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“煤炭分选技术”专题（《煤炭学报》）

来源：煤炭学报

专题整理于2021年5月，为2018—2021年《煤炭学报》刊登的“煤炭分选技术”主题论文。

行业视野: 煤化工
类别; 103个
关键词; 95位
专家; 28篇
论文; 30322IP
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浮选中颗粒-气泡间相对运动研究进展

作者(Author)：卓启明, 刘文礼, 徐宏祥, 孙小朋, 张贺, 郑翔, 魏宏宇

摘要：颗粒-气泡间相对运动的研究对浮选机理的认知至关重要,对新型浮选机的开发和提高浮选效率均具有指导意义,本文系统综述了颗粒-气泡间相对运动的研究进展。早期研究过程中,研究者忽略了颗粒和气泡性质的影响,将颗粒视为随流线运动的点,气泡视为刚性球体,利用流线方程对颗粒-气泡间的相对运动展开研究;随着认知过程的不断深入,颗粒和气泡物理化学性质的影响逐步得到了关注,研究者分别从颗粒惯性力、重力、形状和粗糙度以及气泡表面流动性等方面并展开了大量研究;颗粒-气泡间相对运动的试验研究多通过颗粒沉降法进行,研究对象由单个玻璃微珠发展为大量矿物颗粒,且出现了关于运动玻璃球与上升气泡之间相对运动的研究。研究表明, 当颗粒粒度较细、密度较小时,利用流线方程对颗粒-气泡间相对运动的研究具有一定的适用性; 当颗粒粒度较粗、密度较大时,需考虑正负惯性力、重力等因素对颗粒-气泡间相对运动的影响。此外,颗粒形状的不规则性会影响颗粒周围液体对颗粒的作用力,导致临界碰撞半径减小,且颗粒表面不规则的凸起会促进颗粒-气泡间水化膜的破裂,减少诱导时间,增大颗粒表面粗糙度有助于增强颗粒-气泡间的黏附强度。气泡表面的流动性可采用“滞留帽”模型进行分析,具有较好的适用性。对于颗粒-气泡间相对运动的试验研究主要采用颗粒沉降法,亲水玻璃微珠只能在气泡上半球滑行,到达气泡赤道位置附近后便离开气泡,疏水玻璃微珠会刺破颗粒-气泡间的水化膜,越过气泡赤道后会继续沿气泡表面滑行并最终黏附在气泡底部,煤颗粒与气泡的黏附效率随碰撞角和密度的增大而减小。然而目前的试验研究多集中于静水领域,对于浮选流场中颗粒-气泡间相对运动的试验研究尚需进一步探索。

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煤炭学报

2019年第09期

1265

437
喷射式浮选机射流搅拌装置流场分析及结构优化

作者(Author)：周伟, 朱金波, 闵凡飞, 冯岸岸, 张勇

摘要：以喷射式浮选机射流搅拌装置结构优化为目的，选用合理的CFD数值模拟计算方案，综合考查引射性能和流场特性两个指标，对面积比、喉嘴距、喉管长度、引射管布置方式和位置进行优化计算;设计了长喉管、短喉管、导流叶片喷嘴和无导流叶片喷嘴共4组不同结构参数的射流搅拌装置试验，考查并验证了喉管长度和喷嘴内导流叶片对引射能力的影响;采用激光粒子测速仪测试了喷嘴内导流叶片对射流流束形态演变的影响。结果表明:面积比a=1.96～3.24，喉嘴距Le=0.2Dh～0.6Dh(Dh为喉管直径)、引射管采用双侧对称布置、喷嘴内设置导流叶片及喉管长度在6Dz～12Dz(Dz为喷嘴直径)，射流装置的混合效率最理想，引射管布置位置对混合效率影响较小;喷射室压力在0.145～0.160 MPa时，喷嘴内设置导流叶片，长、短喉管吸气能力平均至少提高30.73%和33.94%，引射管全开时长喉管较短喉管的吸气能力高出15%以上。结构参数对流场的影响表现在，面积比增大及引射管靠近喷嘴出口布置，喉管内射流流束的中心速度衰减越快，喉嘴距变化对中心速度的衰减影响较小;喉管长度≤6Dz时，流束中心的流核一直持续到喉管出口，引射流体和工作流体在喉管内动、质量交换不完全;喷嘴内设置导流叶片，有利于流束中心的流核区减小，原因是流束以旋转射流的形式从喷嘴喷出，形成了更有利于工作流体与引射流体动、质量交换的湍流流场;基于理想的引射性能和流场特性，面积比a=3.24、喉嘴距Le=0.6Dh、引射管采用双侧对称且正对流核区域布置方式、喷嘴内设置导流叶片及喉管长度在6Dz～12Dz为射流搅拌装置的最优结构参数，其研究结果可用于射流吸气、吸浆及混药的射流装置的结构优化中。

