浮选是分选细粒煤泥的有效方法之一。由于氧化煤表面含有大量的含氧官能团,导致氧化煤泥表面亲水性强,可浮性差,常规浮选药剂存在浮选效率低、耗药量大等问题。因此,需选择合适的浮选药剂,建立合理的浮选药剂制度,增强煤与捕收剂的适配性,从而减少捕收剂用量,降低氧化煤泥浮选成本。本文选取山西两渡煤矿原煤,通过实验室低温氧化法制备人工氧化煤泥。通过对原煤与氧化煤进行表面性质分析,发现经过氧化后,其表面含氧官能团增多,表面负电性降低,疏水性降低,从而导致其可浮性降低。因此选用具有极性基团的油酸与煤油进行复配作为捕收剂,通过调节矿浆pH值、复配比、捕收剂用量、调浆时间、无机盐添加量等浮选条件,来确定氧化煤泥的最佳浮选试验条件。通过测定不同条件下氧化煤的FTIR、Zeta电位及润湿热,分析在浮选过程中捕收剂、无机盐CaCl₂的作用机理。试验结果表明:浮选试验的最佳条件是矿浆pH值为5,油酸与煤油的复配比为1:1,用量为1.8L/t干煤泥,捕收剂添加后调浆时间为1min,矿浆中CaCl₂的浓度为0.05mol/L。在此条件下,最终精煤产率为72.23%,灰分为11.15%,可燃体回收率达到82.79%,大大提高了氧化煤的回收率。另外,研究了捕收剂对氧化煤表面的FTIR、Zeta电位及润湿热的影响。实验结果表明:相比不加捕收剂,加入捕收剂后,浮选出的氧化精煤表面的醚基C–O–C基团较多,而烷烃链–CH₃含量较少,说明捕收剂有效的将氧化煤泥表面亲水位点选择性掩蔽,有利于氧化煤在气泡上的粘附。而煤油、油酸及两者复配形成的捕收剂均降低了氧化煤泥表面的电性及润湿热。对于煤泥表面电性,煤油降低最少,油酸降低最多,复配比为1:1捕收剂的Zeta电位绝对值介于上述两者之间。煤油加入后,氧化煤的润湿热减少了0.344 J/g,油酸的加入使氧化煤的润湿热减少了0.299J/g,复配比为1:1的捕收剂加入后,氧化煤的润湿热减少了0.584J/g。上述结果说明,由于煤油的成分主要是烃链,与煤表面烃类之间存在吸引,会附着在氧化煤表面,并发生铺展,从而将煤表面的含氧官能团覆盖,在一定程度上降低了煤泥表面电性及润湿热。在加入油酸后,油酸会覆盖在氧化煤表面的含氧官能团上,其极性官能团与氧化煤泥表面极性官能团形成氢键,非极性官能团裸露在氧化煤泥表面,降低了氧化煤泥表面含氧官能团对煤表面性质的影响,导致煤泥表面的电负性降低,润湿热减少,煤表面疏水性和可浮性提高。当使用煤油与油酸复配捕收剂时,由于油酸分子锚定吸附在煤表面的亲水位点上,有利于煤油的充分附着和铺展,从而使用混合捕收剂的氧化煤润湿热小于煤油和油酸分别作为捕收剂的润湿热。最后,研究了CaCl₂与捕收剂的共同作用对氧化煤表面FTIR、Zeta电位及润湿热的影响。实验结果表明:在混合捕收剂与CaCl₂共同作用时,红外图谱表明,浮选精煤的–CH₃、醚基C–O–C基团较多,煤泥表面的Zeta电位绝对值与润湿热有明显降低,与浮选实验结果一致。这说明,Ca²⁺作为强极性阳离子,可能与煤表面羧基解离出的阴离子产生定向吸引,形成–COOCa⁺形式,附着于氧化煤表面含氧官能团位点;同时,在矿浆中是以阴离子形式存在的油酸会进一步与–COOCa⁺缔合,形成–COOCaCOO–R沉淀并附着于氧化煤表面。油酸的非极性端裸露在氧化煤表面,起到“楔子”作用,促进煤油在氧化煤表面的附着和疏水性油膜的形成,改进煤表面的疏水性,从而浮选精煤的–CH₃含量增多,氧化煤泥表面电性与润湿热降低。