褐煤腐植酸溶解及其與煤粒作用研究.pdf

1、褐煤的高效分選是國(guó)家重大需求和國(guó)際學(xué)術(shù)前沿，而細(xì)粒煤浮選分離技術(shù)是處理褐煤的潛在途徑之一。細(xì)粒級(jí)褐煤的分散與沉降行為，關(guān)系著分選過(guò)程效率與產(chǎn)品質(zhì)量。富含腐植質(zhì)褐煤天然可浮性差，常規(guī)浮選條件下藥劑的消耗高，選礦成本難以承受。突破復(fù)雜難選褐煤浮選分離的新技術(shù)和新工藝，對(duì)提高低階煤資源的品質(zhì)和利用率具有重要意義。本研究以富含腐植質(zhì)褐煤為研究對(duì)象，針對(duì)褐煤細(xì)粒浮選的關(guān)鍵性問(wèn)題，從褐煤原料特征入手，利用煤化學(xué)、膠體與表面化學(xué)、溶液化學(xué)等理論和方法

2、，開(kāi)展難選低階褐煤的有機(jī)組分溶解及其影響研究，進(jìn)一步查明煤粒的分散與沉降行為變化規(guī)律。
　　通過(guò)褐煤工業(yè)分析和元素分析發(fā)現(xiàn)，褐煤中水分含量高，達(dá)61.6％，氧元素含量也較高，達(dá)26%。褐煤中含有大量的腐植酸，其中絕大多數(shù)為游離腐植酸，達(dá)42.2%。礦相顯微鏡和XRD分析表明，褐煤中含有的脈石礦物主要為石英、高嶺石等，且狀態(tài)主要以團(tuán)聚的形態(tài)分散在各個(gè)空隙中。褐煤樣品的接觸角為99.2°，在pH為7，溫度為25℃時(shí)，測(cè)得褐煤zeta電

3、位為-49.1 mV。傅里葉紅外（FTIR）分析結(jié)果表明，褐煤中含有大量的含氧官能團(tuán)，主要以羧基和羥基形式存在。利用掃描電子顯微鏡（SEM）可以看出，褐煤樣品粒度大都在10μm以下，EDS的分析結(jié)果進(jìn)一步的證明了褐煤氧含量較高。
　　通過(guò)研究不同條件（pH、溫度）下褐煤的溶解動(dòng)力學(xué)，并采用收縮未反應(yīng)核模型對(duì)褐煤腐植酸的溶解進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)褐煤中腐植酸的溶解均滿(mǎn)足內(nèi)擴(kuò)散控制的溶解速率模型。褐煤中腐植酸的溶解隨著pH的增加，溶解量增大，

4、而介質(zhì)中的OH-增多，其與褐煤表面發(fā)生某種反應(yīng)，造成含氧官能團(tuán)能團(tuán)、酸性基團(tuán)的增加。進(jìn)而造成了褐煤顆粒之間靜電斥力增加，zeta電位值由-17.93 mV降低為-55.67 mV；褐煤顆粒的親水性增加，接觸角由103.6°降低到99.1°。EDLVO理論表明，褐煤顆粒之間的斥力增強(qiáng)，造成了褐煤表觀粒度的減小，分散穩(wěn)定性增加。隨著溫度的升高，褐煤中腐植酸的溶解量增加，這造成了褐煤中含氧官能團(tuán)的量降低，zeta電位的絕對(duì)值降低，疏水性增加。

5、EDLVO理論表明，褐煤顆粒之間的引力增加，褐煤顆粒的表觀粒度增大，分散穩(wěn)定性降低。
　　通過(guò)考察腐植酸濃度對(duì)褐煤分散性的影響，發(fā)現(xiàn)褐煤對(duì)腐植酸的吸附滿(mǎn)足二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，屬于化學(xué)吸附；褐煤吸附腐植酸的吸附等溫線(xiàn)符合Freundlich吸附模型，屬于多層吸附；隨著溫度的升高，褐煤對(duì)腐植酸的吸附量減少，說(shuō)明吸附過(guò)程是放熱過(guò)程。隨著介質(zhì)中腐植酸濃度的增加，褐煤對(duì)腐植酸的吸附量增加，造成了褐煤表面含氧官能團(tuán)含量的增加。進(jìn)而導(dǎo)致了褐煤的ze