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随着采煤机械化强度的提高和煤层的变化,煤泥由于氧化生成亲水性的含氧官能团,易与水分子形成氢键而变的越来越难浮选。近年来,很多学者对煤泥的浮选药剂进行了研究,发现某些表面活性剂不仅能够增加煤泥表面的疏水性,还能对捕收剂产生乳化作用,促进煤泥表面捕收剂的吸附,增强了捕收剂的捕收性,从而提高浮选效率和精煤产量。 本项目的浮选煤泥是用双氧水在室温下氧化的屯兰精煤。煤泥氧化前后浮选试验的可燃体回收率降低13.63%,说明该煤泥被氧化后疏水性变差。红外光谱显示氧化后煤泥波数在3300cm-1~3650cm-1的-OH、-COOH吸收峰面积明显增大;3010cm-1~3040cm-1的C=C吸收峰和3000cm-1~3100cm-1苯C-H吸收峰面积减小;氧化后煤泥在1684 cm-1~1724cm-1附近出现C=O的吸收峰。煤泥氧化前的润湿热是0.234J.g-1,氧化后的润湿热是0.657J.g-1,表明氧化煤更亲水,不利于浮选。 选取三种不同类型的表面活性剂,阳离子型(CTAB和 DTAC),阴离子型(SDS和SDBS)和非离子型(FM、TWEEN20、TWEEN80、OP-4、OP-13、PEG400DO、ODEA和SPAN80),对屯兰人工氧化煤泥进行浮选试验研究,并利用红外光谱和润湿热进行机理分析。试验结果表明:阴离子型的SDBS效果最好,当SDBS的用量为300g/t时,可燃体回收率提高了14.56%,精煤产率提高了14.61%,精煤灰分9.13%,尾煤灰分31.53%;当SDS的用量为300g/t时,可燃体回收率提高了12.99%,精煤灰分9.19%,尾煤灰分26.67%,它们可以提高精煤产率和尾煤灰分,对氧化煤的选择性好,提升了浮选效率。阳离子型的CTAB和DTAC促进作用明显,仅次于阴离子型。非离子型表面活性剂有促进作用,但OP-4的用量为350g/t时,可燃体回收率降低了38.16%,精煤灰分7.67%,尾煤灰分11.23%,对氧化煤的浮选具有抑制作用。SDBS,SDS,CTAB和DTAC吸附于煤泥表面,烷烃链增加了煤泥表面的疏水性。非离子型的表面活性剂(FM、SPAN80、ODEA)有乳化作用,促使煤油在溶液中分散成小液滴,增强了煤油的分散性和捕收性,提高了浮选效果。润湿热表明三种表面活性剂的促进效果为阴离子型>阳离子型>非离子型。 然后在氧化煤泥浮选过程中添加MgSO4、FeCl3和CaCl2,研究无机阳离子对氧化煤泥浮选的影响。结果表明:当MgSO4的用量为500g/t时,可燃体回收率提高了8.37%;当CaCl2的用量为250g/t时,可燃体回收率提高了3.89%;当FeCl3的用量为50g/t时,可燃体回收率提高了4.60%。因此,这三种离子的促进效果为 Mg2+>Fe3+>Ca2+。添加 Mg2+后,润湿热降低了0.114 J.g-1;添加Fe3+后润湿热降低了0.09 J.g-1;添加Ca2+后润湿热降低了0.028 J.g-1,润湿热表明这三种无机阳离子都能降低氧化煤的亲水性,且它们对氧化煤疏水性的影响为Mg2+>Fe3+>Ca2+。 最后在氧化煤泥浮选过程中同时添加无机阳离子和表面活性剂,研究无机盐-表面活性剂对氧化煤泥浮选的共同促进作用。结果表明:在添加MgSO4,CaCl2和FeCl3这三种无机盐时,SDBS和SDS这两种阴离子型表面活性剂的浮选效率降低;PEG400DO,TWEEN80这两种非离子型表面活性剂有促进作用,OP-4对氧化煤的抑制作用更强。红外光谱显示,在添加硫酸镁后, SDBS和 SDS两种药剂的含氧官能团增加,疏水性降低;PEG400DO和TWEEN80两种药剂的含氧官能团减少,疏水性增强;OP-4的含氧官能团增多,亲水性增强。SDBS和SDS的润湿热增大,PEG400DO和TWEEN80的润湿热减小,OP-4的润湿热增大,与浮选试验一致。