微乳液的制备及其在微细矿物分离中的应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangqin613117
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随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化,原煤质量有逐渐恶化的趋势,而且煤泥产量逐渐增多。煤泥是煤炭生产以及洗、选过程中伴生的副产物,是一种应用范围有限的低品位燃料。煤泥的大量堆积不仅会导致煤炭资源的损失,也会造成严重的环境污染问题。浮选是实现煤泥高效、低污染利用的重要方法。但由于煤泥的粒度较细,其比表面积较大,导致捕收剂的耗量高、浮选效果差,严重限制了煤泥的开发利用。因此,针对高灰细粒煤泥浮选,开发高效、低成本的捕收剂具有重要的学术意义及行业意义。本文以主导粒级48-72μm、灰分高达57%的烟煤煤泥作为研究对象,基于Shah滴定法、拟三元相图等研究方法制备出稳定性较好的微乳液,并采用动态光散射仪(DLS)、冷冻透射电镜(Cryo-TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)以及接触角等检测手段,对比煤油与微乳液在煤泥浮选中的作用。通过DLS和Cryo-TEM研究微乳液的粒径分布、液滴形态以及分散程度;并使用旋转流变仪和表面张力仪分析微乳液的流动性及其在水中的分散效果。结果表明,该微乳液的平均粒径为92.50 nm,其液滴形态接近球形,且呈分散状态。该微乳液的流动性好,在水中的分散效果好,而且具有起泡作用。将该微乳液作捕收剂应用于煤泥浮选中,采用精煤灰分、可燃体回收率和浮选完善指标作为评价指标对比煤油和微乳液的浮选结果。试验表明微乳液可以节省药剂用量,但其选择性易受药剂用量的影响。基于上述研究,本文提出了根据煤泥浮选效果筛选药剂配方的方法,对复配表面活性剂HLB值、复配表面活性剂和煤油的比值、助表面活性剂含量这三个主要因素进行探讨,并验证药剂的稳定性。结果表明,浮选性能最佳的微乳捕收剂配方质量比为煤油:(Span80+Tween80):MIBC:水=64.50:12.90:19.35:3.25,而且该微乳捕收剂放置14天后的浮选效率未降低。此外,通过煤泥浮选试验考察了起泡剂和捕收剂用量对优化后的微乳液和煤油的影响,并在各自最佳药剂制度下进行经济效益评价。结果表明,浮选1吨干煤泥时微乳捕收剂的药剂成本为煤油所需药剂成本的60.19%,具有较大的应用价值。结合红外光谱以及接触角对煤油和微乳捕收剂在金达煤泥表面的吸附行为展开分析。结果表明,煤油和微乳捕收剂的吸附类型均为物理吸附。接触角实验表明,相比煤油,微乳液捕收剂更能显著提高煤样表面的疏水性。
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