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煤直接液化用催化剂的研究重点是开发超细分散型催化剂。黄铁矿粉体是一种很好的煤直接液化用催化剂原料,因为它在煤直接液化反应条件下,不需要加入对环境有污染的硫即能转化成催化活性物质磁黄铁矿。采用机械化学方法制备煤直接液化用黄铁矿催化剂,成本低,工艺简单,是一种较为理想的方法。 本文采用现代检测技术研究了黄铁矿超细粉碎过程中粉体性质和结构的变化,探讨了搅拌磨工艺参数、液体介质和助磨剂对黄铁矿超细粉碎的影响。实验结果表明:
1.超细粉碎使黄铁矿粉体晶粒尺寸变小,晶格发生畸变,湿磨后粉体的晶粒尺寸和晶格畸变率较干磨的小;超细粉碎使黄铁矿中的硫部分氧化成了硫酸根。
2.用搅拌磨超细粉碎黄铁矿时,介质充填率应保持较高值;搅拌器存在最佳转速;小球有利于黄铁矿细化;原料粒度越小,产品粒度越小;粉碎初期,粉体粒度减小速度很快,粉碎后期,粉体粒度减小缓慢。在优化后磨矿条件下,研磨10h可得到中位粒径为0.239μm的黄铁矿粉体。
3.在超细湿磨过程中,矿浆具有合适粘度时,才会得到较高的研磨效率。液体介质对粉体颗粒的界面作用影响很大,而粉体颗粒的界面作用决定了磨矿过程中矿浆粘度的大小,从而影响粉碎效率。黄铁矿粉体在乙醇中分散性好,用乙醇为液体介质超细湿磨黄铁矿粉体时,矿浆粘度小,流动性好,且矿浆粘度越大粉碎效率越高;黄铁矿粉体在水中分散性差,以水为液体介质超细湿磨黄铁矿粉体时,矿浆粘度随研磨时间和矿浆浓度的增大而急剧增大,矿浆粘度适宜时,研磨效率较高,在高矿浆浓度超细湿磨黄铁矿粉体时,有必要添加助磨剂来调节矿浆粘度,提高粉碎效率。
4.在乙醇中,黄铁矿粉体颗粒在间距大于0.5nm时都是排斥能大于吸引能,在间距为1nm时,还存在一个高达250kT的势垒,可阻碍颗粒聚集;在水中,黄铁矿粉体颗粒在整个作用距离上界面相互作用能都是吸引能大于排斥能,因此颗粒易聚沉。
5.六偏磷酸钠能有效改善黄铁矿粉体在水中的磨矿环境,显著降低矿浆粘度,提高粉碎效率。这主要是由于六偏磷酸钠吸附在黄铁矿粉体表面,使矿物亲水性增大,表面带更多负电荷,提高了磨矿过程的分散性,产生了助磨作用。