【摘 要】
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我国低阶煤资源丰富,在已探明煤储量中占比最大,对保障我国能源安全和促进经济发展具有重要意义。低阶煤表面含氧官能团含量高,疏水性差,阻碍了常规捕收剂在颗粒表面的吸附、铺展以及煤-气泡的粘附,致使浮选效率低、药耗量大,经济效益差。目前捕收剂多采用极性药剂以强化捕收剂与煤的作用,却忽略了药剂在浮选界面的铺展性,造成浮选提升效果小。鉴于此,基于碳氧药剂的强吸附特性与硅氧烷的
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我国低阶煤资源丰富,在已探明煤储量中占比最大,对保障我国能源安全和促进经济发展具有重要意义。低阶煤表面含氧官能团含量高,疏水性差,阻碍了常规捕收剂在颗粒表面的吸附、铺展以及煤-气泡的粘附,致使浮选效率低、药耗量大,经济效益差。目前捕收剂多采用极性药剂以强化捕收剂与煤的作用,却忽略了药剂在浮选界面的铺展性,造成浮选提升效果小。鉴于此,基于碳氧药剂的强吸附特性与硅氧烷的超铺展特征,设计了C-O/Si-O复配捕收剂,兼顾药剂在煤表面的吸附与铺展,并探究了复配捕收剂对低阶煤浮选界面的协同强化机制。论文采用宏观测试与微观分子动力学模拟相结合的研究方法,以红柳低阶煤泥为研究对象,首先研究了煤泥表、界面特性及难浮机理,其次分析了C-O药剂对煤泥的界面调控及芳香酯对低阶煤泥的选择性作用,进一步探究了硅氧烷在煤表、界面的铺展性,最后阐释了C-O/Si-O复合药剂对低阶煤浮选界面协同强化作用机制。研究了红柳低阶煤泥表、界面特征,发现煤泥中细粒级含量大,泥化严重,颗粒表面粗糙、含氧官能团多、易水化;并构建了红柳煤有机大分子模型,分子式为C_(145)H_(107)NO_(22)S,分子量为2245。探究了红柳煤的水化机制:煤与水分子间形成了大量氢键,以羧基形成的氢键为主,体系中界面水的迁移率低于体相水,因此低阶煤表面存在致密水化膜。明晰了低阶煤由含氧基团所导致的难浮机理。C-O的键能较C-C小,更容易断裂,形成极化作用。Si-O-C的键角为143°,使Si-O之间容易旋转,易形成“超级铺展性”分子;C-O/Si-O基团具有更高的电负性,吸引或共享电子的能力更强;这为C-O/Si-O作为低阶煤捕收剂提供了理论依据。通过试验测试与分子模拟相结合方式,研究了碳氧药剂对煤浮选的界面调控机制。含氧极性油类药剂的吸附量高于非极性药剂,对煤泥表面疏水性提高的大小顺序为:DBP
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