發(fā)布時(shí)間：2018-03-10 04:22

  本文選題：弱粘煤　切入點(diǎn)：沉降脫水特性　出處：《太原理工大學(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：煤泥水處理是選煤生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),科學(xué)的處理方法對(duì)提高煤炭產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和煤炭行業(yè)的社會(huì)效益有著非常重要的作用。煤泥水處理環(huán)節(jié)入料的變質(zhì)程度是決定煤泥水處理效果的重要前提,目前尤以低變質(zhì)程度煤炭的煤泥水處理問(wèn)題突出,而探索煤泥水處理體系中沉降和脫水特性及內(nèi)在規(guī)律可為這一焦點(diǎn)問(wèn)題的解決提供理論依據(jù),因此具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文以低變質(zhì)程度的平朔弱粘煤為研究對(duì)象,考察煤泥的粒度組成、礦物質(zhì)成分及含量和氧化程度對(duì)煤泥沉降脫水效果的影響規(guī)律；利用粒子圖像測(cè)速(PIV)技術(shù)獲得不同入料性質(zhì)、藥劑制度作用下煤泥的沉降特性,同時(shí)通過(guò)對(duì)樣品的表面活性官能團(tuán)、潤(rùn)濕性、礦物組分、粒度組成及熱重等分析,結(jié)合濾餅在脫水過(guò)程中的沉積規(guī)律,探討了平朔弱粘煤的沉降脫水特性及二者的耦合作用。并在此理論的指導(dǎo)下,完成了二號(hào)井選煤廠風(fēng)氧化煤沉降脫水處理的工業(yè)試驗(yàn),論文主要結(jié)論如下：1、基于PIV技術(shù)建立了平朔弱粘煤煤泥水沉降失穩(wěn)的臨界粒度計(jì)算方法。在不同條件下采用PIV技術(shù)測(cè)定煤泥水體系穩(wěn)定存在時(shí)固體顆粒的沉降速度,再根據(jù)滯留區(qū)沉降末速公式計(jì)算出平朔弱粘煤煤泥水中固體顆粒失穩(wěn)的臨界粒徑為0.026mm,當(dāng)小于臨界粒徑的顆粒數(shù)量增加,顆粒在懸浮液中呈均勻分布狀態(tài),懸浮液穩(wěn)定性提高,沉降難以進(jìn)行,當(dāng)大于臨界粒徑的顆粒數(shù)量增加,固體物可以實(shí)現(xiàn)沉降。這一方法為選煤實(shí)際煤泥水處理的科學(xué)調(diào)整提供了較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。2、考察了不同粒度、粒度級(jí)配對(duì)脫水效果的影響,以及濾餅形成過(guò)程中的粒度分布,得到了平朔弱粘煤沉降速度與脫水效果的耦合規(guī)律。結(jié)果表明：含有30%小于臨界粒徑顆粒的煤漿,均勻度越大,脫水效果越差；均勻度為1.5左右的入料,其粒度組成越細(xì),過(guò)濾脫水效果越差。原因在于均勻度越小,顆粒堆積形成濾餅的孔隙率越大,滲透性越高，，利于水分的脫除；均勻度越大,細(xì)顆粒的鉆隙阻塞作用使其填充于毛細(xì)孔道,阻礙濾餅脫水過(guò)程。通過(guò)對(duì)濾餅沉積過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),濾餅質(zhì)量與過(guò)濾時(shí)間呈y=0.0002x3-0.0308x2+1.3565x+5.904關(guān)系,相關(guān)性達(dá)到0.96。3、研究了粘土類(lèi)礦物種類(lèi)及數(shù)量對(duì)煤泥沉降脫水效果的影響規(guī)律。煤炭的共伴生礦物種類(lèi)繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,相同破碎條件下,片狀結(jié)構(gòu)的蒙脫石、高嶺石粒度組成較細(xì),小于6μm微細(xì)顆粒含量分別為64.82和72.48%。平行六面體結(jié)構(gòu)的石英砂粒度較粗,受粒度大小、顆粒形狀影響,不同礦物質(zhì)的沉降效果差異較大；隨礦物質(zhì)含量的減小,煤中有機(jī)組分對(duì)沉降脫水效果起主導(dǎo)作用,鏡質(zhì)組含量越高,沉降脫水效果越好,煤中親水性基團(tuán)減小,樣品的潤(rùn)濕熱增加、吸水率變大。4、揭示了弱粘煤氧化度對(duì)沉降脫水效果的影響規(guī)律。隨氧化度增加,煤泥水的沉降速度和過(guò)濾速度呈y=-5E-05x+0.0091、y=-0.0006x+0.0587直線關(guān)系,而上清液的濁度和濾餅水分分別呈y=42.762e0.02222x、 y=-0.0004x2+0.0688x+21.952關(guān)系,相關(guān)性均大于0.9。原因在于氧化后煤泥中的無(wú)機(jī)礦物與有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分離,粘土類(lèi)礦物遇水泥化分解成微米級(jí)顆粒,由于其自身的結(jié)構(gòu)及表面電性等原因造成煤水體系呈穩(wěn)定懸浮狀態(tài),同時(shí)煤中的有機(jī)成分與H202發(fā)生反應(yīng),氧化后生成大量含氧基團(tuán)(-COOH. R-OH等),Zeta電位增大,使得煤漿系統(tǒng)更加穩(wěn)定,沉降脫水效果急劇惡化。5、探索了高分子藥劑對(duì)煤泥沉降脫水的耦合作用規(guī)律。煤泥水體系在機(jī)械攪拌作用下產(chǎn)生閉合渦,造成渦內(nèi)局部瞬時(shí)速度梯度增加,引起顆粒的相互碰撞,產(chǎn)生絮團(tuán),呈現(xiàn)出單顆粒沉降、絮團(tuán)沉降、絮網(wǎng)沉降三個(gè)層次,且由于絮凝劑的網(wǎng)捕架橋作用程度不同,絮團(tuán)尺寸會(huì)存在較大差異,從而造成沉降速度瞬時(shí)變化值較大；絮凝劑單獨(dú)作用時(shí),隨著藥劑用量的增加,沉降脫水效果會(huì)逐漸變好,但是過(guò)量的絮凝劑將導(dǎo)致絮團(tuán)疏松多孔,裹挾較多的自由水,同時(shí)會(huì)增加煤泥水體系的粘度,造成沉降速度減慢,濾餅透氣性變差,影響沉降脫水效果；凝聚劑與絮凝劑混合使用,絮團(tuán)密實(shí)均勻,不會(huì)出現(xiàn)絮團(tuán)過(guò)大阻礙脫水進(jìn)行的現(xiàn)象,但是凝聚劑水解后釋放的大量正電荷離子會(huì)導(dǎo)致顆粒表面出現(xiàn)電荷反轉(zhuǎn),呈正電性,抑制煤泥水的絮凝沉降。6、以煤泥沉降脫水耦合規(guī)律為依據(jù),優(yōu)化煤泥水處理系統(tǒng)并確定適合平朔弱粘煤的沉降脫水藥劑制度,結(jié)合臨界粒度進(jìn)行粒度重構(gòu)的絮凝沉降脫水策略成功解決了平朔二號(hào)井選煤廠風(fēng)氧化煤煤泥水的沉降脫水難題。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明,入選原煤量由煤泥水難處理時(shí)1.5萬(wàn)噸/日提高到了3.5萬(wàn)噸/日,加壓過(guò)濾機(jī)處理量由1500噸/日提高到4000噸/日,藥劑成本下降60%,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著提高。
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【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TD94


本文編號(hào)：1591746