浮选药剂BET在煤与黄铁矿表面作用的ESCA分析

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.001 第24卷第5期 北京科技大学学报 VoL.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 浮选药剂BET在煤与黄铁矿表面 作用的ESCA分析 胡军1,2) 宋剑华”王淀佐到 胡永平) 1)黑龙江科技学院资源与环境工程系，鸡西1581052)北京科技大学土木工程与环境学院，北京100083 3)北京有色研究总院，北京10008】 摘要经ESCA谱图解析分析，证明了BET在煤表面的吸附，并随BET的用量增加而增加. BET在黄铁矿表面基本不吸附：煤系黄铁矿与矿系黄铁矿最大的区别在于碳谱，煤系黄铁矿的 峰强度明显大于矿系黄铁矿的.矿系黄铁矿碳主要以杂质碳形式存在，且其表面含量在30%左 右，煤系黄铁矿在化学计量组成中含有碳的矿物，其表面的含碳量均大于40%.高碳质含量对 于煤系黄铁矿的浮选行为起了十分重要的作用；以石灰为黄铁矿的抑制剂，经超声强化后，黄 铁矿表面钙的吸附量增加的更大，钙元素含量由0.95%增加到2.95%.证明了超声波强化煤炭 脱硫降灰作用，是促进C(OH)h在黄铁矿表面的吸附，达到进一步抑制黄铁矿的目的. 关键词ESCA;浮选药剂；煤；黄铁矿；表面分析 分类号TD923 化学分析电子能谱(ESCA)也称光电子能 min.再依次加入药剂，搅拌3min.然后过滤，自 谱(XPS)分析，它反映化学环境对原子内层电子 然晾干.放入有硅胶的瓶中，密封待分析.BET 的影响和原子的特性，已成功应用于催化剂催 为苯基酯类，在本研究中作为捕收和起泡剂； 化机理分析..如ESCA用于硫化矿的浮选，特 FS202为煤炭浮选常用的烃类捕收剂；GF为煤 别是在描述浮选中矿石的表面化合物方面B; 炭浮选常用的杂醇类起泡剂. Chander S和Sharma Vit用ESCA研究镍红土矿. 试验分析煤样是以镜质组为主的主焦煤， 本文应用ESCA分析研究煤和黄铁矿表面的吸 采自灵山选煤厂跳汰块精煤，灰分A=8.5%,全 附特性 硫分S0.65%.黄铁矿为手选大块(50-5mm), 在实验室破碎至2mm,用摇床分选，取精矿再 1试验条件及内容 破碎至-0.5mm,经筛分为0.50.075mm和 -0.075mm两个粒级，分别用矿粒摇床和矿泥 11试验条件 试验仪器为X射线光电子能谱仪，英国VG 摇床精选，精矿备用，试验前进一步磨细.实际 煤样为山西介休高硫原煤，灰分A=14.52%,全 公司制造，MICROLAB MKⅡ型，分辨率0.6eV, 采用MgK.激发线(1253.6eV)扫描范围 硫分S=3.45%,黄铁矿硫分S,=2.70%,粉碎至 992.7~7.30eV,真空度小于4×10-Pa -0.5mm,小浮选验证试验备用. 在20℃下50mL的烧杯中加试验矿样1.0g 1.2试验内容 (试验用的煤、黄铁矿和石灰粒度为一320目)，加 根据对煤及黄铁矿的药剂作用与强化抑制 蒸馏水约50mL,搅拌均匀，用NaOH调整矿浆 的研究结果，对煤及黄铁矿进行处理（测试内容 pH值，最终矿浆pH=7.5,调整剂调整时间为3 及条件见表1)并进行其表面氧化机理分析. 收稿日期20010604胡军男，44岁，教授 *煤炭科学基金资助项目（化加95102上煤炭青年教师基金资助项目

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 浮选药剂 在煤与黄铁矿表面 作用 的 分析 胡 军 ’， 宋剑 华 ” 王 淀佐 ” 胡永平 “ ， 黑龙江科技学院资源与环境工程系 ， 鸡西 北京科技大学土木工程与环境学 院 ， 北京 北京有色研究总院 ， 北京 摘 要 经 谱图解析分析 ， 证 明了 在煤表面 的吸 附 ， 并 随 的用 量增加 而增加 在 黄铁矿表面基本不 吸 附 煤系黄铁矿 与矿系 黄铁矿最大 的 区别在 于碳谱 ， 煤 系黄铁矿 的 峰强度 明显大于 矿 系黄铁矿 的 矿 系黄铁矿碳 主要 以 杂 质碳形式 存在 ， 且其表面含量在 左 右 煤 系黄铁矿在化学计量组成 中含有碳 的矿 物 ， 其表 面 的含碳 量均 