屈進(jìn)州 羅 暢 李朋玉 朱紅霖 周啟文 李欣怡 朱張磊 李 振 苗佳雨

(1.西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,陜西 西安 710054;2.自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710021)

我國低階煤(褐煤、長焰煤、弱煤和不黏煤等)資源十分豐富,約占我國煤炭資源儲(chǔ)量的57%左右[1],其綠色低碳開發(fā)和清潔高效加工利用已成為了煤炭行業(yè)落實(shí)國家“雙碳”目標(biāo)的重點(diǎn)之一[2-3]。

浮選是微細(xì)粒低階煤處理時(shí)最常用、最高效的方法。由于低階煤變質(zhì)程度較低,其表面含氧基團(tuán)(羥基、羧基、羰基等)多、天然可浮性差[4],浮選過程中,其表面某些極性含氧基團(tuán)易與水分子作用,在煤表面形成穩(wěn)定的水化膜,阻礙煤粒與氣泡的有效碰撞和黏附,極大地降低了低階煤的可浮性[5-8]。低階煤難浮的原因有兩個(gè)方面,即常見油性捕收劑難以吸附在低階煤表面親水位點(diǎn)上,煤表面多孔結(jié)構(gòu)需要消耗大量捕收劑[9]。因此,低階煤很難使用普通藥劑和常規(guī)方法進(jìn)行浮選,其研究已成為煤炭行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。需要選用既能改變低階煤的疏水性,同時(shí)也能改善氣泡表面活性的新藥劑,以增強(qiáng)氣泡-低階煤聚集體的穩(wěn)定性[10-13]。與常規(guī)的浮選與捕收劑添加方法不同,活性油泡(被含有捕收劑的油質(zhì)薄層所包覆的氣泡)作為浮選載體[14],在油膜與顆粒吸附的同時(shí),活性油泡也與顆粒黏附在一起,一步完成了氣泡與礦物顆粒的相互作用。合理調(diào)整活性油泡表層油膜中的捕收劑(表面活性劑)的種類和濃度,可靈活調(diào)控活性油泡表面性質(zhì),提高油泡浮選的選擇性[15]。

目前,國內(nèi)外學(xué)者利用非離子型、離子型、復(fù)配型表面活性劑研究了低階煤的浮選性能,對(duì)所選藥劑的吸附行為進(jìn)行了解釋,但對(duì)涉及的藥劑種類及其作用機(jī)理還缺乏較為詳細(xì)的歸納和總結(jié)。本文主要綜述了非離子型、離子型和復(fù)配型表面活性劑類捕收劑,總結(jié)了其與煤表面的作用機(jī)理,通過分析,指出復(fù)配捕收劑與油泡浮選方法相結(jié)合將更有利于低階煤的高選擇性、低藥劑消耗浮選。