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煤炭学报

2019年第07期

1497

346
聚合氯化铝对选择性聚团法制备超纯煤的影响

作者(Author)：董子龙, 杨巧文, 窦蒙, 冯曜, 徐菁, 刘向辉

摘要：为探索选择性聚团法制备超纯煤的工艺条件，以太西无烟煤为研究对象，分析了太西无烟煤的性质和矿物质的种类。采用选择性聚团法对超细粉碎后的煤粉进行分选实验，研究了研磨时间、煤油用量、仲辛醇用量和聚合氯化铝用量对精煤灰分和收率的影响，并对比了氯化铝、26%和29%的聚合氯化铝对分选效果的影响。通过Zeta电位仪测定添加不同用量的聚合氯化铝的煤样Zeta电位，利用光学接触角测量仪测定不同聚合氯化铝用量下的太西煤样和人工矿物表面的润湿性，采用DLVO理论计算揭示聚合氯化铝对煤中异类矿物质颗粒间相互作用机制。结果表明，当煤油用量为1.19 kg/t、仲辛醇用量为0.40 kg/t、聚合氯化铝用量为50 g/t、研磨时间为30 min时，分选出的超纯煤灰分达到0.64%，精煤产率为68.91%。相同药剂用量下，添加聚合氯化铝比氯化铝的浮选精煤产率高，与未添加聚合氯化铝分选效果相比，精煤灰分降低了0.18%，精煤产率提高了19.38%。当26%和29%聚合氯化铝用量为50g/t时，两者精煤产率都达到最大，分别为68.91%和75.00%，精煤灰分分别为0.64%和0.71%，添加26%聚合氯化铝比29%聚合氯化铝脱灰效果好。随着聚合氯化铝用量的增加，煤的Zeta电位值不断增加，由-28.7 mV增加到-20.63 mV。添加聚合氯化铝后煤的接触角增加，疏水性增强，人工矿物表面亲水性增加，煤与人工矿物表面差异性增大。随着聚合氯化铝用量的增加，煤表面Zeta电位值不断增加，由-28.7 mV增加到-20.63 mV。添加聚合氯化铝后煤接触角增加，然而，人工矿物接触角减少，由于煤的疏水性和人工矿物亲水性增加，导致两者表面性质差异增大。根据DLVO理论计算，聚合氯化铝增强了煤与蒙脱石颗粒之间斥力作用，同时增加了煤中无机矿物质的团聚效果，减少了无机矿物质对煤颗粒表面罩盖和异质细泥夹带作用，降低了精煤灰分。聚合氯化铝和氯化铝对煤中矿物质脱除具有促进作用，低用量条件下聚合氯化铝分选效果优于氯化铝。

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煤炭学报

2019年第07期

1247

294
低阶煤颗粒-气/油泡间的疏水力常数研究

作者(Author)：王市委, 陈松降, 陶秀祥, 石开仪, 陈鹏, 陈文辉

摘要：浮选实验表明油泡对低阶煤颗粒的捕收能力要远强于传统浮选过程的起泡。这主要是由于油泡表面被捕收剂覆盖，其表面疏水性要远高于气泡表面的疏水性。因此，在油泡浮选矿化过程中，低阶煤颗粒-油泡间水化膜的薄化速度要远快于煤颗粒-气泡间的薄化速度。诱导时间测试发现，随着DAH溶液浓度从10-7mol/L增加到5×10-5mol/L时，低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间从93ms下降到12ms。随着DAH溶液浓度从5×10-5mol/L增加到10-3mol/L时，低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间从12ms增加到35ms。当DAH浓度由10-7mol/L(纯去离子水溶液)增加到5×10-5mol/L，低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间由35 ms降低到10 ms。随着DAH浓度的进一步增加到10-3mol/L时，低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间由10ms增加到25ms。为了从微观尺度下去表征油泡表面较气泡表面所具有的强疏水性，本文通过低阶煤颗粒-油/气泡间的诱导时间，利用non-DLVO理论及Stefan-Reynolds水化膜薄化模型，拟合出初始水化膜厚度h与疏水性常数K132之间的关系，进而得到了低阶煤颗粒-油/气泡间的疏水力常数K132与十二烷胺盐酸盐DAH溶液浓度的关系。疏水力常数K132拟合结果表明，当DAH溶液的浓度为5×10-5mol/L时，低阶煤颗粒-油泡间的疏水力常数K132约为低阶煤颗粒-气泡间的疏水力常数K132的3倍;当DAH溶液的浓度为10-6mol/L时，前者是后者的15倍。因此，油泡表面较气泡具有更强的疏水性质。从而解释了低阶煤-油泡浮选矿化过程优于传统浮选过程的本质特征。

