条件下分子动力学模拟结果表明,捕收剂十二胺盐酸盐其带正电的头基通过静电作用吸附在高岭石001面,头基几乎垂直于高岭石001面,而疏水碳链则弯曲与高岭石001面形成一定的夹角。正辛酸分子的疏水性碳链穿插于十二胺盐酸盐分子的碳链之间,提高了高岭石001面的疏水性。水环境下模拟结果表明,捕收剂的加入可以降低高岭石001面附近水分子的相对浓度,改善高岭石001面疏水性。十二胺盐酸盐分子中N原子和正辛酸中O原子的相对浓度分布结果表明,主要与高岭石001面产生相互作用的为十二胺盐酸盐。

创新点介绍

1.配制了十二胺盐酸盐/脂肪酸复配捕收剂,并系统的研究了脂肪酸碳链长度及其在复配捕收剂中所占摩尔比例对煤泥反浮选效果的影响规律;该复配捕收剂具有较强的捕收性能,能够显著的降低煤泥反浮选过程中胺类捕收剂的用量。

2.提出了一种煤泥反浮选过程中调节泡沫性质的方法,在使用阳离子捕收剂的煤泥反浮选过程中,加入少量的油酸,可以显著的减少浮选泡沫产品的体积和泡沫产品的寿命。

3.浮选试验和分子动力学模拟两种方法确定十二胺盐酸盐/正辛酸复配捕收剂对细粒级高岭石具有更强的捕收性能,正辛酸分子通过与十二胺盐酸盐碳链之间的相互作用提高了高岭石表面的疏水性。

来源: 矿冶园

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