1 非離子表面活性劑類捕收劑

非離子表面活性劑類捕收劑在水中不電離,依靠與水形成氫鍵而溶于水中,因而分子中多含氧原子。其類型主要有:聚氧乙烯醚型R—O(CH2CH2O)nH和多元醇型R—COOCH2C(CH2OH)3等。聚氧乙烯醚類表面活性劑中最常見的是TritonX-100(簡寫為TX-100)。XU 等[16]利用TX-100 處理未燃碳,由于TX-100 中的含氧官能團(tuán)與未燃碳表面的氧官能團(tuán)之間形成氫鍵,使得預(yù)處理的未燃碳疏水性提高,同時(shí)TX-100 與仲辛醇的組合提高了起泡性和泡沫穩(wěn)定性。劉玉濤[17]選用十二烷基醇聚氧乙烯醚(C12EOn)浮選褐煤,含有聚氧乙烯醚親水基團(tuán)的C12EOn通過氫鍵和疏水鍵合作用吸附在褐煤表面,因伴隨著親水的聚氧乙烯醚基團(tuán)在煤表面的覆蓋,對(duì)褐煤表面疏水改性呈現(xiàn)中等作用效果。栗褒[18]研究了 C12EOn對(duì)低階煤的浮選,不同 EO (—(CH2CH2O)—)單元數(shù)的C12EOn(C12EO7、C12EO15、C12EO23)均能在浮選中獲得相似的最大精煤產(chǎn)率;EO 單元數(shù)的增加在減少表面活性劑用量的同時(shí)也增加了其對(duì)精煤的選擇性,在相同精煤產(chǎn)率條件下,C12EOn的EO 單元數(shù)越大,浮選精煤灰分越低。由曉芳[19]選用壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO-8、NPEO-10 和NPEO-12)對(duì)神東長焰煤表面潤濕性的研究與分子模擬表明,NPEO 與長焰煤表面作用可能是由于NPEO 中醚氧原子和末端羥基氧原子分別與煤表面的酚羥基中的氫原子形成氫鍵所致。ZHANG 等[20]認(rèn)為氫鍵是吸附在親水固體上的主要驅(qū)動(dòng)力,正十二烷基β-D-麥芽糖苷(C12G2)中乙氧基的醚鍵與煤表面—OH 可形成氫鍵,并促進(jìn)C12G2的吸附。GUO等[21]比較了C12G2與十二烷基庚二醇(C12E7)對(duì)褐煤的浮選結(jié)果,由于褐煤表面含氧基團(tuán)更易被C12E7覆蓋,故而C12E7疏水性更好,即直鏈型聚氧乙烯表面活性劑(C12E7)的疏水性較醚類較多羥基表面活性劑(C12G2)更強(qiáng)。VILASó-CADRE 等[22]選用3-苯基-1-丙醇作為捕收劑浮選低品位碳質(zhì)礦物中的煤粒,捕收劑中親水性的醇羥基與煤表面氧化基團(tuán)相互作用,捕收劑中的氧原子通過氫鍵與煤表面上的氫化基團(tuán)相互作用,脂肪鏈與煤的非氧化部分以碳鏈發(fā)生疏水相互作用,而捕收劑中苯環(huán)的π 電子云將與煤表面的芳香部分相互作用。LI 等[23]選用NPEO 和C12EO 非離子表面活性劑研究了苯環(huán)對(duì)低階煤可浮性的影響,由于非離子表面活性劑中存在π 鍵促進(jìn)了其在較高變質(zhì)的低階煤表面的吸附,致使其苯環(huán)對(duì)較高變質(zhì)的低階煤比直鏈烷具有更好的浮選性能,而對(duì)于較低變質(zhì)的低階煤則相反。LYU 等[24]討論了非離子表面活性劑NPEO-12 在低階煤表面的疏水性(吸附)及分子動(dòng)力學(xué)模擬,煤表面的C—C/C—H 含量增加9.34 個(gè)百分點(diǎn),C—O 含量則下降9.25 個(gè)百分點(diǎn),吸附NPEO-12 的表面更加疏水。JIA 等[25]通過新型捕收劑浮選匹茲堡6 號(hào)和8 號(hào)煤的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),非離子型的四氫呋喃酯比十二烷浮選效果更好,能夠在保證精煤灰分和產(chǎn)率的情況下降低藥劑消耗。這是由于非離子型四氫呋喃酯兼具長鏈烴和含氧基團(tuán)的雙重特性,其極性端易與煤表面的含氧基團(tuán)形成氫鍵,而非極性端則與煤表面非極性部分吸附,提高了煤的可浮性。

綜上,非離子表面活性劑與煤表面基團(tuán)之間可以形成氫鍵作用,暴露出疏水性烴鏈,增強(qiáng)疏水性。含苯環(huán)非離子型表面活性劑中的π 鍵有助于其在較高變質(zhì)的低階煤表面吸附。

2 離子型表面活性劑類捕收劑

離子型表面活性劑根據(jù)電離后親水基帶電情況又可分為陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑:陰離子表面活性劑有羧酸鹽型R—COONa、硫酸鹽型R—OSO3Na、磺酸鹽型R—SO3Na 和磷酸鹽型R—OPO3Na;陽離子表面活性劑主要分為伯胺鹽R—NH2HX(X 為鹵素Cl、Br 等)、仲胺鹽R2NHHX、叔胺鹽R3NHX 等胺鹽型表面活性劑和季銨鹽型R—N+(CH3)3X—表面活性劑兩大類。兩性表面活性劑是指分子中既有陽離子,又有陰離子,同時(shí)兼具陰陽離子性質(zhì),主要有氨基酸型R—NHCH2CH2COOH 和甜菜堿型RN+(CH3)2CH2COO-。

