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石英捕收劑十六烷基氯化吡啶用于褐煤反浮選,濃度多少適宜

來源:礦產(chǎn)綜合利用 瀏覽 247 次 發(fā)布時(shí)間:2024-09-18

由于我國以煤炭為主的能源稟賦,經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重依賴煤炭的支撐作用。但是,我國煤炭資源品質(zhì)不高,低階煤儲(chǔ)量較大,其中褐煤資源的保有儲(chǔ)量約1300億t,占我國煤炭資源總量的13%。在資源利用方面,90%的褐煤作為燃料用于發(fā)電,不僅造成資源的浪費(fèi),而且由于褐煤煤化程度較低,燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量顆粒物也會(huì)造成環(huán)境污染。因此,積極推進(jìn)褐煤提質(zhì),潔凈化利用褐煤,對節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境有重大的意義。


褐煤提質(zhì)的主要方法有:干燥脫水提質(zhì)、成型提質(zhì)、熱解提質(zhì)和浮選提質(zhì)等,其中,浮選方法以其分選效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。浮選是依據(jù)不同礦物表面的疏水性質(zhì)差異而實(shí)現(xiàn)煤提質(zhì)的一種有效方法,分為正浮選和反浮選。在煤的正浮選中,一般采用油類為捕收劑,煤進(jìn)入泡沫產(chǎn)品中,矸石留在槽內(nèi),從而達(dá)到分離效果;反浮選試驗(yàn)加入脈石礦物捕收劑,使其進(jìn)入泡沫產(chǎn)品,降低槽內(nèi)產(chǎn)品精煤的灰分。由于低階煤親水性強(qiáng),采用傳統(tǒng)正浮選效果較差,故一些學(xué)者利用這一特點(diǎn),采用反浮選對低階煤進(jìn)行提質(zhì)。


在反浮選研究中,針對不同脈石礦物選擇相應(yīng)的捕收劑是低階煤反浮選的重要研究方向,其中,離子液體以其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及良好的選擇性成為了反浮選捕收劑的研究熱點(diǎn)之一。離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽離子所組成的鹽,也稱為低溫熔融鹽。其熔點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性高、溶解性優(yōu)良,一般由有機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成,常見的陽離子有季銨鹽離子、咪唑鹽離子和吡啶鹽離子等;陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子和六氟磷酸根離子等。根據(jù)之前學(xué)者的研究,吡啶類離子液體對石英有良好的捕收效果,但此前并沒有關(guān)于將吡啶類離子液體用于褐煤反浮選的研究中。


因此,本文采用石英捕收劑十六烷基氯化吡啶(cetylpyridinium chloride monohydrate,CCM)進(jìn)行褐煤反浮選,測試了CCM的溶解性質(zhì)、臨界膠束濃度,通過浮選實(shí)驗(yàn)探究了CCM對褐煤反浮選的效果。


1.實(shí)驗(yàn)樣品和方法


1.1實(shí)驗(yàn)樣品


本實(shí)驗(yàn)煤樣選自內(nèi)蒙古勝利煤田,工業(yè)分析結(jié)果見表1,粒度組成見表2。

表  1  勝利褐煤的工業(yè)分析/%

表  2  浮選入料粒度分布

1.2 CCM的臨界膠束濃度測量


臨界膠束濃度:表面活性劑分子在溶液中締合形成膠束的最低濃度,其可用于確定浮選藥劑的最適宜的的濃度。CCM純度98%,采用JK99D型全自動(dòng)表面張力儀的白金板法分別測量濃度為(0、0.1、0.2、0.3和0.4)mmol/LCCM水溶液的表面張力,表面張力值幾乎不變時(shí)的濃度即為CCM的臨界膠束濃度。


2.結(jié)果


臨界膠束濃度


水的表面張力約為73.2 mN/m,不同濃度CCM溶液的表面張力變化見圖1。隨著CCM的加入,溶液的表面張力急劇降低,當(dāng)CCM濃度為0.1 mmol/L時(shí),溶液的表面張力為41 mN/m。當(dāng)CCM含量繼續(xù)增加時(shí),溶液表面張力幾乎保持不變,由此可知,CCM的臨界膠束濃度約為0.1 mmol/L。為探究浮選60 g/L礦漿所需的CCM用量并使礦漿中CCM在不斷消耗的過程中保持一定濃度,浮選試驗(yàn)的CCM濃度設(shè)定為0.2~1.0 mmol/L。

圖1不同濃度CCM溶液的表面張力變化


3.結(jié)論


(1)勝利褐煤中的礦物質(zhì)主要為石英、高嶺石和蒙脫石等,其親水性強(qiáng)的原因是含有羥基等大量含氧官能團(tuán)。


(2)CCM的加入可明顯降低水溶液的表面張力,當(dāng)CCM濃度為0.1 mmol/L時(shí),溶液表面張力為41 mN/m,繼續(xù)增大CCM濃度,溶液表面張力幾乎不變。因此,CCM的臨界膠束濃度約為0.1 mmol/L。


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