化学改性强化煤中有机质和矿物颗粒摩擦异性荷电机理的研究

微粉煤摩擦电选利用煤（有机物）和矿物（无机物）摩擦荷电的差异将矿物脱除，结合制粉工艺利用摩擦电选可以实现微粉煤燃（转化）前净化提质，对于节能减排具有重大意义。因煤炭成分复杂使煤和矿物难以获得高密度、稳定可靠的异性电荷。本课题以强化煤和矿物颗粒摩擦异性荷电性能，提高两者异性荷电量为目的，利用化学改性方法调控煤和矿物颗粒表面摩擦荷电特性。采用2-3 种无烟煤、烟煤和褐煤，以及4-5 种常见煤伴生矿物作为研究对象，选择合适的化学药剂进行化学改性试验，以煤和矿物样品改性前后的摩擦带电荷质比作为主要评价指标。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱等研究表面化学改性前后颗粒样品表面结构特征、化学组成等变化，分析其对颗粒摩擦荷电特性的影响，研究化学改性强化粒子摩擦荷电的机理，建立化学改性微粉煤摩擦电选调控理论与方法，并利用实验室摩擦电选系统对改性处理的微粉煤进行分选试验验证实际效果。

摩擦电选在微粉煤脱硫降灰、粉煤灰脱炭及细粒矿物分选方面有着非常广阔的应用前景。结合制粉工艺利用摩擦电选实现微粉煤燃（转化）前净化提质，对于节能减排具有重要实际意义。课题针对煤炭成分复杂使煤和矿物难以获得稳定充分电荷，进而影响分选效率的问题，提出了利用化学改性方法强化煤中有机质和矿物颗粒摩擦异性荷电。在前期摩擦电选研究的基础上，本项目针对化学改性强化微粉煤摩擦电选进行了理论和试验研究。利用电荷仪及摩擦荷电装置研究了煤中有机质和矿物改性试验及其摩擦荷电特性的变化规律；并对不同密度级煤样改性后摩擦荷电特性的变化规律进行了研究；研究了粒度和摩擦器长度对煤粉摩擦荷电的影响规律，确定了煤粉摩擦荷质比随粒度和摩擦器长度的变化规律；利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱等研究了化学改性前后样品表面形貌、化学组成及特定元素的变化，分析了化学改性强化摩擦异性荷电机理，提出主要极性官能团吸收强度对摩擦荷电起到主导作用，决定了摩擦荷电的极性和荷电量；设计研制了三种电选机模型并改造了摩擦电选试验系统，并利用实验室摩擦电选系统对改性处理的微粉煤进行分选试验研究，对比试验结果表明，干法化学改性可以有效提高微粉煤摩擦电选效果，精煤产率提高可达10%，最佳药剂用量范围为500~2000 g/t煤样，但对于不同煤样化学改性提高摩擦电选效果不同。试验结果证明化学改性强化微粉煤摩擦电选方法具有实际可行性和经济可行性。