2.1 陽離子表面活性劑類捕收劑

劉玉濤[17]利用陽離子型十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)浮選褐煤,初始吸附階段,DTAB 分子的親水端通過靜電吸引和氫鍵作用吸附在煤表面,降低了褐煤表面的親水性;當(dāng)濃度增加到一定量后,DTAB 分子朝向發(fā)生轉(zhuǎn)變,已吸附的DTAB 分子與溶液中游離分子通過疏水尾鏈間的鍵合作用吸附,親水端朝外形成雙層吸附,致使褐煤疏水性又下降。郭中雅[26]基于靜電和氫鍵吸附作用,利用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)開展了褐煤浮選研究。褐煤表面與CTAB 的羰基之間可以形成氫鍵,由于氫鍵作用比靜電吸附作用強(qiáng)烈,致使CTAB 在羧基上的吸附量比酚羥基更多,CTAB 在煤表面吸附后對(duì)羧基的掩蔽效果較好[27]。氧化煤表面的含氧官能團(tuán)主要是酚羥基和羧基,酚羥基常通過氫鍵作用吸附CTAB,而羧基則通常與CTAB 以靜電吸附形式結(jié)合,煤氧化程度越高,其含氧基團(tuán)與CTAB 之間氫鍵和靜電作用就越強(qiáng)烈。不同鏈長的CnTAB 表面活性劑在褐煤表面的吸附機(jī)制如圖1 所示,在以靜電吸附為主的初始吸附階段,長烴鏈因較強(qiáng)的拉拽電子作用,增強(qiáng)了CnTAB 親水基團(tuán)C3H9N+的正電性,從而加強(qiáng)了表面活性劑與褐煤表面的靜電吸附作用,吸附量隨之增大;季銨鹽型的C3H9N+基團(tuán)優(yōu)先吸附于O ＝C—O 基團(tuán),隨著吸附量的增加,在O ＝C—O 基團(tuán)的吸附達(dá)到近似飽和,靜電吸附開始發(fā)生于C—O 基團(tuán)。在以疏水鍵合作用為主的雙層吸附階段,因長碳鏈有利于分子碳鏈間的相互作用增強(qiáng)了雙層吸附推動(dòng)力,致使吸附量隨疏水碳鏈的增長而增加[17]。

圖1 不同鏈長的CnTAB 表面活性劑在褐煤表面的吸附機(jī)制[17]Fig.1 Adsorption mechanism of CnTAB surfactants with different chain lengths on the surface of lignite

雙二十烷基二甲基溴化銨(DDAB)屬于Gemini 型陽離子表面活性劑,DDAB 的二聚結(jié)構(gòu)增加了與褐煤的靜電吸附作用,在降低褐煤親水性方面,DDAB 和DTAB 效果均較好,兩者相差不大。在煤表面的吸附同樣也依賴氫鍵。靜電力是Gemini 型表面活性劑在煤表面吸附的推動(dòng)力,在一定離子濃度下,疏水作用超越靜電力成為Gemini 在褐煤上吸附的主要推動(dòng)力,而非氫鍵作用[26]。郭夢(mèng)熊等[28]研究了不同類型表面活性劑在煤表面發(fā)生吸附后煤表面Zeta 電位的變化情況,結(jié)果表明,陽離子型表面活性劑在煤表面吸附后其正電位增加,說明陽離子型表面活性劑同煤表面的負(fù)電位位點(diǎn)間存在靜電吸附作用。

2.2 陰離子表面活性劑類捕收劑

十二烷基硫酸鈉(SDS)是一種典型的陰離子表面活性劑,當(dāng)其親水端與褐煤表面的強(qiáng)極性基團(tuán)發(fā)生氫鍵作用而吸附時(shí),可使其疏水烴鏈朝向水相,整體表現(xiàn)為一定的疏水性;而當(dāng)其疏水烴鏈與褐煤表面有機(jī)質(zhì)發(fā)生疏水鍵合作用而吸附時(shí),可使親水端朝向水相,整體表現(xiàn)為親水性。SDS 親水基團(tuán)在水相中帶負(fù)電,可與褐煤表面存在的大量極性負(fù)電性基團(tuán)產(chǎn)生靜電排斥,降低藥劑吸附,致使其改性效果變差[17]。Span-80 是一種含多個(gè)羥基和單個(gè)酯基的表面活性劑,可以與煤表面的含氧基團(tuán)之間形成多對(duì)氫鍵,強(qiáng)化吸附作用,同時(shí)其較長的非極性端碳鏈在提高疏水性的同時(shí)可對(duì)煤表面酚羥基起掩蔽作用,使得改性后煤的疏水性明顯增強(qiáng),有助于煤粒與氣泡的黏附[29]。Span-80 與羧基、酚羥基之間均存在氫鍵作用,但由于酚羥基與其相連芳環(huán)之間存在離域效應(yīng),在共軛作用下酚羥基上氧電子云密度減小,正電性增大,使得氫質(zhì)子更加裸露,從而增強(qiáng)了煤表面酚羥基與SDS的極性端(—SO24-)或Span-80 的酯基之間的氫鍵作用,致使SDS 和Span-80 對(duì)酚羥基掩蔽作用強(qiáng)于羧基[30-31]。LI 等[32]采用低灰煤和脈石顆粒的混合物研究了油酸鈉(NaOL)對(duì)低階煤浮選的影響,如圖2所示,NaOL 處理過的煤表面具有比原煤表面更高的C ＝O 和C—O 含量,原煤表面的許多含氧基團(tuán)可能與油酸離子中含氧基團(tuán)發(fā)生氫鍵等作用,由非極性的C—C、C ＝C 等組成的側(cè)鏈暴露在煤表面,增加了煤顆粒的疏水性。