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煤炭学报

2019年第07期

1067

389
基于D-最优混料设计的长焰煤浮选药剂的优化

作者(Author)：郭金玉, 郝成亮, 王灵双, 畅志兵, 杨彦博, 周玲妹, 初茉

摘要：随着优质无烟煤资源的逐渐枯竭，国内外学者广泛的采用储量较为丰富的低阶煤制取超净煤，但采用常规浮选药剂浮选超细颗粒低阶煤时药耗大，分选性差。为了改善超细颗粒低阶煤浮选效果，以神东超细颗粒长焰煤为研究对象，选取非离子型表面活性剂(曲拉通X-100、司盘-80)和常规捕收剂煤油为原料制备新型复合浮选药剂，采用D-最优混料设计的试验方法，建立了复配药剂不同配比与浮选精煤灰分和产率之间的回归模型;通过因子作用分析和响应分析，研究了曲拉通X-100、司盘-80和煤油配比对浮选精煤灰分和产率的影响规律，并探讨了复配药剂中的因子作用与交互作用;通过优化试验，获得了复配药剂的最佳配比。结果表明:浮选精煤灰分和产率不仅受曲拉通X-100(A)、司盘-80(B)、煤油(C)复配药剂单因子的影响，还受复配药剂因子间交互作用的影响;在药剂配比中B或C因子所占比例较大时，会对精煤灰分和产率产生显著的影响，复配药剂因子作用对浮选精煤灰分和产率影响的大小为:B>C>A;A与B，B与C之间存在显著的交互作用，复配药剂因子间交互作用对精煤灰分和产率影响的大小为:BC>AB>AC;复配捕收剂的最佳配比为:曲拉通X-100体积分数0.7%、司盘-80体积分数1%和煤油体积分数98.3%;在最佳配比条件下通过浮选试验可以得到灰分为1.54%、产率为56.04%的超净煤;在相同试验条件下与常规捕收剂相比，该复配捕收剂具有降低药耗、提高精煤产率和降低灰分的特点，具有较好的浮选效果。

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煤炭学报

2019年第06期

1209

359
柴油对浮选泡沫稳定性影响的试验研究

作者(Author)：李明, 徐梦迪, 晋伟, 邢耀文, 桂夏辉

摘要：泡沫稳定性是影响浮选过程效率的重要参数之一。为了探究柴油对浮选泡沫稳定性的影响，借助泡沫扫描分析仪(FOAMSCAN)研究了气液两相体系下不同浓度的柴油与体积分数20×10-6的甲基异丁基甲醇(MIBC)混合溶液的起泡能力与泡沫稳定性，采用动态液膜分析装置分析了泡沫间液膜的最终状态，进一步明晰了柴油对泡沫稳定性的影响机制，并通过细粒煤浮选及气液固三相泡沫稳定性试验探讨了柴油对实际浮选体系泡沫性质及浮选效果的影响。气液两相体系泡沫稳定性试验表明，随着柴油浓度的增加，溶液起泡能力和泡沫稳定性逐渐降低。泡沫间液膜测试结果说明，柴油浓度加大使得泡沫间液膜由最终的平衡状态转为破裂状态，液膜稳定性变差，气泡更容易兼并甚至破裂，该结论与气液两相泡沫稳定性试验结果保持一致。浮选结果表明，柴油用量较低时，随着柴油浓度增加，最大泡沫层高度和半衰期逐渐增大，浮选精煤产率也随之增大，这主要是由于柴油改善煤样表面疏水性以及细粒煤的稳泡作用所致;但当柴油用量增加到一定浓度后，最大泡沫层高度和泡沫半衰期减小，浮选精煤产率减小，一方面，柴油油滴进入泡沫间液膜中，在范德华力等力的驱使下，泡沫间的液膜逐渐薄化直至形成经典的油滴架桥现象，最终导致气泡兼并甚至破裂，另一方面，柴油油滴竞争吸附起泡剂分子，使得气液界面的起泡剂浓度降低，从而导致泡沫稳定性降低，柴油具有一定的消泡作用。

