基于响应面法优化SDBS对低阶煤泥浮选的促进作用

针对低阶煤表面含氧官能团多,传统浮选药剂分选效果较差的难题,采用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为浮选促进剂开展了低阶煤浮选试验研究。通过单因素条件试验,确定适宜的柴油和SDBS用量分别为6~9kg/t和800~1500g/t,仲辛醇与柴油用量比为1∶10~1∶5。在此基础上,采用响应面法对柴油、仲辛醇和SDBS的用量进行优化,优化试验结果表明,柴油、仲辛醇、SDBS之间存在交互作用,其主效应关系为:SDBS>柴油>仲辛醇,并获得了以浮选完善度为响应值的二阶回归方程,确定了柴油、仲辛醇、SDBS的最佳用量分别为8.57kg/t、1.28kg/t、1307g/t,此时浮选完善度的理论值为24.16%,在最优药剂用量条件下开展了浮选验证试验,获得的浮选完善度为23.98%,与响应面法得到的理论值基本相符,表明采用响应面法优化药剂制度准确可行。XPS宽程扫描检测结果表明,低阶煤表面的氧碳比为1.40%,吸附SDBS、柴油和柴油+SDBS后,氧碳比分别降至1.26%、1.12%和1.01%;XPSC1s分析结果表明,低阶煤表面的C—C/C—H基团含量为66.47%,吸附SDBS、柴油和柴油+SDBS后,分别提高到72.60%、75.13%和77.12%;吸附前后,低阶煤表面含氧官能团含量均明显降低,C—O基团含量由吸附前的16.59%分别降低至15.71%、14.66%和12.71%,CO基团由10.09%分别降低至7.70%、4.23%和5.64%,OC—O基团由6.85%分别降低至3.99%、5.98%和4.54%。XPS检测结果表明,将柴油和SDBS复配使用,作用效果优于单独使用柴油和SDBS。SDBS作为促进剂时,低阶煤表面C—C/C—H基团含量的增加以及含氧官能团含量的降低,表明SDBS与低阶煤表面发生了以氢键吸附为主的物理吸附,实现了对低阶煤表面含氧官能团的有效覆盖,同时,SDBS中的C—C/C—H基团暴露在低阶煤表面,增强了低阶煤表面的疏水性,有利于改善低阶煤泥的可浮性。

表面活性剂对神东低阶煤润湿改性机理研究

为了探究表面活性剂对神东低阶煤的润湿改性机理,选取三种不同类型的表面活性剂,采用润湿改性试验、接触角试验、Zeta电位试验、FTIR分析和分子动力学模拟的方法,对表面活性剂的润湿改性机理进行了研究。试验结果表明:非离子型表面活性剂(曲拉通X-100)对于煤的润湿改性能力最强,其次是阴离子型表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠),阳离子型表面活性剂(十六烷基三甲基氯化铵)对于煤的润湿改性能力最弱;Zeta电位试验表明,阳离子和阴离子表面活性剂均能大幅度改变煤表面电性,非离子表面活性剂对于煤表面电性影响较小;FTIR分析表明,表面活性剂分子通过吸附实现了对煤表面的润湿改性;分子动力学模拟研究表明,三种表面活性剂与煤的相互作用能均为负值,绝对值大小依次为非离子型表面活性剂>阴离子型表面活性剂〉阳离子型表面活性剂,说明非离子型表面活性剂与煤的吸附更为稳定。另外,非离子型表面活性剂-煤-水体系中的水分子自扩散系数最高,表明其对煤表面的润湿改性能力最强,这与润湿改性试验结果一致。

工业废水中金属离子对水煤浆性能的影响及作用机理研究

工业废水用于制备水煤浆,有利于其资源化利用,降低工业废水的处理成本,减少环境污染。为了探究工业废水中金属离子对水煤浆黏度、稳定性和燃烧特性的影响,选用Na^(+)、Ca^(2+)两种金属离子进行实验研究。成浆实验研究结果表明,Na^(+)、Ca^(2+)存在时均会增加水煤浆的黏度,并且Ca^(2+)的增黏幅度明显高于Na^(+);Na^(+)、Ca^(2+)对水煤浆稳定性的影响较小。燃烧特性研究表明,Na^(+)、Ca^(2+)水煤浆的着火温度、燃尽温度降低,最大燃烧速率增大,Na^(+)对燃烧特性产生的积极影响比Ca^(2+)显著。