圖2 浮選過程中油酸離子與煤表面之間的相互作用示意[32]Fig.2 Schematic diagram of the interaction between oleate ions and coal surface during flotation process

陰離子型表面活性劑在選礦中也有廣泛應(yīng)用,如S-苯甲?；?N,N-二乙基二硫代氨基甲酸酯(BEDTC)可用于方鉛礦浮選,MA 等[33]利用其硫醇硫和羰基氧與鉛鍵合,形成了兩種不同的吸附幾何形狀:六元環(huán)絡(luò)合物和“子彈”形絡(luò)合物(圖3)。ZOU等[34]合成了一種新型表面活性劑O,O-雙(2-丁氧基乙基)二硫代磷酸銨(BEAT),并將其作為方鉛礦和閃鋅礦浮選的捕收劑,BEAT 可能通過P ＝S 和P—S 基團(tuán)與方鉛礦反應(yīng)吸附在礦物表面,形成P—S—Pb 結(jié)構(gòu)的金屬配合物。HUANG 等[35]將新型表面活性劑苯乙烯基膦酸單異辛酯(SPE108)作為捕收劑用于錫石浮選,SPE108 與錫石的反應(yīng)位點(diǎn)主要位于P ＝O 和—OH 基團(tuán)上,通過吸附過程中PO—H的斷裂和PO—Sn 的形成與錫石相互作用。

圖3 方鉛礦表面吸收BEDTC 的可能模型示意[33]Fig.3 Schematic diagram of possible models for BEDTC absorption on the surface of galena

2.3 兩性表面活性劑類捕收劑

兩性表面活性劑類捕收劑屬于離子型表面活性劑,可分為氨基酸型和甜菜堿型,這類表面活性劑廣泛用于生物、藥物與食品工業(yè)中。NIU 等[36]選用氨基酸型椰油基甘酸鈉(SCG)進(jìn)行低階煤浮選試驗(yàn),SCG 的酰胺羰基和羧酸基等親水基團(tuán)通過氫鍵作用吸附在煤表面親水位點(diǎn),甲基/亞甲基等疏水基團(tuán)則朝外,或與煤表面疏水基團(tuán)作用并借助自身烴鏈覆蓋煤表面的親水基團(tuán),增強(qiáng)了煤表面的疏水性,從而提高捕收劑(煤油)的捕集能力(如圖4 所示)。

圖4 試劑(SCG 和煤油)與煤表面官能團(tuán)之間的相互作用方式[36]Fig.4 Interaction between reagents (SCG and kerosene)and functional groups on the surface of coal

兩性表面活性劑在選礦方面也有應(yīng)用。LIU等[37]使用N-十四烷基-異丙醇胺(NTIA)研究了白鎢礦的浮選,NTIA 中的—NH 基團(tuán)通過靜電引力和氫鍵作用,—OH、—CH2—和—CH3基團(tuán)通過氫鍵作用吸附在白鎢礦極性表面,疏水的長碳鏈—C14H29和—CH2CH(OH)CH3朝向水相,從而增大了白鎢礦表面的疏水性。LIU 等[38]探討了S-[(2-羥基氨基)-2-氧代乙基]-N,N-二丁基-二硫代氨基甲酸酯(HABTC)在硫化銅和氧化物礦物顆粒聚集中,由其未配位的二硫代氨基甲酸酯或異羥肟酯與不同礦物表面銅原子結(jié)合的橋連驅(qū)動(dòng)作用。YANG 等[39]研究了角閃石捕收劑十乙氧基化硬脂胺(DSA)的高選擇性,相比于菱鐵礦,因角閃石的O 位點(diǎn)參與靜電吸引和氫鍵作用,使得DSA 更易吸附到角閃石上。LI等[40]研究了叔丁基水楊醛肟(TBSA)對(duì)孔雀石的浮選行為,孔雀石表面的銅與TBSA 的肟基和苯環(huán)連結(jié)的O 原子發(fā)生作用(C—O—Cu、N ＝O—Cu 等),使得孔雀石表面由親水性變?yōu)槭杷浴?/p>

因此,表面活性劑型捕收劑對(duì)煤表面酚羥基的掩蔽作用強(qiáng)于羧基;離子表面活性劑與礦物/煤表面有著靜電吸附、氫鍵作用等。離子型表面活性劑中Gemini 和SCG 有較好的發(fā)展前景。

3 復(fù)配型表面活性劑類捕收劑

3.1 極性復(fù)配表面活性劑類捕收劑

與單一表面活性劑類捕收劑相比,復(fù)配表面活性劑類捕收劑因其中復(fù)配陽離子/陰離子體系表現(xiàn)出的強(qiáng)烈協(xié)同作用[41],可使煤表面疏水性明顯增強(qiáng)[42],在應(yīng)用上具有很大的吸引力。

ZHANG 等[43]研究了十二烷和C12EO4混合捕收劑對(duì)低階煤浮選的強(qiáng)化作用,由于C12EO4在低階煤表面的氫鍵和靜電吸引驅(qū)動(dòng),使得十二烷在低階煤表面上的相互作用和擴(kuò)散能力增加,從而提高了其浮選性能。XING 等[44]使用含氧極性化合物捕收劑(CC)與辛醇復(fù)配來增強(qiáng)氧化煤的浮選,由于CC 的極性含氧基團(tuán)與氧化煤表面極性基團(tuán)形成氫鍵作用,使得CC 在氧化煤表面的覆蓋鈍化了其表面極性基團(tuán),提高了氧化煤的疏水性。LIU 等[45]等采用十二烷與正戊酸復(fù)配表面活性劑(MC)研究了低階煤的表面性質(zhì),由于十二烷在煤疏水表面的吸附和正戊酸與煤表面含氧基團(tuán)的作用,降低了十二烷在煤表面的遷移率,增加了低階煤表面的親脂性和疏水性。XIA等[46]使用十二烷和4-十二烷基酚(DDP)混合物對(duì)褐煤的浮選也存在類似的結(jié)果,十二烷和DDP 分別作用于褐煤表面的疏水和親水位點(diǎn),通過協(xié)同作用提升浮選性能。馬隆飛[47]通過使用十二烷-酯類捕收劑混合物研究了低價(jià)煤的浮選行為,酯分子可吸附在低階煤表面親水位點(diǎn)來改善煤表面的疏水性,十二烷在存在酯分子煤表面的吸附協(xié)同強(qiáng)化了顆粒的疏水性。根據(jù)EDLVO 理論,在短程范圍內(nèi),極性分子之間由于靜電作用能形成的氫鍵,使得十二烷-酯和酯與煤表面作用更加牢固,礦化誘導(dǎo)時(shí)間更短。LI等[48]考察了CTAB/SDS 表面活性劑在不同配比下對(duì)低階煤浮選性能的影響,在CTAB 與SDS 摩爾比為1 ∶9 時(shí),可燃回收率提高47.67 百分點(diǎn)的同時(shí),產(chǎn)品灰分提高3.67 百分點(diǎn),選擇性變差。ZHANG 等[49]研究了DTAB/SDS(2 ∶1)復(fù)配表面活性劑對(duì)低階煤浮選的協(xié)同吸附機(jī)理,DTAB 的親水端通過靜電作用可吸附在低階煤表面,增加其表面Zeta 電位,以此來平衡煤表面的極性基團(tuán)的負(fù)電位,這在一定程度上可以提高煤表面的疏水性(圖5)。

圖5 單一表面活性劑和混合表面活性劑的表面張力與Zeta 電位曲線[49]Fig.5 Surface tension and Zeta potential curves of single and mixed surfactants

復(fù)配表面活性劑類捕收劑通過其與煤表面基團(tuán)之間的靜電吸引、氫鍵等來實(shí)現(xiàn)吸附。陰離子表面活性劑(如SDS)因帶有與煤表面極性基團(tuán)相同的負(fù)電荷而產(chǎn)生靜電排斥,降低吸附效率。陽離子表面活性劑(如DDAB、DTAB 和CTAB)因帶正電荷,吸附效果優(yōu)于陰離子表面活性劑。非離子表面活性劑不帶電荷,常通過與水的氫鍵等作用而增強(qiáng)其浮選效果。

