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【礦冶前沿】復配捕收劑強化煤泥反浮選效果的研究

發布時間:2017-08-17收藏本文關閉本文

為了使讀者能夠更好的參考學習,編者將安徽理工大學材料科學與工程學院博士生沈亮在博士沙龍上講述的關于復配捕收劑強化煤泥反浮選效果的研究進行梳理。

復配捕收劑強化煤泥反浮選效果的研究

本研究從藥劑組合的理念出發,以有機脂肪酸作為輔助捕收劑部分替代價格昂貴的胺類捕收劑,配制十二胺鹽酸鹽/脂肪酸復配捕收劑,使用這種復配捕收劑可以顯著的降低煤泥反浮選過程中胺類藥劑的用量。以朔州某動力煤洗煤廠煤泥和伴生的高嶺石為主要研究對象,采用單元浮選試驗,考察了復配捕收劑的浮選效果,同時采用接觸角測定、表面張力測定、紅外光譜、顆粒微電泳和分子模擬等方法研究了復配捕收劑的提效機理。

試驗分析

十二胺鹽酸鹽捕收劑與油酸捕收劑復配試驗

以傳統陽離子捕收劑十二胺鹽酸鹽與常見的陰離子捕收劑油酸進行復配,研究其對煤泥反浮選效果的影響,結果表明,相比于十二胺鹽酸鹽捕收劑,十二胺鹽酸鹽/油酸復配捕收劑具有更低的臨界膠束濃度和表面張力。十二胺鹽酸鹽/油酸復配捕收劑的捕收能力顯著強于單純十二胺鹽酸鹽,且隨著復配捕收劑中油酸比例的增加而增強;而復配捕收劑的選擇性相比于十二胺鹽酸鹽有所下降,并且隨著復配捕收劑中油酸比例的增加,選擇性逐漸降低。在以十二胺鹽酸鹽為捕收劑的煤泥反浮選過程中,加入一定量的油酸可以顯著的減少泡沫產品的體積,陰離子油酸根的存在對煤泥反浮選有不利的影響。

幾種常見的陽離子表面活性劑與不同鏈長的

脂肪酸復配試驗

研究了幾種常見的陽離子表面活性劑(十二胺鹽酸鹽、十二烷基三甲基氯化銨(DTAC)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB))與不同鏈長的脂肪酸(正辛酸、正癸酸、正十二酸、正十四酸、正十六酸、正十八酸)復配作為捕收劑對煤泥反浮選效果的影響,并同時考察了復配捕收劑中陽離子表面活性劑與脂肪酸之間的摩爾比例對煤泥反浮選的影響。結果表明,十二胺鹽酸鹽/脂肪酸復配捕收劑具有更強的捕收能力,且隨著脂肪酸碳鏈的增加,捕收能力逐漸變強,其中十二胺鹽酸鹽/正十二酸復配捕收劑表現出了較強的捕收能力和較好的選擇性。隨著復配捕收劑中脂肪酸所占摩爾比例的增加,捕收能力逐漸增強,選擇性逐漸減弱,在摩爾比例為1:1時,反浮選效果較好。其他常見陽離子捕收劑DTAC與脂肪酸復配后的反浮選規律與十二胺鹽酸鹽復配規律一致。而CTAB與脂肪酸復配后,反浮選效果變差。

不同捕收劑下的浮選規律試驗

系統地研究了高嶺石純礦物以及各個粒度級精煤在不同捕收劑下的浮選規律,結果表明隨著復配捕收劑中脂肪酸碳鏈的增長,復配捕收劑對高嶺石的捕收能力逐漸下降,其中十二胺鹽酸鹽/正辛酸復配捕收劑對高嶺石表現出較強的捕收能力。增加復配捕收劑中十二胺鹽酸的比例,能夠增強捕收劑對高嶺石的捕收能力。隨著礦漿pH值的降低,高嶺石的回收率逐漸增加,且復配捕收劑的增幅較為顯著。紅外光譜表明十二胺鹽酸鹽以物理吸附作用于高嶺石表面。各個粒度級精煤的反浮選試驗表明,粒度較小的精煤容易損失在泡沫產品中,粒度較大的精煤則不容易進入泡沫產品。

真空條件下分子動力學模擬試驗

真空條件下分子動力學模擬結果表明,捕收劑十二胺鹽酸鹽其帶正電的頭基通過靜電作用吸附在高嶺石001面,頭基幾乎垂直于高嶺石001面,而疏水碳鏈則彎曲與高嶺石001面形成一定的夾角。正辛酸分子的疏水性碳鏈穿插于十二胺鹽酸鹽分子的碳鏈之間,提高了高嶺石001面的疏水性。水環境下模擬結果表明,捕收劑的加入可以降低高嶺石001面附近水分子的相對濃度,改善高嶺石001面疏水性。十二胺鹽酸鹽分子中N原子和正辛酸中O原子的相對濃度分布結果表明,主要與高嶺石001面產生相互作用的為十二胺鹽酸鹽。

創新點介紹

1.配制了十二胺鹽酸鹽/脂肪酸復配捕收劑,并系統的研究了脂肪酸碳鏈長度及其在復配捕收劑中所占摩爾比例對煤泥反浮選效果的影響規律;該復配捕收劑具有較強的捕收性能,能夠顯著的降低煤泥反浮選過程中胺類捕收劑的用量。

2.提出了一種煤泥反浮選過程中調節泡沫性質的方法,在使用陽離子捕收劑的煤泥反浮選過程中,加入少量的油酸,可以顯著的減少浮選泡沫產品的體積和泡沫產品的壽命。

3.浮選試驗和分子動力學模擬兩種方法確定十二胺鹽酸鹽/正辛酸復配捕收劑對細粒級高嶺石具有更強的捕收性能,正辛酸分子通過與十二胺鹽酸鹽碳鏈之間的相互作用提高了高嶺石表面的疏水性。

來源: 礦冶園

(資料來源:)

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