[发明专利]一种含有纳米粒子的煤泥浮选微乳捕收剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种含有纳米粒子的煤泥浮选微乳捕收剂及制备方法，它是由以下质量百分比的物质组成的：纳米粉体材料0.1％‑5％，烃类油3％‑20％，主乳化剂3％‑8％，辅助乳化剂1％‑5％，余量为水，其中纳米粉体材料是疏水性的纳米粒子粉末。本发明的捕收剂分散性好、稳定性强、制备工艺简单，同时乳化剂促进烃类油在煤粒表面铺展形成疏水油膜，疏水纳米粒子粘附在疏水油膜上形成微/钠米粗糙结构，协同强化煤粒的表面疏水性，在浮选精煤灰分和可燃体回收率相当的条件下，可以降低捕收剂用量33％以上。

技术领域

本发明属于矿物浮选技术领域，涉及一种捕收剂制备方法，具体涉及一种含有纳米粒子的煤泥浮选微乳捕收剂及制备方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占76％和69％，据相关机构预测，到2050年煤炭的消费比重仍将占50％左右。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》提出了煤炭清洁高效利用的重大战略需求。随着煤田地质条件的恶化、采煤机械化程度的提高和重介旋流器分选工艺的大量引入，原煤中煤泥含量越来越高，通常煤泥约占原煤入选量的10％-30％。浮选是提高煤泥利用效率、减少环境污染最有效的方法，而捕收剂是影响煤泥浮选过程的关键因素。

目前，在煤泥浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂，如煤油、轻柴油和改性煤油等，占煤泥浮选捕收剂的80％～90％。由于非极性烃类捕收剂具有在水中分散差、药耗高、选择性差等特点，制约了烃类捕收剂的发展和应用。新型捕收剂的研发尤为重要，其中，对传统捕收剂进行乳化能够很好地提高其分散效果和选择性，降低药耗，进而降低选煤成本。许多学者开发了新型乳化捕收剂，如中国专利公布号CN101982241A公开了一种乳化柴油捕收剂及其制备方法，中国专利公布号CN103056033A公开了一种煤泥微乳化捕收剂及其制备方法，中国专利公布号CN101722111B公开了一种煤泥浮选捕收剂及其制备方法。固体表面的疏水性一方面取决于固体表面化学组成，另一方面取决于固体表面微观几何结构。上述乳化/微乳化捕收剂均是通过优化乳化剂的种类、用量和组合来促进捕收剂在煤表面形成疏水油膜从而改变煤表面化学组成来控制疏水性，而未考虑构筑微观几何结构来控制疏水性。

在固体超疏水表面领域，研究人员通过同时控制固体表面的化学组成和微观几何结构来获取超疏水表面。自然界中荷叶的超疏水性质(“荷叶效应”)就归因于其表面低表面能蜡状物质与微/纳米粗糙结构的共同作用。由于表面能是材料的固有特征，具有最低表面能的光滑固体表面与水的接触角也只有119°，所以只有改变表面微结构才可以得到更好的疏水效果。由此得到启示，如果能在常规乳化/微乳化捕收剂形成的疏水油膜上引入微/纳米粗糙结构，将有利于进一步强化煤表面疏水性，提高捕收剂的性能。目前，关于通过构筑微/纳米粗糙结构来改善乳化/微乳化捕收剂性能的研究还尚未有报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种含有纳米粒子的煤泥浮选微乳捕收剂及制备方法，能够有效强化煤粒的表面疏水性，提高浮选指标，降低捕收剂用量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含有纳米粒子的煤泥浮选微乳捕收剂，由以下质量百分比的物质组成：纳米粉体材料0.1％-5％，烃类油3％-20％，主乳化剂3％-8％，辅助乳化剂1％-5％，余量为水。

所述纳米粉体材料是疏水性的纳米粒子粉末。

所述纳米粉体材料的粒度为1-100nm，接触角大于90°。

所述烃类油是煤油、轻柴油的一种或多种，所述轻柴油选自下述至少一种：10号轻柴油、0号轻柴油、-10号轻柴油、-20号轻柴油和-35号轻柴油。

所述主乳化剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合物，HLB值为13-14。

所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠。