由于我國以煤炭為主的能源稟賦，經(jīng)濟發(fā)展嚴重依賴(lài)煤炭的支撐作用。但是，我國煤炭資源品質(zhì)不高，低階煤儲量較大，其中褐煤資源的保有儲量約1300億t，占我國煤炭資源總量的13%。在資源利用方面，90%的褐煤作為燃料用于發(fā)電，不僅造成資源的浪費，而且由于褐煤煤化程度較低，燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量顆粒物也會(huì )造成環(huán)境污染。因此，積極推進(jìn)褐煤提質(zhì)，潔凈化利用褐煤，對節約能源和保護環(huán)境有重大的意義。

褐煤提質(zhì)的主要方法有：干燥脫水提質(zhì)、成型提質(zhì)、熱解提質(zhì)和浮選提質(zhì)等，其中，浮選方法以其分選效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。浮選是依據不同礦物表面的疏水性質(zhì)差異而實(shí)現煤提質(zhì)的一種有效方法，分為正浮選和反浮選。在煤的正浮選中，一般采用油類(lèi)為捕收劑，煤進(jìn)入泡沫產(chǎn)品中，矸石留在槽內，從而達到分離效果；反浮選試驗加入脈石礦物捕收劑，使其進(jìn)入泡沫產(chǎn)品，降低槽內產(chǎn)品精煤的灰分。由于低階煤親水性強，采用傳統正浮選效果較差，故一些學(xué)者利用這一特點(diǎn)，采用反浮選對低階煤進(jìn)行提質(zhì)。

在反浮選研究中，針對不同脈石礦物選擇相應的捕收劑是低階煤反浮選的重要研究方向，其中，離子液體以其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)及良好的選擇性成為了反浮選捕收劑的研究熱點(diǎn)之一。離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現液態(tài)的、完全由陰陽(yáng)離子所組成的鹽，也稱(chēng)為低溫熔融鹽。其熔點(diǎn)低、熱穩定性高、溶解性?xún)?yōu)良，一般由有機陽(yáng)離子和無(wú)機或有機陰離子構成，常見(jiàn)的陽(yáng)離子有季銨鹽離子、咪唑鹽離子和吡啶鹽離子等；陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子和六氟磷酸根離子等。根據之前學(xué)者的研究，吡啶類(lèi)離子液體對石英有良好的捕收效果，但此前并沒(méi)有關(guān)于將吡啶類(lèi)離子液體用于褐煤反浮選的研究中。

因此，本文采用石英捕收劑十六烷基氯化吡啶(cetylpyridinium chloride monohydrate,CCM)進(jìn)行褐煤反浮選，測試了CCM的溶解性質(zhì)、臨界膠束濃度，通過(guò)浮選實(shí)驗探究了CCM對褐煤反浮選的效果。

1.實(shí)驗樣品和方法

1.1實(shí)驗樣品

本實(shí)驗煤樣選自?xún)让晒艅倮禾?，工業(yè)分析結果見(jiàn)表1，粒度組成見(jiàn)表2。

表  1  勝利褐煤的工業(yè)分析/%

表  2  浮選入料粒度分布

1.2 CCM的臨界膠束濃度測量

臨界膠束濃度：表面活性劑分子在溶液中締合形成膠束的最低濃度，其可用于確定浮選藥劑的最適宜的的濃度。CCM純度98%，采用JK99D型全自動(dòng)表面張力儀的白金板法分別測量濃度為（0、0.1、0.2、0.3和0.4）mmol/LCCM水溶液的表面張力，表面張力值幾乎不變時(shí)的濃度即為CCM的臨界膠束濃度。

2.結果

臨界膠束濃度

水的表面張力約為73.2 mN/m，不同濃度CCM溶液的表面張力變化見(jiàn)圖1。隨著(zhù)CCM的加入，溶液的表面張力急劇降低，當CCM濃度為0.1 mmol/L時(shí)，溶液的表面張力為41 mN/m。當CCM含量繼續增加時(shí)，溶液表面張力幾乎保持不變，由此可知，CCM的臨界膠束濃度約為0.1 mmol/L。為探究浮選60 g/L礦漿所需的CCM用量并使礦漿中CCM在不斷消耗的過(guò)程中保持一定濃度，浮選試驗的CCM濃度設定為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）勝利褐煤中的礦物質(zhì)主要為石英、高嶺石和蒙脫石等，其親水性強的原因是含有羥基等大量含氧官能團。

(2）CCM的加入可明顯降低水溶液的表面張力，當CCM濃度為0.1 mmol/L時(shí)，溶液表面張力為41 mN/m，繼續增大CCM濃度，溶液表面張力幾乎不變。因此，CCM的臨界膠束濃度約為0.1 mmol/L。