由(you)于我國(guo)以煤(mei)炭為(wei)主(zhu)的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)稟賦，經濟發展嚴(yan)重(zhong)依賴(lai)煤(mei)炭的(de)(de)支撐作用。但是(shi)，我國(guo)煤(mei)炭資源(yuan)品(pin)質不高，低(di)階煤(mei)儲(chu)量較大，其中褐煤(mei)資源(yuan)的(de)(de)保有儲(chu)量約(yue)1300億t，占我國(guo)煤(mei)炭資源(yuan)總量的(de)(de)13%。在資源(yuan)利用方(fang)面，90%的(de)(de)褐煤(mei)作為(wei)燃(ran)料用于發電(dian)，不僅造成(cheng)資源(yuan)的(de)(de)浪費，而且由(you)于褐煤(mei)煤(mei)化程(cheng)度較低(di)，燃(ran)燒時產生的(de)(de)大量顆粒物也會造成(cheng)環境污染。因(yin)此，積極推進褐煤(mei)提質，潔凈化利用褐煤(mei)，對(dui)節約(yue)能(neng)(neng)源(yuan)和保護環境有重(zhong)大的(de)(de)意義。

褐煤(mei)提(ti)質(zhi)的(de)(de)主(zhu)要方(fang)(fang)法(fa)有：干燥脫(tuo)水(shui)(shui)提(ti)質(zhi)、成(cheng)型提(ti)質(zhi)、熱解(jie)提(ti)質(zhi)和(he)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)提(ti)質(zhi)等，其(qi)中(zhong)，浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)方(fang)(fang)法(fa)以(yi)其(qi)分(fen)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)效(xiao)率(lv)高、成(cheng)本低(di)的(de)(de)優點(dian)(dian)受(shou)到(dao)廣泛關注(zhu)。浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)是依據不同(tong)礦物(wu)表面的(de)(de)疏水(shui)(shui)性(xing)質(zhi)差(cha)異(yi)而實現煤(mei)提(ti)質(zhi)的(de)(de)一種(zhong)有效(xiao)方(fang)(fang)法(fa)，分(fen)為正(zheng)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)和(he)反浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)。在(zai)煤(mei)的(de)(de)正(zheng)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)中(zhong)，一般采(cai)用(yong)油類(lei)為捕(bu)(bu)收(shou)劑(ji)(ji)，煤(mei)進(jin)(jin)入(ru)泡沫(mo)產品(pin)中(zhong)，矸石留在(zai)槽(cao)內(nei)，從而達到(dao)分(fen)離效(xiao)果；反浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)試驗(yan)加入(ru)脈(mo)石礦物(wu)捕(bu)(bu)收(shou)劑(ji)(ji)，使其(qi)進(jin)(jin)入(ru)泡沫(mo)產品(pin)，降低(di)槽(cao)內(nei)產品(pin)精煤(mei)的(de)(de)灰分(fen)。由于低(di)階煤(mei)親水(shui)(shui)性(xing)強，采(cai)用(yong)傳統正(zheng)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)效(xiao)果較(jiao)差(cha)，故一些(xie)學者利用(yong)這一特(te)點(dian)(dian)，采(cai)用(yong)反浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)對低(di)階煤(mei)進(jin)(jin)行(xing)提(ti)質(zhi)。

在(zai)反浮(fu)選(xuan)研(yan)究(jiu)(jiu)中(zhong)(zhong)，針(zhen)對不同脈石(shi)礦物(wu)選(xuan)擇相應的(de)(de)(de)捕收(shou)(shou)劑是低(di)階煤(mei)反浮(fu)選(xuan)的(de)(de)(de)重要(yao)研(yan)究(jiu)(jiu)方向，其中(zhong)(zhong)，離(li)子(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)(ti)以其獨特的(de)(de)(de)物(wu)理化學(xue)性質及良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)選(xuan)擇性成為了反浮(fu)選(xuan)捕收(shou)(shou)劑的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)熱點之一。離(li)子(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)(ti)是指在(zai)室(shi)溫(wen)或接近室(shi)溫(wen)下呈(cheng)現液(ye)態(tai)的(de)(de)(de)、完全由(you)陰(yin)陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)所組成的(de)(de)(de)鹽(yan)，也稱為低(di)溫(wen)熔融鹽(yan)。其熔點低(di)、熱穩定性高、溶(rong)解(jie)性優良(liang)，一般(ban)由(you)有(you)機陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)和無機或有(you)機陰(yin)離(li)子(zi)(zi)(zi)構成，常見的(de)(de)(de)陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)有(you)季銨鹽(yan)離(li)子(zi)(zi)(zi)、咪(mi)唑(zuo)鹽(yan)離(li)子(zi)(zi)(zi)和吡(bi)啶鹽(yan)離(li)子(zi)(zi)(zi)等(deng)；陰(yin)離(li)子(zi)(zi)(zi)有(you)鹵素(su)離(li)子(zi)(zi)(zi)、四氟(fu)硼酸根(gen)(gen)離(li)子(zi)(zi)(zi)和六(liu)氟(fu)磷酸根(gen)(gen)離(li)子(zi)(zi)(zi)等(deng)。根(gen)(gen)據之前學(xue)者的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)，吡(bi)啶類(lei)離(li)子(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)(ti)對石(shi)英有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)捕收(shou)(shou)效果，但此(ci)前并沒有(you)關于將吡(bi)啶類(lei)離(li)子(zi)(zi)(zi)液(ye)體(ti)(ti)用(yong)于褐煤(mei)反浮(fu)選(xuan)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)中(zhong)(zhong)。