大 于 高碳质含量对 于煤系黄铁矿 的浮选行 为起 了 十分重要 的作用 以 石 灰 为黄铁矿 的抑制剂 ， 经超声强化后 ， 黄 铁矿表面钙的吸 附量增加 的更大 ， 钙元素含 量 由 增加 到 证 明 了超声波强化煤炭 脱硫降灰作 用 ， 是促进 在黄铁矿表 面 的吸 附 ， 达到进一步抑 制黄铁矿 的 目的 关键词 浮选药剂 煤 黄铁矿 表 面分析 分类号 化学分析 电子能谱 也称光 电子能 谱 分析 ， 它 反 映化学环境对原子 内层 电子 的影 响和 原子 的特性 ， 已成功应 用 于催化剂催 化机理分析 〔，， 如 用 于 硫化矿 的 浮 选 ， 特 别是在 描述浮选 中矿石 的表面 化合物方面 〔 一 和 回 用 研究镍红 土矿 本文应用 分析研究煤 和 黄铁矿表面 的吸 附特性 试验条件及 内容 试验条件 试验仪器为 射线光 电子 能谱仪 ， 英 国 公 司制造 ， 型 ， 分辨率 ， 采 用 瓦 激 发 线 扫 描 范 围 一 ， 真空 度小 于 一 ， 在 ℃ 下 的烧杯 中加试验矿 样 试验用 的煤 、 黄铁矿和 石灰粒度 为 一 目 ， 加 蒸馏水 约 ， 搅拌均 匀 ， 用 调 整 矿浆 值 ， 最终矿浆 ， 调整 剂调 整 时 间 为 再依次加人药剂 ， 搅拌 然后过滤 ， 自 然 晾干 放人有硅 胶 的瓶 中 ， 密封待分析 为苯基醋类 ， 在本研究 中作 为捕收 和起泡 剂 为煤炭 浮选 常用 的烃类捕 收剂 为 煤 炭浮 选 常用 的 杂醇类起泡剂 试验 分析 煤样 是 以 镜质 组 为 主 的 主焦煤 ， 采 自灵 山选煤厂跳 汰块精煤 ， 灰分 ， 全 硫分兔 黄铁矿 为手选大块 一 ， 在 实验室 破碎至 ， 用摇床分选 ， 取精矿再 破 碎 至 一 ， 经 筛 分 为 刁 和 一 两 个粒级 ， 分别用 矿粒摇床和 矿泥 摇床精选 ， 精矿备用 ， 试验前进 一 步磨细 实 际 煤样 为 山西 介 休高硫原煤 ， 灰分 ， 全 硫 分孔 ， 黄 铁矿硫 分凡 ， 粉碎 至 一 ， 小 浮选验证试验备用 试验 内容 根据对煤及 黄铁矿 的药剂作用 与强化抑 制 的研究结果 ， 对煤及黄铁矿进行处 理 测 试 内容 及 条件见 表 并进行其表面 氧化机理分析 收稿 日期 一 刁 胡军 男 ， 岁 ， 教授 煤炭科学基金资助项 目 化加 煤炭青年教师基金 资助项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．05．001

·484· 北京科技大学学报 2002年第5期 表1ESCA分析的碳谱解析 Table 1 Carbon chart of ESCA analysis 测试编号 测试内容及条件 Cs结合能/eV(峰强度) 煤 C290.1(1888),C2286.0(9775).C284.6(23646) 2 +BET 0.001 mol/L 1.0 mL C288.8(1917),C2285.8(14161),284.6(15217) 3 煤+BET0.01molL2.0mL C286.7(5533),C2284.912279),C284.4(15692) 4 FeS,+BET 0.001 mol/L 1.0mL C286.8(2207),C22852(3967),C284.2(6941) J FeS2+BET 0.01 mol/L 2.0 mL C'286.8(2044),C285.3(3605),C284.2(6541)） 6 FeS:+CaO 1%10mL C287.7(1818).C2285.2(2849),C284.3(5289) FeS,+Cao 1%10 mL+BET 0.01 mol/L 2.0mL C288.3(2390).C285.5(2943),C284.4(5770) FeS:+CaO1%10mL+超声处理+BET0.01mo/L2.0mL C288.1(2102),C285.3(2959),C284.3(5493) 2 测试结果 析，并以强峰及杂质峰为基准校正，其峰位和强 度结果列于表1. 2.1碳谱 碳来自于不同的化学环境，如药剂、煤、煤 2.2矿物表面其他组成图谱 在不同的处理条件下，矿物表面组成的其 系黄铁矿和杂质等，造成碳谱较为复杂.