由于我国以煤炭为主的能源禀赋，经济发展严重依赖煤炭的支撑作用。但是，我国煤炭资源品质不高，低阶煤储量较大，其中褐煤资源的保有储量约1300亿t，占我国煤炭资源总量的13%。在资源利用方面，90%的褐煤作为燃料用于发电，不仅造成资源的浪费，而且由于褐煤煤化程度较低，燃烧时产生的大量颗粒物也会造成环境污染。因此，积极推进褐煤提质，洁净化利用褐煤，对节约能源和保护环境有重大的意义。

褐煤提质的主要方法有：干燥脱水提质、成型提质、热解提质和浮选提质等，其中，浮选方法以其分选效率高、成本低的优点受到广泛关注。浮选是依据不同矿物表面的疏水性质差异而实现煤提质的一种有效方法，分为正浮选和反浮选。在煤的正浮选中，一般采用油类为捕收剂，煤进入泡沫产品中，矸石留在槽内，从而达到分离效果；反浮选试验加入脉石矿物捕收剂，使其进入泡沫产品，降低槽内产品精煤的灰分。由于低阶煤亲水性强，采用传统正浮选效果较差，故一些学者利用这一特点，采用反浮选对低阶煤进行提质。

在反浮选研究中，针对不同脉石矿物选择相应的捕收剂是低阶煤反浮选的重要研究方向，其中，离子液体以其独特的物理化学性质及良好的选择性成为了反浮选捕收剂的研究热点之一。离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。其熔点低、热稳定性高、溶解性优良，一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，常见的阳离子有季铵盐离子、咪唑盐离子和吡啶盐离子等；阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子和六氟磷酸根离子等。根据之前学者的研究，吡啶类离子液体对石英有良好的捕收效果，但此前并没有关于将吡啶类离子液体用于褐煤反浮选的研究中。

因此，本文采用石英捕收剂十六烷基氯化吡啶(cetylpyridinium chloride monohydrate,CCM)进行褐煤反浮选，测试了CCM的溶解性质、临界胶束浓度，通过浮选实验探究了CCM对褐煤反浮选的效果。

1.实验样品和方法

1.1实验样品

本实验煤样选自内蒙古胜利煤田，工业分析结果见表1，粒度组成见表2。

表  1  胜利褐煤的工业分析/%

表  2  浮选入料粒度分布

1.2 CCM的临界胶束浓度测量

临界胶束浓度：表面活性剂分子在溶液中缔合形成胶束的最低浓度，其可用于确定浮选药剂的最适宜的的浓度。CCM纯度98%，采用JK99D型全自动表面张力仪的白金板法分别测量浓度为（0、0.1、0.2、0.3和0.4）mmol/LCCM水溶液的表面张力，表面张力值几乎不变时的浓度即为CCM的临界胶束浓度。

2.结果

临界胶束浓度

水的表面张力约为73.2 mN/m，不同浓度CCM溶液的表面张力变化见图1。随着CCM的加入，溶液的表面张力急剧降低，当CCM浓度为0.1 mmol/L时，溶液的表面张力为41 mN/m。当CCM含量继续增加时，溶液表面张力几乎保持不变，由此可知，CCM的临界胶束浓度约为0.1 mmol/L。为探究浮选60 g/L矿浆所需的CCM用量并使矿浆中CCM在不断消耗的过程中保持一定浓度，浮选试验的CCM浓度设定为0.2~1.0 mmol/L。

图1不同浓度CCM溶液的表面张力变化

3.结论

(1）胜利褐煤中的矿物质主要为石英、高岭石和蒙脱石等，其亲水性强的原因是含有羟基等大量含氧官能团。

(2）CCM的加入可明显降低水溶液的表面张力，当CCM浓度为0.1 mmol/L时，溶液表面张力为41 mN/m，继续增大CCM浓度，溶液表面张力几乎不变。因此，CCM的临界胶束浓度约为0.1 mmol/L。