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活性油泡强化长焰煤浮选的实验研究

煤炭学报 2022年第S1期47卷 285-294页

作者：吴思萍陈松降陶秀祥李振屈进州张宁宁西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116

低阶煤是我国煤炭供应的重要组成部分。低阶煤浮选问题严重制约细粒低阶煤的清洁高效利用,是煤炭行业迫切需要解决的重大技术难题。针对低阶煤的浮选难题,改进了现有的油泡浮选装置。通过在常规浮选载体表面包覆油膜的方式,增强它对低... 详细信息

低阶煤是我国煤炭供应的重要组成部分。低阶煤浮选问题严重制约细粒低阶煤的清洁高效利用,是煤炭行业迫切需要解决的重大技术难题。针对低阶煤的浮选难题,改进了现有的油泡浮选装置。通过在常规浮选载体表面包覆油膜的方式,增强它对低阶煤颗粒的捕获能力,从而达到强化低阶煤浮选矿化过程的目的。并选用合适的表面活性剂进行油泡的表界面活性强化,从热力学层面探讨表面活性剂类型和用量对油泡浮选性能的影响,通过诱导时间测试和油泡浮选实验全面评价活性油泡浮选技术的可行性,探讨了活性油泡强化低阶煤浮选的机理。结果表明,煤样表面含氧官能团含量高达29.21%,其可浮性极差,在捕收剂用量高达60 kg/t时才可获得82.06%的可燃体回收率。所提出的油泡浮选方法实现了低阶煤的高效分选,捕收剂用量为7 kg/t时,油泡浮选获得了可燃体回收率76.82%和精煤灰分7.21%的良好指标,优于常规浮选捕收剂用量40 kg/t时的浮选指标,相当于把捕收剂用量降低了82.50%。表面活性剂2-乙基己醇和DDAB均可降低柴油的表面张力。同时,2者对柴油的粘度也有一定程度的影响,其中2-乙基己醇对改性柴油的粘度影响很小,而DDAB则能够大幅增大改性柴油的粘度。润湿热力学研究表明,表面活性剂可以在一定程度上促进柴油分子在煤粒表面的吸附与铺展,提高捕收剂的热力学性能,并且改性柴油对煤样的润湿能力并不完全是随表面张力的减小而增大,还与粘度这一参数密切相关。诱导时间和浮选实验结果证实了两种表面活性剂可进一步增强油泡的表界面活性,改善煤样浮选效果。但是,表面活性剂的使用量存在一个最佳临界值,煤样浮选效果对DDAB用量更为敏感,需根据煤样性质严格控制表面活性剂的用量。

关键词：长焰煤油泡浮选表面活性剂表面张力润湿速率

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神府煤显微组分大分子及聚集态结构模型构建

中国矿业大学学报 2023年第4期52卷 796-812页

作者：张怀青周安宁李振屈进州焦卫红杨志远西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021

为了深入解析神府煤的结构特征,促进其低碳高值化利用,采用X射线光电子能谱、固体核磁等表征手段,结合分子动力学计算,构建了神府煤(SFC)及其镜质体富集样(SFV)和惰质体富集样(SFI)的大分子和聚集态结构模型.结果表明:SFC,SFV和SFI大分... 详细信息

为了深入解析神府煤的结构特征,促进其低碳高值化利用,采用X射线光电子能谱、固体核磁等表征手段,结合分子动力学计算,构建了神府煤(SFC)及其镜质体富集样(SFV)和惰质体富集样(SFI)的大分子和聚集态结构模型.结果表明:SFC,SFV和SFI大分子结构的分子式分别为C_(128)H_(106)N_(2)O_(11),C_(133)H_(114)N_(2)O_(12)和C_(137)H_(110)N_(2)O_(11).SFI的芳香度和不饱和度较大,芳环缩合程度高,氮主要以吡咯形式存在;SFV中含有相对丰富的羧基官能团,氮主要以吡啶形式存在.在模拟构建聚集态结构的过程中,大分子结构不断调整优化,非键能大幅降低.SFV的模拟密度为1.25 g/cm^(3),具有较高的表面积和丰富的孔隙结构,非键能为-105.59 kJ/mol;SFI的模拟密度为1.35 g/cm^(3),与周围周期性单元间重叠度高,非键能为2231.39 kJ/mol,结构稳定,分子间相互作用力强;SFC的模拟密度为1.30 g/cm^(3),非键能为1567.96 kJ/mol,介于两者之间.