运用 他元素ESCA谱解析列于表2.矿物表面组成 Gaussian和Lorentzian拟合对测试数据进行分 ESCA定量分析列于表3. 表2矿物表面组成ESCA谱解析 Table 2 ESCA chart analysis of mineral surface element 结合能/eV 测试编号 01s Fex Cazp S2 Fe(II) Fe(IID) 534.00 164.42 533.80 164.20 一 3 533.72 164.10 ? 532.45 163.08 169.05 707.33 712.01 5 532.44 163.07 169.08 707.38 712.18 一 6 532.04 163.18 169.03 712.06 348.07 7 532.18 163.41 169.33 712.35 348.61 531.68 162.91 168.95 711.75 347.79 注：测试内容及条件同表1， 表3矿物表面组成ESCA定量分析 Table 3 ESCA quantificational analysis of mineral surface element % C 测试编号 C2 C 总C: 0 S Fe(ID) Fe(IID) 1 4.55 23.5956.86 85.00 14.470.53 2 8.41 32.92 42.56 83.89 15.640.47 一 一 13.42 34.75 35.2683.43 16.32 0.25 4 7.95 14.30 25.02 47.27 38.47 9.06 3.83 0.48 0.89 7.89 13.91 25.24 47.04 39.028.75 3.53 0.62 1.04 6 7.85 11.29 20.9540.09 45.77 5.98 4.75 3.13 0.28 > 7.70 11.9021.37 40.9744.96 5.68 4.05 3.33 0.95 7.2010.8420.11 38.1544.13 6.08 4.96 3.73 2.95 注：测试内容及条件同表1

一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 分析 的碳谱解析 测试编号 测试内容及条件 结合能 峰强度 煤 ‘ ， ， ， ， 煤 几 ， ， ， ， ， 煤 比 ， ， ， ， ， · 几 ， ， ， ， ， · 几 · ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 祀 比 ， ， ， ， ， 超声处理 ， ， ， ， ， 测试结果 碳谱 碳来 自于 不 同的化学环境 ， 如药剂 、 煤 、 煤 系黄铁矿 和 杂质等 ， 造成碳谱较 为复杂 运 用 和 拟合对测试数据进行分 析 ， 并 以 强 峰及杂质峰为基准校正 ， 其峰位和 强 度结果列 于表 矿物表面其他组成 图谱 在不 同的处理条件下 ， 矿物表面组成 的其 他元素 谱解析列 于 表 矿物 表 面组成 定量分析列 于 表 表 矿物 表面组成 谱解析 结合能 测试编号 “门八， ︸八内门︶亡，、、﹄ … ，声︶︸ ‘ 泊勺自由劝 注 测 试 内容及条件 同表 表 矿物表面组成 定 分析 测试编号 ， ， ， ， 总 一， 灸 一… · 一 ，‘八 、︸曰、一工︸ … ，‘ 一 ︸」八内气、 “，︸，，、 … 内‘ 只︺月、︸了内︸︶成、、︸ ︸伟、，、 … 内︸冲︶月、、 、︶，︸矛麦内亡﹄、工、︸ … ，乙氏气︸，、 山八，门 ︸内，、 ︸乙入︶，‘ 咒 八，︶只 ‘ 一、了︸︸ 只八︸ ，︸︸且︶ … 内 月八 乙，，八 ︸ … 呀心压‘卫 ，且工 注 测 试 内容及条件 同表

