煤的表面氧化过程与氧化煤表面处理强化浮选研究

Diversification of organic groups and morphology in slowly oxidized （weathered） coal particle surface directly affects flotation process based on surface hydrofibic difference.With the instruments of Environmental Scanning Electron Microscopy (ESM), Atom Force Microscope (AFM), infrared spectrum analysis, and X-ray photoelectron spectrometer (XPS),etc, this item fix attention on middle production of coal weathering, study the oxidation process, include free radical and functional oxo-group engendered, ion adsorption, surface morphology diversification, mechanism of disintegration and liberiation. Proclaim the affect of oxidation on coal flotability by zeta-potential test, contact angle measurement and laboratory floatation test. Explore the improvement of oxidized coal floatability by interfacial chemical methods and surface polishing treatment. As a noncrystalline sedimentary rock, none of coal surface are exactly same and compareable even in the microscopic field，which tampers with comparability of analyse data. By bring use of image trace, selected microscopic field will be test repeatedly during a larger time span,to trace the whole process of coal particle surface oxidation and disintegration. The study will afford the theoretical foundation for oxidized coal separation and utilization.

煤粒表面在空气中缓慢氧化（风化）形成的官能团以及表面形貌的变化对以表面特性差异为基础的浮选作业有着显著影响。以关注中间产物为特点，以主焦煤和优质无烟煤为主要对象，本项目拟综合利用环境扫描电子显微镜(ESM)、原子力显微镜（AFM），以及红外光谱分析和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段，研究煤粒在风化过程中产生自由基、含氧官能团，以及吸附离子情况；研究煤粒风化过程中表面形貌的变化和颗粒崩解机理；通过电动电位测定、接触角测定和实验室浮选试验，揭示表面氧化作用对可浮性的影响规律；探索界面化学方法和颗粒表面抛光去除氧化层等措施对氧化煤可浮性的强化作用。作为沉积岩，即使在显微视界内也没有完全相同的可比表面，影响了分析结果的可比性。为此，本项目采用图像追踪定位方法，在较大的时间跨距内对特定显微区域进行持续多次测定，跟踪其由表面开始的氧化直至崩解历程，为氧化煤的分选加工研究提供理论基础。

室外风吹、日晒、雨淋作用对煤粒常温缓慢氧化有着显著的影响。与新鲜表面相比，风化煤表面亲水性的酚羟基-OH和羧基-COOH含量明显增大，而疏水性的脂肪烃和芳香烃含量相应减小。接触角减小，可浮性降低。煤粒表面各质点之间在风化过程中变化很不均匀，形成大量蚀坑、空洞和裂纹。风化煤内部随着深度的增加，受到氧化的程度逐渐减小。与常规研磨相比，采用高浓度悬浮液大剪切运动产生的表面打磨作用，可以以煤粒粒度轻度减小为代价，暴露出更多的新鲜表面，显著提高浮选精煤回收率。抛光后的氧化煤采用新研发的清洗型旋流器分级，粗粒级采用氧化柴油为捕收剂可以进一步提高浮选效果，微细粒级可以采用选择性絮凝方法进行分离。本课题揭示了煤的表面氧化过程、氧化煤表面微观形貌和不同深度的氧化产物，为氧化煤的分离处理和后续利用奠定了基础。课题探索了氧化煤表面抛光预处理的物理和化学效应，及氧化煤浮选过程强化措施，为解决选煤厂阶段性入洗氧化煤影响选煤生产问题提供了理论基础和可行性方案。