关键词：显微组分分子模型结构优化动力学模拟聚集态结构

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高含碳煤气化细渣浮选行为研究

煤炭学报 2022年第S1期47卷 265-275页

作者：于伟王学斌刘莉君白永辉史兆臣王丽娜屈进州西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室宁夏银川750021

气化细渣是煤气化过程中产生的一种含碳量较高的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费,气化细渣中的残碳与灰组分分离是实现其高值化、减量化、无害化利用的关键。以榆林地区高含碳... 详细信息

气化细渣是煤气化过程中产生的一种含碳量较高的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费,气化细渣中的残碳与灰组分分离是实现其高值化、减量化、无害化利用的关键。以榆林地区高含碳煤气化细渣为研究对象,在分析样品基本特性基础上,采用浮选方法进行碳灰分离试验研究,当柴油用量12 kg/t、仲辛醇用量12 kg/t时,精矿产品灰分为35.74%,尾矿产品灰分为57.07%,可燃体回收率43.28%,药剂耗量大,分选指标较差。XPS分析表明浮选入料中氧元素含量较高,疏水基团含量低,亲水基团含量高;诱导时间随粒度级的减小而不断缩短,浮选过程中,粗颗粒物料不易与气泡黏附,且紊流条件下黏附后颗粒又易脱附而成为尾矿产品,细颗粒物料易与气泡黏附,且黏附过程中易“抱团”而夹杂大量细小灰颗粒,导致煤气化细渣碳灰组分浮选分离效果较差。低场核磁共振分析表明极性药剂与非极性药剂均可被吸附到煤气化细渣孔隙中,微孔、过渡孔、中孔、大孔中均存在油酸钠和正十六烷,导致浮选药剂消耗量大。

关键词：煤气化细渣浮选接触角诱导时间低场核磁共振

低阶烟煤煤岩显微组分分选及其分质利用研究进展

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洁净煤技术 2022年第7期28卷 1-22页

作者：周安宁张怀青李振屈进州赵伟杨志远赵世永西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021

“双碳”目标下煤炭资源的加工和利用面临着根本性的变革,传统利用方式已不能满足当前的生态环保要求,而煤炭作为国家能源安全的基石,在未来很长时间内,仍将发挥巨大作用。我国超过40%的煤为优质的低阶烟煤,由于其惰质组质量分数过高(>3... 详细信息

“双碳”目标下煤炭资源的加工和利用面临着根本性的变革,传统利用方式已不能满足当前的生态环保要求,而煤炭作为国家能源安全的基石,在未来很长时间内,仍将发挥巨大作用。我国超过40%的煤为优质的低阶烟煤,由于其惰质组质量分数过高(>35%),限制了这部分资源的高值转化。同时,由于煤岩显微组分之间的相似性及其赋存特征的复杂性,煤岩显微组分的分离富集工作面临巨大的难度和挑战,极大制约了这部分资源的分质转化利用。为全面了解煤岩显微组分分质利用的现状和发展趋势,促进煤炭资源的清洁高效低碳化利用,笔者从煤岩显微组分的测定方法、分选方法和清洁利用3个方面进行了系统论述,同时提出了未来发展的思路和方向。煤岩显微组分的测定方法面临细粒物料识别困难或测试精度低的问题,亟需开发一种基于煤岩显微组分结构参数,不受粒度限制的高效定量方法。在煤岩显微组分的分离方法方面,电浮选-电凝聚、油泡浮选和气流粉碎-精细分级等新分选方法,能有效改善传统分选方法选择性差、富集率低等问题,具有过程可调控、适应性强等优势。以煤岩显微组分分选为核心的煤炭分质清洁利用技术,打破了常规的用煤标准和煤种限制,煤岩显微组分经过有效的分离富集后,富镜质组煤可大比例应用于配煤炼焦、热解、液化等领域,富惰质组煤可作为制备碳材料的原料或燃料等,实现了各显微组分的物尽其用。基于煤岩显微组分的分质利用可从根本上提高煤转化利用能效、减少碳和污染物排放量,对于煤炭清洁高效利用,实现“双碳”战略目标具有重要的现实意义。