Vol.24 胡军等：浮选药剂BET在煤与黄铁矿表面作用的ESCA分析 ·485· 3 讨论 以及煤与黄铁矿的不完全解离是造成煤与黄铁 矿难以完全分离的主要原因之一 分子结构与原子上的电荷密度有关，XPS 32BET在煤表面的吸附特性 测定的内层电子结合能化学位移反映了原子上 综合表1和表3分析，煤表面吸附BET前 的电荷密度变化.根据XPS测定的化学位移， 后的总碳C量基本没有变化，而C峰的结合能 即可推测原子上的电荷密度的变化和分子中原 及峰强度都发生了较大的变化.随BET量的增 子间键合的性质， 加，C峰的结合能由290.1eV变为286.7eV,变 3】煤系黄铁矿的碳谱特性 化量大于0.6eV,峰强度由1888增加到5533， 由表1和表2显示，煤、黄铁矿和药剂的O 元素含量由4.55%增加到13.42%.表明BET在 谱线都是单峰，C,谱线呈现3个峰，其中C 煤的表面得到吸附，且BET在煤表面的吸附量 (290.1-286.0eV)峰对应于C00-的C原子，c2 随药剂量的增加而增加.C峰的结合能变化表 (286.0285.0eV峰对应于-C-C一，-aC- 明，煤表面的COO一由BET中的-COO一所 和-N-C一，C(284.50eV)峰对应于-CC- 覆盖. 原子.BET在煤和黄铁矿表面上的吸附的C:谱 由表2和表3得到，BET吸附前后煤表面的 线呈3个峰. 氧峰的结合能及峰强度都基本没有变化，只是 煤系黄铁矿与矿系黄铁矿最大的区别在于 元素含量略有增加，说明BET吸附前后煤表面 碳谱.有研究表明，煤系黄铁矿的峰强度明显大 的氧谱主要是一COO一所产生.BET吸附前后 于矿系黄铁矿的.从峰形式看，煤系黄铁矿的不 煤表面的硫峰的结合能及峰强度也基本没有变 规整性较强，反映出煤系黄铁矿的碳质存在形 化，从S峰的结合能分析得到，煤表面的硫分主 式的复杂性.而矿系黄铁矿碳主要以杂质碳形 要是有机硫.硫的元素含量随药剂量增加而减 式存在，且其表面含量约30%.文献[8]指出，在 少，说明由BET吸附在煤表面产生覆盖 化学计量组成中含有碳的矿物，其表面的碳含 3.3BET在煤系黄铁矿表面的吸附特性 量均大于40%，而化学计量组成中不含有碳的 煤系黄铁矿与煤样相同处理方法，经BET 矿物，其表面的碳含量不超过30%.这说明了煤 吸附前后的ESCA谱图综合如图1.由ESCA谱 系黄铁矿是与碳质密切共生的，高碳质含量对 图解析得到，表面总碳C:量较大，反映了煤系 于煤系黄铁矿的浮选行为起了十分重要的作 黄铁矿与矿系黄铁矿区别，也证明煤系黄铁矿 用.事实上，文献]认为，黄铁矿表面的碳污染， 可浮性好，难以抑制 b 280 285 295 525 530 535 540 c) 700 705 710715720 160 165 170 175 Elev EleV 1-FeS,+BET 0.01 mol/L 2.0 mL;2-FeS,+BET 0.001 molL 1.0 mL;3-FeS, 图1黄铁矿表面及与BET作用的碳谱(a,辄谱(b,铁谱(c),硫谱(d) Fig.1 Carbon (a),oxygen (b),iron(c)and sulfur (d)curves of the FeS:surface with BET

】 一 胡军等 浮选 药剂 在煤 与黄铁矿 表 面 作用 的 分 析 一 讨论 分子结构 与原 子上 的 电荷 密度 有关 ， 测定 的 内层 电子结合能化学位移反 映 了原子上 的 电荷密度变化 根据 测 定 的化学位移 ， 即可 推测原子上 的电荷密度 的变化和 分子 中原 子间 键合 的性质 ， 煤系黄铁矿的碳谱特性 由表 和表 显示 ， 煤 、 黄铁矿和 药剂 的 ， 谱线 都是 单峰 ， ， 谱线 呈 现 个峰 ， 其 中 ， 砚 ， 峰对应于一 一的 原子 ， ， 佗 峰对应 于一 二 一 ， 一 一 和 一 一 ， ， 峰对应 于一 一 一 原子 在煤和 黄铁矿表 面上 的 吸 附的 ， 谱 线呈 个峰 煤系黄铁矿与矿系黄铁矿最大 的 区别在 于 碳谱 有研究表 明 ， 煤系黄铁矿 的峰强 度 明显 大 于矿系黄铁矿 的 从峰形式看 ， 煤系黄铁矿的不 规整性较强 ， 反 映出煤系黄铁矿 的碳质存在形 式 的复杂性 而矿系黄铁 矿碳主 要 以 杂质碳形 式存在 ， 且其表面含量约 文献 「指 出 ， 在 化学计量组成 中含有碳的 矿物 ， 其表 面 的碳含 量 均 大于 ， 而 化学计量组成 中不 含有碳 的 矿物 ， 其表面的碳含量不超过 这说 明 了煤 系黄铁矿是与碳质 密切共生 的 ， 高碳质含量对 于煤 系 黄 铁矿 的 浮选 行 为起 了 十 分重 要 的 作 用 事实上 ， 文献 认为 ， 黄铁矿表面 的碳污染 ， 以及煤与黄铁矿 