1.3試驗(yàn)方法

1)浮選精煤礦漿的抽濾試驗(yàn)。取16 g干煤樣加水至30 mL，攪拌1.5 min后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的表面活性劑溶液，加水至80 mL再攪拌3.5 min。攪拌結(jié)束后倒入布氏漏斗進(jìn)行過濾。抽濾壓力為-0.1 MPa，脫水過程記錄成餅時(shí)間，抽濾5 min后試驗(yàn)結(jié)束。取濾餅8～10 g置于105℃下烘干2 h，計(jì)算濾餅水分。

2)煤樣接觸角測試。采用JC2000D1型接觸角測量儀對(duì)煤樣與表面活性劑作用前后的接觸角進(jìn)行測試。取適量煤樣，以硼酸為基底，壓成薄片，使用座滴法測量接觸角，并采用五點(diǎn)擬合法計(jì)算接觸角。每個(gè)樣品進(jìn)行5次測量，最終結(jié)果取其平均值。

3)煤樣表面性質(zhì)XPS測試。采用ESCALAB 250Xi型X射線光電子能譜儀(XPS)對(duì)煤樣與表面活性劑作用前后的表面化學(xué)官能團(tuán)性質(zhì)進(jìn)行測試。XPS源槍類型為單色化的鋁極氧靶，束斑尺寸650 mm，分析室真空度5.0×10-10 Pa，準(zhǔn)備室真空度7.0×10-9 Pa。將XPS的圖譜進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，校正基準(zhǔn)采用C1s(284.8 eV)譜校正。

4)濾液表面張力測試。采用表面張力儀對(duì)表面活性劑添加前后的濾液進(jìn)行表面張力測試。試驗(yàn)采用環(huán)法進(jìn)行測試，其原理是欲使浸在液面上金屬環(huán)脫離液面，其所需的最大拉力等于吊環(huán)本身質(zhì)量加上表面張力與被脫離液面周長的乘積，該表面張力儀可根據(jù)該原理自動(dòng)測出表面張力。

2結(jié)果與討論

2.1藥劑對(duì)濾餅水分及過濾時(shí)間的影響

3種表面活性劑對(duì)浮選精煤的脫水試驗(yàn)結(jié)果如圖1和圖2所示。

圖1表面活性劑用量對(duì)濾餅水分的影響

由圖1可知，3種表面活性劑對(duì)浮選精煤濾餅水分的影響均為：隨藥劑用量的增加先降低而后有所增加。其中，采用DTAB時(shí)，濾餅水分達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)，隨藥劑用量的進(jìn)一步增加，濾餅水分增加不明顯。3種表面活性劑在助濾效果方面，DTAB的助濾效果最好，在其用量為5 000 g/t時(shí)，濾餅水分由不加藥時(shí)的28.04%降至20.37%，降低了7.67%；其次是SDS，當(dāng)用量為4 000 g/t時(shí)，可使濾餅水分降至21.43%，降低了6.61%；助濾效果最差的是Brij35，在用量為2 000 g/t時(shí)就達(dá)到了最好的降水效果，水分降至24.10%，僅降低3.94%。

圖2表面活性劑種類對(duì)成餅時(shí)間的影響

過濾過程中，成餅速率與脫水速率成正比，成餅速率越快，過濾時(shí)間越短。從圖2可以看出，Brij35和SDS兩種藥劑的成餅時(shí)間均隨藥劑量的增加而增加，Brij35的增加最為迅速，在用量為4 000 g/t時(shí)從不添加藥劑時(shí)的55 s上升至137 s，SDS在達(dá)到最佳藥劑量之前成餅時(shí)間變化并不明顯，但在超過最佳藥劑量后，成餅時(shí)間迅速上升。DTAB能略微減少成餅時(shí)間，在最佳用量時(shí)成餅時(shí)間從不添加藥劑時(shí)的55 s減少到50 s。

2.2藥劑作用對(duì)煤樣接觸角的影響

表面活性劑對(duì)煤表面性質(zhì)的影響，本質(zhì)是表面活性劑與煤表面之間發(fā)生了吸附，這種影響可以通過接觸角的變化體現(xiàn)。通過測定煤樣與藥劑(最佳藥劑用量)作用前后接觸角的變化來表征藥劑對(duì)煤樣表面親疏水性的影響。最佳表面活性劑用量時(shí)煤樣表面接觸角的對(duì)比如圖3所示，3種藥劑作用后煤樣的接觸角均有不同程度的下降，SDS作用后接觸角降低最明顯，降低了23.5°，DTAB和Brij35作用后接觸角降低較少，都只降低了10°。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可歸結(jié)為：表面活性劑具有兩親性質(zhì)，當(dāng)親水基團(tuán)較多的吸附于煤表面時(shí)可提高煤表面疏水性，而當(dāng)疏水基團(tuán)較多地吸附于煤表面可提高煤表面的親水性。選取的煤樣為浮選精煤，表面自身疏水性強(qiáng)，與表面活性劑作用時(shí)，更容易使表面活性劑的非極性疏水端吸附于煤表面，極性親水端暴露在外面，從而導(dǎo)致煤樣表面親水性增強(qiáng)，接觸角變小。煤樣表面親水性增強(qiáng)，導(dǎo)致煤表面吸附水增多或水化膜變厚，因而，從這種意義上來說，表面活性劑的加入不利于脫水，還可能使濾餅水分增加。然而，圖1結(jié)果表明添加表面活性劑可以顯著降低濾餅水分，其原因?qū)⑴c下節(jié)表面張力測試結(jié)果結(jié)合起來分析。

圖3最佳表面活性劑用量時(shí)煤樣表面接觸角的對(duì)比