基于原子力顯微鏡的煤粒表面水化膜和顆粒間相互作用力研究.pdf

1、細(xì)粒煤粒度細(xì)、質(zhì)量小，故而在浮選過程中其與氣泡的碰撞概率低，而導(dǎo)致回收能力低，且細(xì)粒煤浮選易出現(xiàn)細(xì)泥罩蓋而影響精煤質(zhì)量。針對此問題本論文采用原子力顯微鏡（AFM），從浮選基本理論出發(fā)，對礦物表面水化膜以及礦物顆粒間作用力進(jìn)行了初步研究，并進(jìn)行了煤泥浮選試驗(yàn)加以驗(yàn)證。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　論文對AFM力曲線功能用于測試水化膜的原理進(jìn)行了解釋；提出了親水性礦物和疏水性礦物表面水化膜厚度的計(jì)算方法。在不同濃度CaCl2的電

2、解質(zhì)水溶液中分別對煤和云母表面的水化膜進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，煤表面的水化膜較薄，電解質(zhì)CaCl2的加入可以微弱的減薄其水化膜的厚度；云母表面的水化膜較厚，隨著CaCl2濃度的增加，云母表面的過渡層水化膜厚度基本保持不變，有序排列層水化膜的厚度不斷增加，0.006mol/L后趨于不變。
　　利用AFM對不同條件的溶液中顆粒間相互作用力進(jìn)行了力曲線測試，測試結(jié)果表明 pH值和電解質(zhì)濃度是影響顆粒間相互作用的重要因素。酸性條件下，煤粒間

3、相互吸引、高嶺石顆粒間相互排斥、煤粒與高嶺石顆粒相互吸引；中性條件下，煤粒間相互吸引，引力較酸性條件下弱、高嶺石顆粒間相互排斥，斥力較酸性情況較大、煤粒與高嶺石顆粒間引力消失而相互排斥；堿性條件下，煤粒間引力消失而相互排斥，高嶺石顆粒間相互排斥較中性情況更大、煤粒與高嶺石顆粒間相互排斥較中性情況更大；CaCl2的加入會使得顆粒間相互吸引，促進(jìn)顆粒間的聚集，且隨著CaCl2濃度的增加，煤粒間和煤粒與高嶺石顆粒間的作用力都是先增大后減小最后

4、趨于不變，而高嶺石顆粒間的作用力會一直增大，最后趨于不變。顆粒間的相互作用與顆粒表面的水化膜密切相關(guān)，水化膜的存在會阻礙顆粒間的相互接近，減薄水化膜會促進(jìn)了顆粒間的相互引力。
　　論文考察了礦漿pH值、Ca2+濃度對煤泥浮選的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：酸性條件下，該煤泥的可燃體回收率和精煤灰分變化不大，在pH=6左右時(shí)，可燃體回收率達(dá)到最大值84.55％；在堿性條件下，可燃體回收率和精煤灰分隨著pH值增加而逐漸降低。此煤泥在中性或者弱酸

5、性的條件下，可以獲得低于10%的合格精煤，且還能保證可燃體回收率；在堿性條件下可獲得低灰精煤，但產(chǎn)率較低；Ca2+濃度對該煤泥的浮選指標(biāo)影響較大，加入CaCl2后精煤的產(chǎn)率和灰分均明顯增大。當(dāng)加入0.001mol/L CaCl2時(shí)，得到了精煤產(chǎn)率為78.14%，灰分為9.96%的良好指標(biāo)，在滿足精煤灰分的前提下，精煤的產(chǎn)率得到了提高，一定程度上強(qiáng)化了浮選。在0.005mol/L后精煤的產(chǎn)率和灰分變化幅度逐漸平緩最后趨于不變。這與在不同p