的不完全解离是造成煤与黄铁 矿难 以完全分离 的 主要原 因之一 在煤表面的吸 附特性 综合表 和 表 分析 ， 煤表面 吸 附 前 后 的总碳 量基本没有变化 ， 而 ’ 峰的结合能 及 峰强 度都发生 了较大的变化 随 量 的增 加 ， ’ 峰 的结合能 由 变为 ， 变 化量大于 ， 峰强 度 由 增 加到 ， 元素 含量 由 增加到 表 明 在 煤 的表面得 到 吸 附 ， 且 在 煤表面 的吸附量 随药剂量 的增加 而增加 ’ 峰 的结合能变化表 明 ， 煤表面 的一刊 一 由 中的一 一所 覆盖 由表 和表 得 到 ， 吸附前后煤表面的 氧峰 的结合能及峰强 度都基本 没有变化 ， 只 是 元素含量略有增 加 ， 说 明 吸附前后煤表面 的 氧谱主要是一 一 所产生 吸 附前后 煤表面 的硫峰的结合能及峰强度也基本没 有变 化 ， 从 峰 的结合 能分析得 到 ， 煤表 面的硫分主 要是有机硫 硫 的元素含量 随药剂 量增加 而减 少 ， 说 明 由 吸 附在煤表 面产生 覆盖 在煤 系黄铁矿表面的吸附特性 煤 系黄铁矿与煤样相 同处 理方法 ， 经 吸附前后 的 谱 图综合如 图 由 谱 图解析得 到 ， 表 面总 碳 ， 量较大 ， 反 映 了煤 系 黄铁矿与矿系黄铁矿 区 别 ， 也证明煤 系 黄铁矿 可 浮 性好 ， 难 以 抑制 口七 乡 宙 〕 〕 乡 曰 口〕 白 叼 以」 口司 口 一 】 一 十 图 黄铁矿表面及 与 作用 的碳谱 ，氧谱 ，铁谱 ，硫谱 ，

·486 北京科技大学学报 2002年第5期 由表1~3分析，经BET吸附前后黄铁矿表 能及峰强度发生较大的变化，是由于硫酸铁溶 面的总碳C,量及结合能没有变化，C峰的元素 解到矿浆中所产生黄铁矿表面的硫酸根硫减 含量由10.5%减少到7.89%，随药剂量的增加而 少，与BET用量变化没有明显的关系. 没有增加，这表明BET在黄铁矿的表面基本没 有吸附 4验证试验 分析图1(6)，表2和表3可知，0峰的结合 试验研究表明BET是一种有效的脱硫降灰 能及峰强度都基本没有变化，只是元素含量略 煤炭浮选药剂，添加CaO和水玻璃，经超声处 有增加，说明BET吸附前后黄铁矿表面的产生 理强化，达到煤炭浮选脱硫降灰的效果.为了解 氧谱不是一C00一所致，而是黄铁矿在水中氧 该药剂和方法的适应性，以山西介休实际煤样 化所产生的 加以验证.试验条件：1.5L挂槽浮选机，矿浆浓 从图1(c),表2和表3可以看出，Fe峰的结 度50gL,BET为200g/t,FS202为900gt,GF为 合能及峰强度也没有变化，只是Fe元素含量略 200gt,Ca0为2.0kg/t,水玻璃为1.0kgt,超声处 减少，BET在黄铁矿表面的吸附可能是煤系黄 理10min.试验结果见表4. 铁矿表面的碳吸附造成的 表4试验数据表明： 从图1(d)中S峰的结合能分析得到，黄铁矿 (1)浮选药剂FS202+GF与BET比较. 表面的硫有黄铁矿硫和硫酸根硫.$峰的结合 用量不同，回收率仍相当，约71%.用BET 表4实际煤样分选试验结果 Table 4 Separation experimental results of coal samples 试验条件 r/% A.d/o 8/% Sudl%S/% )T/%nm/% FS202+GF 71.6 11.98 77.51 2.32 1.56 58.43 37.91 BET 70.67 9.48 78.32 1.92 1.16 69.64 50.06 CaO+Na,SiO,BET 66.28 8.73 74.06 1.71 0.95 76.68 53.21 超声处理10min+BET 72.41 9.76 80.00 1.80 1.04 72.11 55.21 超声处理10min+BET+CaO+Na,SiO, 71.24 9.52 78.92 1.34 0.58 84.70 68.97 注：r为精煤回收率，A为精煤灰分，ε为可燃体回收率，S✉为分析基精煤含硫量，S,为黄铁矿含量，T为黄铁矿脱除率， 7s卿为黄铁矿脱除完善度 时灰分<10%，全硫分减少0.4%，黄铁矿脱除率 声强化共同作用方法，对实际煤的脱硫降灰同 增加11%，达到69.64%. 