3.2 非(弱)極性復(fù)配表面活性劑類捕收劑

油性表面活性劑類捕收劑是非極性表面活性劑,常用于煤炭的浮選。通過最低劑量添加含氧基團(tuán)藥劑(如酮、醛和羧酸),可降低低階煤表面因裂縫和孔洞造成的藥劑損失,并緩解藥劑低選擇性和水溶性差的問題[50-51]。

XU 等[52]選用正辛胺(DO)和柴油混合物(1 ∶4)研究了氧化煤的浮選,因短鏈正辛胺與煤表面親水位點(diǎn)形成氫鍵而提高了藥劑的選擇性,且其選擇性隨DO 混合物添加而增加。LI 等[53]以煤焦油中提取的輕質(zhì)組分混合物(CTB)為捕收劑研究了藥劑與顆粒間相互作用,CTB 的含氧基團(tuán)與煤表面極性位點(diǎn)通過氫鍵作用吸附,CTB 芳香基團(tuán)與煤表面非極性位點(diǎn)通過范德華力和π-π 堆積作用結(jié)合,并在與非極性位點(diǎn)吸附的同時(shí),可以覆蓋相鄰的極性位點(diǎn)。郝曉棟[54]討論了復(fù)配表面活性劑正辛烷和正辛酸與低階煤的相互作用,正辛烷與正辛酸捕收劑分別作用于低階煤表面的疏水位點(diǎn)與親水位點(diǎn),正辛酸中羧基通過與煤表面含氧基團(tuán)的氫鍵作用改變低階煤表面的疏水性。根據(jù)EDLVO 理論,在短程力范圍內(nèi),由于氫鍵作用力的影響,復(fù)配捕收劑形成的油泡與煤表面相互作用引力明顯增強(qiáng),油泡在煤表面的黏附更加牢固。

由于煤表面帶弱負(fù)電荷或不帶電荷,使得非離子型表面活性劑比離子型表面活性劑更容易在不同種類煤表面發(fā)生作用;大多數(shù)情況下,非離子型表面活性劑易混溶于油類捕收劑表面,在礦漿中有利于捕收劑的分散和浮選藥劑消耗量的降低[55-57]。表面活性劑的復(fù)配是提高低階煤浮選的有效手段,非離子/離子型表面活性劑復(fù)配型捕收劑主要通過藥劑極性基團(tuán)與煤表面羧基、羥基等極性基團(tuán)之間的氫鍵或/和靜電作用[17,26,58],藥劑較長烴鏈對(duì)煤表面極性基團(tuán)的掩蔽/覆蓋作用[26-27,29],以及不同捕收劑之間的協(xié)同作用[41,47,59]來提升浮選性能。此外,表面活性劑與油性捕收劑的乳化可提高捕收劑中疏水性基團(tuán)在煤表面的分散,減小/阻止藥劑的孔隙滲透,從而提高煤粒表面的疏水性[59]。

4 結(jié) 論

(1)非離子表面活性劑與煤表面基團(tuán)之間可以形成氫鍵作用,暴露疏水性烴鏈,增強(qiáng)疏水性;含苯環(huán)非離子表面活性劑中π 鍵有助于其在較高變質(zhì)的低階煤表面吸附。相對(duì)于離子型表面活性劑,非離子型表面活性劑在大多數(shù)情況下具有更強(qiáng)的煤種適應(yīng)性、更高的浮選藥劑分散性、更低的浮選藥劑消耗量。

(2)表面活性劑類捕收劑對(duì)煤表面酚羥基的掩蔽作用強(qiáng)于羧基;離子型表面活性劑通過與礦物/煤粒表面的靜電、氫鍵等作用增強(qiáng)藥劑吸附,提高表面疏水性。

(3)復(fù)配表面活性劑型捕收劑可通過表面活性劑與煤表面之間的氫鍵、靜電作用,藥劑較長烴鏈對(duì)煤表面極性基團(tuán)的覆蓋作用,以及不同捕收劑之間的協(xié)同作用,切實(shí)提高低階煤的浮選效果。

(4)藥劑乳化和活性油泡引入可在提高藥劑分散的同時(shí),明顯提高藥劑的選擇性,降低低階煤浮選藥劑消耗量。