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煤炭学报

2019年第06期

1403

386
混合药剂对浮选柱中气泡性质及其分散特征的影响

作者(Author)：朱宏政, 朱金波, ALEJANDRO López Valdivieso, 闵凡飞, 王海楠, 徐文玉, 李梦闪

摘要：为研究十二胺和仲辛醇对浮选柱内气泡性质及其分散特征的影响，利用图像分析法测定了气泡的粒径分布，分别采用表面张力仪和量筒法测定了表面张力和充气量，并进一步分析了气泡的吸附密度和表面积通量。研究表明，随着十二胺和仲辛醇药剂浓度的增大，气泡粒径逐渐减小并在达到临界兼并浓度后分别稳定在0.6303和0.6020mm，其中气泡粒径衰变程度为99%时，十二胺和仲辛醇的浓度分别为0.081 1和0.0703mmol/L，相同药剂浓度时，十二胺溶液中的气泡尺寸大于仲辛醇溶液的;溶液的表面张力随着药剂浓度的增大而线性减小，相同药剂浓度时，十二胺溶液的表面张力低于仲辛醇溶液;充气量随着药剂浓度的增大而逐渐增大，相同药剂浓度时，十二胺溶液的充气量大于仲辛醇溶液。在临界兼并浓度时，十二胺和仲辛醇在气泡表面吸附密度分别为0.9662和0.2827μmol/m2，仲辛醇的气泡表面积通量大于十二胺。随着仲辛醇溶液中十二胺添加量的增大，气泡临界兼并浓度和稳定粒径均逐渐减小，其中十二胺添加量为0.0324mmol/L时，混合药剂溶液的临界兼并浓度达到最小值为0.0216mmol/L，气泡稳定粒径也达到最小值为0.5833mm;表面张力和吸附密度均随着十二胺添加量的增大而逐渐减小，其中十二胺添加量为0.0324mmol/L时，气泡表面药剂吸附密度达到最小值0.1540μmol/m2;充气量和气泡表面积通量均随着十二胺添加量的增大而逐渐增大，当添加量为0.0324mmol/L时，气泡表面积通量达到最大值7.734 s-1。

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煤炭学报

2019年第05期

1097

285
颗粒气泡黏附科学——宏观尺度下颗粒气泡黏附研究进展及困境

作者(Author)：邢耀文, 桂夏辉, 曹亦俊, 刘炯天

摘要：颗粒气泡黏附指从颗粒与气泡相遇开始到液膜发生薄化破裂最后至三相润湿周边铺展形成稳定矿化气絮体的过程，是浮选中的核心作用单元。然而浮选颗粒气泡黏附机理至今仍不明确。黏附过程主要受颗粒气泡的表面物理化学性质及溶液化学条件影响，表面力及流体作用力协同支配微纳尺度下颗粒气泡间液膜薄化破裂行为。排液过程中气液界面的变形效应进一步增加了系统复杂性，上述因素使得颗粒气泡黏附的理论研究及试验探索步履维艰。早期关于颗粒气泡黏附的研究主要聚焦于黏附概率，其中宏观尺度下的诱导时间测试占据主导地位，通过诱导时间结果计算黏附概率。对国内外宏观尺度下颗粒气泡黏附概率模型及研究技术手段进展展开全面综述，并对现有技术瓶颈及局限进行分析。诱导时间测量仪及高速动态摄影技术大大促进了浮选工作者对颗粒气泡黏附的理解，“诱导时间与实际浮选回收率具有着良好的相关关系”也已经被广泛证明。然而因微纳尺度下的表面力及液膜薄化动力学信息的缺失导致宏观诱导时间并不能从基础层面揭示颗粒气泡的黏附机理，微纳尺度下颗粒气泡间相互作用力及液膜薄化动力学的定量测试表征是技术发展的必然趋势，其可为浮选微观矿化反应过程提供新的理论视角，同时也为难浮煤及难选矿浮选过程强化提供理论支撑。

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煤炭学报

2019年第02期

1295

390