样有明显的效果. (2)抑制剂作用与超声强化脱硫降灰的比较 以抑制剂CaO和水玻璃联合作用，对回收 5结论 率有一定影响，回收率降低4.93%；精煤灰分降 (1)经XPS检测，并经ESCA谱图解析进行 低近1%，降灰作用不明显；精煤全硫分降低 分析，证明了BET在煤表面的吸附，其吸附量随 0.21%,黄铁矿脱除率增加7.04%，效果较明显. BET的用量增加而增加.BET在黄铁矿表面基 单独对矿浆超声处理后进行浮选，对回收 本不吸附 率有一定影响，回收率增加近2.0%：精煤灰分基 (2)以石灰为黄铁矿的抑制剂，黄铁矿表面 本没有变化；精煤全硫分降低0.12%，黄铁矿脱 的钙以Ca(OH)h形式吸附.矿浆中加人BET后， 除率增加2.74%，有一定效果. 黄铁矿表面钙的吸附明显增加，钙含量由0.28% 抑制剂与超声强化共同作用后进行浮选， 增加到0.95%.经超声强化后，黄铁矿表面钙的 对回收率影响不大，回收率增加0.57%；精煤灰 吸附量增加得更大，钙含量由0.95%增加到 分相当；精煤全硫分明显降低了0.58%，黄铁矿 2.95%.证明了超声波强化煤炭脱硫降灰作用， 脱除率达到84.7%，增加了15%.与药剂GF和是促进C(OH)2在黄铁矿表面的吸附，达到进一 FS202作用的数据相比较，黄铁矿脱除率增加了 步抑制黄铁矿的目的. 近20%. (3)实际煤样分选试验结果，说明了浮选药 以上说明浮选药剂BET、抑制剂CaO与超剂BET与GF和FS202两种煤炭浮选常用药剂

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 由表 一 分析 ， 经 吸 附前后 黄铁矿表 面 的总碳 、，量 及结合能 没有 变化 ， 峰 的元素 含量 由 减少到 ， 随药剂量 的增加而 没 有增加 ， 这表 明 在黄铁矿 的表面基本没 有 吸 附 分析 图 ， 表 和 表 可 知 ， 峰 的结合 能及峰强 度都基本没 有变化 ， 只是元素含 量 略 有增加 ， 说 明 吸 附前后 黄铁矿 表面 的产生 氧谱不 是一 一所致 ， 而 是黄铁矿在 水 中氧 化所产 生 的 从 图 ， 表 和 表 可 以看 出 ， 峰 的结 合能及 峰强 度也没 有 变化 ， 只是 元素含量 略 减 少 在黄铁矿表 面 的 吸 附 可 能是煤 系黄 铁矿表 面 的碳 吸 附造成 的 从 图 中 峰 的结合能分析得到 ， 黄铁矿 表面 的硫有黄铁矿硫 和硫酸根硫 ， 峰 的结合 能及 峰强度 发生较大 的变化 ， 是 由于硫酸铁溶 解 到 矿 浆 中所 产 生 黄铁矿 表 面 的硫 酸 根 硫减 少 ， 与 用量变化没 有 明显 的关系 验证试验 试验研究 表 明 是一种 有效 的脱硫 降灰 煤炭浮选药剂 ， 添加 和 水玻璃 ， 经超声处 理强化 ， 达到煤炭浮选脱硫降灰 的效果 为了解 该药剂 和 方法 的适应性 ， 以 山西介休实际煤样 加 以验证 试验条件 挂槽浮选机 ， 矿浆浓 度 ， 为 幼 ， 为 幼 ， 为 郎 ， 为 八 ， 水玻璃 为 八 ， 超声处 理 试验结果见表 表 试验数据表 明 浮选药剂 与 比较 用量不 同 ， 回收率仍相 当 ， 约 用 表 实 际煤样分选试验 结 果 试验条件 刁 澎 酬 孔 凡 凡 专彩 书 角 超声处理 超声处理 氏 ， 注 为精煤 回 收率 ， 为精煤灰分 ， 。 为可燃体 回收率 ， 孔为分析基精煤含硫量 ， 为黄铁矿含量 ， ， 为黄铁矿脱除率 ， 小 ，为黄铁矿脱除完善度 时灰分 ， 全硫分减少 ， 黄铁矿脱 除率 增加 ， 达到 抑制剂作用 与超声强化脱硫降灰的比较 以 抑 制剂 和 水玻璃联合作用 ， 对 回收 率有一定 影 响 ， 回 收 率降低 精煤灰分降 低 近 ， 降灰作用 不 明显 精煤全硫分降低 ， 黄铁矿脱 除率增加 ， 效果较 明显 单独对矿浆超声处理后进行浮选 ， 对 回收 率有一定影 响 ， 回收率增加近 精煤灰分基 本没有变化 精煤全硫分降低 ， 黄铁矿 脱 除率增加 ， 有一定 效果 抑 制剂 与超声强 化共 同作用 后 进行 浮选 ， 对 回收率影 响不 大 ， 回收率增 加 精煤灰 分相 当 精煤全硫分 明显 降低 了 ， 黄铁矿 脱除率达到 ， 增加 了 巧 与药剂 和 作用 的数据相 比较 ， 黄铁矿脱除率增加 了 近 以上说 明浮 选药剂 、 抑制剂 与超 声强 化共 同作用 方法 ， 对实际煤 的脱硫降灰 同 样有 明显 的效果 结论 经 检测 ， 并经 谱 图解 析进行 分析 ， 证 明了 在煤表面 的 吸附 ， 其吸 附量 随 的用量增加 而增加 在黄铁矿表面基 本不 吸 附 以 石 灰 为黄铁矿 的抑制剂 ， 黄铁矿表面 的钙 以 形 式 吸附 矿浆 中加人 后 ， 黄铁矿表面钙 的吸附明显增加 ， 钙 含量 由 增加 到 经超声强化后 ， 黄铁矿表面钙 的 吸 附量 增 加 得 更 大 ， 钙 含 量 由 增 加 到 证 明 了超声波强 化煤炭脱硫降灰作用 ， 是促进 在黄铁矿表面 的吸 附 ， 达到进一 步抑制黄铁矿 的 目的 实 际煤样分选试验结果 ， 说 明 了 浮 选 药 剂 与 和 两种 煤炭浮 选常用 药剂

Vol.24 胡军等：浮选药剂BET在煤与黄铁表面作用的ESCA分析 487· 相比，具有良好的选择性.抑制剂CaO和水玻璃 4 Somasundaran P,Kunjappu J T.Advances in characteriza- 联合使用，并经超声波的强化处理，进一步提高 tion of adsorbed layers and surface compounds by spectro- 了抑制剂的作用效果.超声强化抑制和浮选药 scopic techniques[J].Mineral and Metallurgical Process- ing,1988,5:68 剂BET可以达到煤炭浮选脱硫降灰的目的. 5 Mielezarski J A,Cases J M.XPS Characterization of Chal- 参考文献 copyrite,Tetrahedrite and Tennantite Surface Products after Different Conditioning,Part I and Part II [M).Lan- 1刘世宏，王当憨，潘承璜.X射线光电子能谱分析M) gmuir,1996.2519 北京：科学出版社，1988 6 Chander S,Sharma V.Fine particles processing [M].Per 2土田英俊，西出宏之，高分子络合物的电子功能M). gamon,1980 北京：北京大学出版社，1992 7胡军.高硫煤脱硫降灰工艺与理论研究D小，北京：北 3 Liphard M,Burg B,Rybinski V,et al.Basic investigation 京科技大学，2000.11 of collector-depressant-system for the separation of non- 8邵绪新，郭梦雄，廖沐真.应用ESCA研究SCO在胶 sulphidic iron ores by flotation [A].Proc XVII IMPC [C]. 磷矿和白云石表面的吸附特性[刀，化学研究与应用， 1991.261 19921):32 ESCA Analysis of Flotation Reagent BET Reaction on Coal and Pyrite Surface HU Jun 2,ONG Jianhua",WANG Dianzuo",SHU Yongping" 1)Resources and Environmental Engineering Department Heilongjiang Institute of Science and Technology,Jixi 158105,China 2)University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)Beijing General Research Institute of Non-Ferrous Metals,Beijing 100081,China ABSTRACT Through the analysis with ESCA charts,it has proved that BET on the surface of Coal is ab- sorbed by adding the BET