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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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新型纳米粒子捕收剂强化低阶煤浮选机理

作者(Author):

  • 廖寅飞
  • 任厚瑞
  • 安茂燕
  • 赵一帆
  • 郝晓栋

作者单位:

  • 中国矿业大学 国家煤加工与洁净化工程技术研究中心
  • 中国矿业大学 化工学院
  • 江苏建筑职业技术学院

关键词:

  • 低阶煤
  • 浮选
  • 捕收剂
  • 纳米粒子
  • 表面功能化
  • 摘要
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低阶煤表面含有丰富的含氧官能团、疏水性差,常规油类捕收剂难以吸附铺展,导致浮选效率低、药剂消耗量大,严重制约了细粒低阶煤的回收利用。采用四氢呋喃基团功能化的聚苯乙烯纳米粒子(TFPNs)作为捕收剂强化低阶煤浮选,借助Zeta电位仪、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析了纳米粒子特性,比较了TFPNs、聚苯乙烯纳米粒子(PNs)和柴油(DO)的浮选性能,最后利用红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)和接触角测量仪研究了TFPNs强化低阶煤浮选的作用机理。纳米粒子特性分析表明:TFPNs呈球形且粒径在50~138 nm;随着乳化剂用量增加,TFPNs的粒径逐渐减小而Zeta电位逐渐增大,表面功能化程度与功能化单体用量呈正比。浮选试验结果证明:3种捕收剂的浮选回收率大小关系为TFPNs> PNs> DO;TFPNs的粒径越小,浮选回收率越高;随表面功能化程度升高,浮选回收率先上升后下降;四氢呋喃基团功能化能够增强PNs捕收性能,最佳的表面功能化程度在5.78%~6.56%。作用机理研究发现:TFPNs通过四氢呋喃基团与低阶煤表面含氧官能团之间形成氢键而吸附于低阶煤表面,提高低阶煤表面的疏水性和粗糙度,缩短气泡-颗粒诱导时间,从而提高低阶煤的浮选回收率。因此纳米粒子捕收剂为低阶煤浮选新型高效药剂设计开发提供借鉴。


廖寅飞,任厚瑞,安茂燕,等.新型纳米粒子捕收剂强化低阶煤浮选机理 [J].煤炭学报,2021,46(9):2767-2775. LIAO Yinfei,REN Hourui,AN Maoyan,et al.Mechanism of enhancing low rank coal flotation using nanoparticles as a novel collector[J].Journal of China Coal Society,2021,46(9):2767-2775.
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