关键词：煤岩显微组分自动识别分选方法分质转化高值化利用

大保当煤不同显微组分含量与分子结构参数关系

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洁净煤技术 2023年第S2期29卷 1-11页

作者：李振赵凯朱张磊常静杨超张怀青张宁宁屈进州尚颖泽西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021

为探究煤岩显微组分含量及其分子结构参数之间的内在联系,以侏罗纪时期神府煤田大保当煤矿低变质程度高惰质组煤样为研究对象,通过浮沉离心法分选出不同含量煤岩显微组分的7个样品,并利用傅里叶变换红外光谱测试(FTIR)、X射线衍射测试(X... 详细信息

为探究煤岩显微组分含量及其分子结构参数之间的内在联系,以侏罗纪时期神府煤田大保当煤矿低变质程度高惰质组煤样为研究对象,通过浮沉离心法分选出不同含量煤岩显微组分的7个样品,并利用傅里叶变换红外光谱测试(FTIR)、X射线衍射测试(XRD)、X射线光电子能谱测试(XPS)、^(13)C固体核磁测试(^(13)C-NMR)技术对其物理结构、化学结构进行表征和半定量计算处理,得到一系列结构参数。FTIR结果表明,镜质组较多时,其脂肪链更多、更短,支链化程度高,惰质组含量较多时,芳香度高;XRD结果表明,不同煤岩显微组分之间,芳香层间距d_(002)、延展度L_(a)、堆垛高度L_(c)及芳香层数Nc随镜质组含量增加只存在微小差异;XPS碳元素分析结果表明,随镜质组含量增大,C—C和C—H含量总和占比逐渐增大,这与镜质组中含有大量脂肪族结构有关,惰质组较高时醚碳/酚碳(C—O)质量分数较大,这是由于惰质组芳香度较高;^(13)C-NMR分析结果表明,总芳香碳质量分数f_(a)、芳香碳质量分数f′_(a)和镜质组呈较好的正相关关系,脂肪族碳的总质量分数f_(al)与镜质组含量呈较好的负相关关系。选择拟合度较高的结构参数进行回归分析,得到镜质组含量最优预测模型。这些结论是当前大保当不同含量煤岩组分分子结构的补充信息,更好地理解与其含量之间的相关关系,为预测煤岩组分含量提供了一种方法。

关键词：镜质组惰质组结构参数多元线性回归模型

基于新工科理念的矿物加工工程专业改革与发展思考

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中国教育技术装备 2023年

作者：张宁宁李振刘莉君屈进州于跃先西安科技大学自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室西安科技大学化学与化工学院

新工科是工程教育改革的新方向，是基于国家战略发展新需求而提出来的新理念。矿物加工工程专业作为重要工程类专业之一，如何在新工科建设背景下，积极引进新工科理念，推行专业教学改革与发展，以培养多元化、创新型卓越工程人才，已... 详细信息

新工科是工程教育改革的新方向，是基于国家战略发展新需求而提出来的新理念。矿物加工工程专业作为重要工程类专业之一，如何在新工科建设背景下，积极引进新工科理念，推行专业教学改革与发展，以培养多元化、创新型卓越工程人才，已成为相关教育工作面临的重点课题。基于此，从矿物加工工程专业教学现状出发，就新工科理念下矿物加工工程专业改革与发展这一课题进行思考与探究。