as the increasing.The BET is not adsorbed basically on the surface of pyrite.The major difference between coal-pyrite and mineral-pyrite lies in their respective carbon spectroscopes.The peak intensity of coal-pyrite is obviously greater than that of mineral-pyrite.As seen in the form of the peaks, the irregularity of coal-pyrite is greater,showing that the existing form of carbonic materials in coal-pyrite is complex;whereas the carbon in mineral-pyrite exists mainly in the form of impurity carbon,and its surface content is about 30%.In terms of chemical computation composition,in minerals with carbon,its surface car- bon content is more than 40%.There is no doubt that a high content of carbon plays a great part in the floata- tion of coal-pyrite.As a matter of fact,the carbonic pollution in the surface of pyrite and the incomplete iso- lation of coal and pyrite are one of the major reasons that coal and pyrite are hard to separate from each other. Through ultrasonic treatment,the absorption of Ca2 on the surface of pyrite is further enhanced,and the Ca content increases form 0.95%to 2.95%.This proves that the desulfuration and deashing of coal through ultra- sonic treatment is to enhance the absorption of Ca(OH)on the surface of pyrite,and eventually to further de- press pyrite. KEY WORDS ESCA;flotation reagent;coal;pyrite;surface analysis

胡 军等 浮选 药 剂 在 煤 与黄铁矿 表面 作 用 的 分 析 一 相 比 ， 具有 良好 的选择性 抑制剂 和 水玻璃 联合使用 ， 并 经超声 波的强 化处理 ， 进 一 步提高 了抑 制剂 的作用 效果 超声 强 化抑制和 浮选药 剂 可 以 达到煤炭浮选脱硫 降灰 的 目的 参 考 文 献 刘 世宏 ， 王 当憨 ，潘承磺 射线光 电子能谱分析 北京 科学 出版社 ， 土 田英俊 ， 西 出宏 之 高分子络合物 的电子功 能 北京 北京大学 出版社 ， ， ， ， 一 一 ， ， 丁 ， ， ， ， 免 ， 汇 ， ， 〔 ， 胡军 高硫煤脱硫降灰工艺 与理论研究 北京 北 京科技大学 ， 邵绪新 ， 郭梦雄 ， 廖沐真 应用 研究 在胶 磷矿 和 白云 石表 面 的吸 附特性 化学研究 与应用 ， ， ，，， ， 口刀 ，， ， 恻刃 ，，， 刀 ” 犷 ， 吨 因 田 ， ， ， ， 一 ， ， ， 一 一 一 一 ， 一 ， 一 一 ， 讯 ， ， 叭 一 ， 二 ， ， ，