因(yin)此，本文(wen)采用(yong)石英捕收劑(ji)十六烷基氯化(hua)吡(bi)啶(ding)(cetylpyridinium chloride monohydrate,CCM)進(jin)行褐(he)煤反(fan)浮(fu)選(xuan)，測試了(le)CCM的溶解性質、臨界(jie)膠束濃度，通過浮(fu)選(xuan)實(shi)驗探究了(le)CCM對褐(he)煤反(fan)浮(fu)選(xuan)的效果。

1.實(shi)驗(yan)樣(yang)品(pin)和方法

1.1實(shi)驗樣品

 本實驗煤樣選自內(nei)蒙古(gu)勝利煤田，工業分析結(jie)果見表1，粒度組成見表2。

表  1  勝(sheng)利(li)褐煤的工(gong)業(ye)分析/%

表  2  浮(fu)選入料粒度(du)分布(bu)

1.2 CCM的臨(lin)界(jie)膠(jiao)束濃度測(ce)量

臨界(jie)膠束(shu)濃度(du)：表面(mian)(mian)活性劑(ji)分(fen)子(zi)在溶液(ye)(ye)中(zhong)締(di)合形(xing)成膠束(shu)的最(zui)低濃度(du)，其可(ke)用于確定浮選(xuan)藥劑(ji)的最(zui)適宜的的濃度(du)。CCM純度(du)98%，采用JK99D型全自動表面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)儀的白金(jin)板法分(fen)別測量濃度(du)為（0、0.1、0.2、0.3和0.4）mmol/LCCM水溶液(ye)(ye)的表面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)，表面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)值幾乎(hu)不變時的濃度(du)即為CCM的臨界(jie)膠束(shu)濃度(du)。

2.結果

臨(lin)界膠束濃度

水的(de)表(biao)面張(zhang)(zhang)力約(yue)為(wei)(wei)73.2 mN/m，不(bu)(bu)同(tong)濃(nong)(nong)度(du)CCM溶液(ye)(ye)的(de)表(biao)面張(zhang)(zhang)力變化見圖1。隨著(zhu)CCM的(de)加入(ru)，溶液(ye)(ye)的(de)表(biao)面張(zhang)(zhang)力急(ji)劇降低，當CCM濃(nong)(nong)度(du)為(wei)(wei)0.1 mmol/L時，溶液(ye)(ye)的(de)表(biao)面張(zhang)(zhang)力為(wei)(wei)41 mN/m。當CCM含(han)量(liang)繼續增(zeng)加時，溶液(ye)(ye)表(biao)面張(zhang)(zhang)力幾乎保持不(bu)(bu)變，由此可(ke)知，CCM的(de)臨界膠束濃(nong)(nong)度(du)約(yue)為(wei)(wei)0.1 mmol/L。為(wei)(wei)探究浮(fu)選(xuan)60 g/L礦漿所需的(de)CCM用量(liang)并使礦漿中CCM在不(bu)(bu)斷消耗(hao)的(de)過(guo)程中保持一定濃(nong)(nong)度(du)，浮(fu)選(xuan)試驗的(de)CCM濃(nong)(nong)度(du)設定為(wei)(wei)0.2~1.0 mmol/L。

圖1不同濃度CCM溶液的表面張力變化

3.結論

(1）勝(sheng)利褐煤(mei)中的礦物質主要為(wei)石(shi)英(ying)、高嶺石(shi)和蒙脫石(shi)等，其親(qin)水性強的原因是含有羥基等大量含氧官(guan)能團。

(2）CCM的加入可(ke)明顯降低水溶(rong)液(ye)的表面(mian)張(zhang)(zhang)力，當CCM濃(nong)度(du)為0.1 mmol/L時，溶(rong)液(ye)表面(mian)張(zhang)(zhang)力為41 mN/m，繼續增大CCM濃(nong)度(du)，溶(rong)液(ye)表面(mian)張(zhang)(zhang)力幾(ji)乎不變。因(yin)此(ci)，CCM的臨界膠束濃(nong)度(du)約為0.1 mmol/L。