关键词：新工科矿物加工工程工程教育教学改革实践教学校企合作

现代化大型选煤厂主洗及运输设备自动保护与控制

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选煤技术 2011年第6期39卷 45-50,79页

作者：屈进州任瑞晨尚明刘健辽宁工程技术大学辽宁阜新123000 中国矿业大学江苏徐州221116 神华神东煤炭集团洗选加工中心石圪台选煤厂陕西神木739315

以神华神东煤炭集团洗选加工中心石圪台选煤厂为例,评述了现代化大型选煤厂在选煤及运输设备自动控制与保护方面的技术革新。

关键词：大型化选煤厂主选设备运输设备设备保护自动控制

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低阶煤浮选捕收剂及其作用机理研究进展

金属矿山 2023年第8期 28-35页

作者：屈进州罗畅李朋玉朱红霖周启文李欣怡朱张磊李振苗佳雨西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021

低阶煤约占我国主体能源煤炭的57%,其洁净高效加工利用对煤炭行业落实国家“双碳”目标具有重要意义。浮选是处理细粒(-0.5 mm)低阶煤最为有效的方法。但因低阶煤天然可浮性差、浮选捕收剂消耗量大等难题,其工业化至今未能实现。为了降... 详细信息

低阶煤约占我国主体能源煤炭的57%,其洁净高效加工利用对煤炭行业落实国家“双碳”目标具有重要意义。浮选是处理细粒(-0.5 mm)低阶煤最为有效的方法。但因低阶煤天然可浮性差、浮选捕收剂消耗量大等难题,其工业化至今未能实现。为了降低低阶煤浮选捕收剂消耗量,提高其浮选性能,综述了非离子型、离子型和复配型表面活性剂类捕收剂,探讨并总结了其与煤表面的作用机理。表面活性剂类捕收剂主要通过氢键作用、静电吸附等与煤粒表面作用。非离子表面活性剂类捕收剂中苯环的存在有助于其极性基团中极性氧原子在低阶煤表面的吸附;离子表面活性剂类捕收剂对煤表面酚羟基的掩蔽作用强于羧基;复配表面活性剂类捕收剂的吸附是由表面活性剂与煤表面之间的静电与氢键作用、药剂长链对煤表面极性基团的覆盖作用、不同捕收剂之间的协同作用共同实现的。捕收剂的乳化有助于提高药剂的分散效果,复配表面活性剂形成的活性油泡可作用于煤表面的特定部位(疏水和亲水位点),明显提高药剂的选择性和黏附强度,降低低阶煤浮选药剂消耗量。

关键词：低阶煤浮选捕收剂表面活性剂协同作用

基于新工科理念的矿物加工工程专业改革与发展思考

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中国教育技术装备 2022年第14期 89-91,95页

作者：张宁宁李振刘莉君屈进州于跃先西安科技大学化学与化工学院、自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室 710054 西安科技大学化学与化工学院 710021

新工科是工程教育改革的新方向,是基于国家战略发展新需求而提出来的新理念。矿物加工工程专业作为重要工程类专业之一,如何在新工科建设背景下,积极引进新工科理念,推行专业教学改革与发展,以培养多元化、创新型卓越工程人才,已成为相... 详细信息

新工科是工程教育改革的新方向,是基于国家战略发展新需求而提出来的新理念。矿物加工工程专业作为重要工程类专业之一,如何在新工科建设背景下,积极引进新工科理念,推行专业教学改革与发展,以培养多元化、创新型卓越工程人才,已成为相关教育工作面临的重点课题。基于此,从矿物加工工程专业教学现状出发,就新工科理念下矿物加工工程专业改革与发展这一课题进行思考与探究。

关键词：新工科矿物加工工程工程教育教学改革实践教学校企合作