从黏土行为视角认识煤泥水沉降性能

黏土颗粒在煤泥水中是不稳定的,其颗粒粒度分布、表面水化膜厚度、电动电位分布等参数都会随浸泡时间增加而变化,从而导致黏土颗粒之间相互作用形式发生变化,黏土颗粒与煤颗粒之间相互作用也随之改变,最终表现为煤泥水沉降性能的变化和差异。文章以煤泥水中有代表性的黏土矿物—高岭石和蒙脱石为研究对象,分析了煤中黏土矿物在水中性质和行为的变化特征,从黏土行为视角总结了国内外对煤泥水沉降性能的认识和研究历程,并展望了煤泥水处理技术的发展趋势。     

不同黏土矿物对煤泥浮选的影响

以煤中常见的三种黏土矿物高岭石、伊利石和方解石为对象,研究了黏土矿物对煤泥浮选过程的影响。试验结果显示,混入了黏土矿物的煤样的浮选精煤灰分均高于未混入黏土矿物的煤样,且可燃体回收率降低。     

选煤水化学——水化学性质对颗粒间相互作用的影响

煤泥水的水化学性质对颗粒间相互作用有重要的影响。煤泥浮选需要煤颗粒与杂质颗粒在矿浆中充分分散,而煤泥水澄清需要颗粒有效凝聚。为解决浮选环节和澄清环节所需颗粒间分散-凝聚状态相矛盾的问题,以及所需水化学环境相矛盾的问题,以煤与高岭石颗粒为例,通过Zeta电位分布和原子力显微镜测力,从微观层面上研究了水化学性质对颗粒间作用行为的影响。金属离子对颗粒Zeta电位分布的影响研究表明,Ca~(2+)使煤和高岭石颗粒各自的Zeta电位分布变窄,使同种颗粒间发生凝聚;Ca~(2+)浓度由1 mmol/L增大到5 mmol/L时,煤与高岭石混合颗粒的Zeta电位分布由双峰变为单峰,煤与高岭石颗粒发生凝聚。Ca~(2+)可以促进煤与高岭石颗粒间发生同类和异类凝聚,Na~+对颗粒间凝聚行为的影响较小。用原子力显微镜直接测量颗粒间作用力,发现随着Ca~(2+)浓度的增加,煤与高岭石颗粒间的作用斥力和作用范围逐渐减小,颗粒越来越容易发生凝聚,当Ca~(2+)浓度增大到5 mmol/L时,煤和高岭石颗粒间出现引力;而Na~+对颗粒间作用力的影响微弱。不同pH条件下颗粒间作用力的测试结果表明,随着pH值的减小,煤与高岭石之间的作用力由斥力转变为引力。通过原子力显微镜对煤颗粒间作用力的测定,发现煤颗粒间存在较强的疏水引力,同时表明,煤颗粒易发生同类凝聚,煤泥水澄清环节需重点考虑煤与黏土矿物颗粒、黏土矿物与黏土矿物颗粒的凝聚效果。     

煤泥水中微细高岭石/蒙脱石颗粒表面水化分子动力学模拟研究

煤泥颗粒界面水化是煤泥水难以沉降脱水的主要原因,采用分子动力学模拟研究了煤泥水中主要微细黏土矿物颗粒高岭石及蒙脱石颗粒界面水化分子动力学特性,模拟计算了矿物颗粒界面水平衡构型、界面原子浓度、水分子扩散系数及金属离子的影响。研究结果表明:水分子能够通过氢键在高岭石及蒙脱石颗粒表面发生水化作用;随水覆盖率(或水分子数)的不断增加,矿物颗粒表面对水分子的束缚力逐渐减小,界面处的氢键作用逐渐减弱,其中水分子在亲水性的高岭石和蒙脱石界面能逐渐形成3个水分子层,总厚度为(8~10)×10-10 m;高岭石(001)面水化程度大于蒙脱石(001)面;二价金属离子对蒙脱石水化的促进作用强于一价金属离子。     

煤泥浮选过程中六偏磷酸钠对蒙脱石分散行为影响

通过测定润湿接触角和Zeta电位分析了蒙脱石颗粒对煤泥浮选的作用,考察了六偏磷酸钠对煤和蒙脱石浮选行为的影响。依据扩展DLVO理论的计算,分析了分散剂影响煤和蒙脱石浮选行为的作用机理。结果表明：蒙脱石颗粒严重抑制了煤泥浮选,使精煤可燃体回收率从44.11%降至11.68%;六偏磷酸钠可改善浮选效果,使精煤可燃体回收率提高2个百分点;六偏磷酸钠增大煤和蒙脱石颗粒表面电位绝对值,从而提高颗粒间静电斥能,同时六偏磷酸钠附着在煤颗粒和蒙脱石颗粒表面,增强颗粒间的亲水作用能,并且六偏磷酸钠水解形成的长链分子吸附于颗粒表面后,使颗粒相互靠近时产生较强的空间稳定化作用,增大颗粒之间的空间斥力。     

布尔台选煤厂煤泥水特性的研究

针对布尔台选煤厂煤泥水沉降难、药剂消耗大的问题,采用XRD、激光粒度分析仪和微电泳仪研究分析了煤泥水的矿物组成、粒度组成以及颗粒表面电性。研究结果表明:煤泥主要矿物质为高岭土和蒙脱石,该类黏土矿物遇水易泥化成微米级颗粒,导致煤泥水沉降困难;块煤、末煤系统浓缩机入料中0.045 mm粒级煤泥含量分别为45.8%、47.1%,细粒含量较高;块煤系统和末煤系统浓缩机入料的Zeta电位的绝对值均高于20 m V,颗粒间静电斥力较大,煤泥水体系较稳定,不易发生絮凝沉降。     

金属阳离子对高岭石颗粒沉降影响机理研究

高岭石是高泥化煤泥水中的主要矿物，具有粒度细、易泥化、表面荷电等特点，在煤泥水中长时间保持稳定分散状态，不利于煤泥水快速沉降。研究了常见金属阳离子Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺对高岭石颗粒沉降特性的影响，并采用Zeta电位、傅里叶变换红外光谱、微量热、接触角及激光粒度仪等分析手段揭示金属阳离子在高岭石沉降过程中的作用机理。结果表明，在自然pH条件下，加入Al³⁺后综合沉降指标最优，沉降效果最好，其次是Ca²⁺和Mg²⁺,加入K⁺和Na⁺沉降效果相对较差；加入金属阳离子可降低高岭石表面Zeta电位绝对值，压缩双电层，促进高岭石颗粒凝聚及沉降；金属阳离子可与高岭石表面亲水性羟基官能团发生反应，抑制高岭石的水化作用，导致表面疏水性增强，有利于高岭石颗粒疏水聚团及沉降。     

黏土种类对煤泥水处理的影响

 以煤泥水中常见的三种黏土矿物为对象,通过浮选、沉降、过滤实验研究了不同黏土对煤泥水处理的影响,结果表明：蒙脱石的存在降低了煤泥的可燃体回收率和浮选速率,引起沉降恶化和过滤时间的增长。伊利石的存在主要影响浮选速率,在保证浮选时间的前提下,对可燃体回收率没有影响。高岭石的存在对煤泥水处理影响较小。     

矿物组成对高泥化煤泥水处理的影响研究

为了实现高泥化煤泥水的高效处理,采用正交试验方法研究高岭石、石英、蒙脱石对高泥化煤泥水沉降、澄清效果的影响规律,并分析各矿物的作用机理。试验结果表明:高岭石对高泥化煤泥水处理的影响最大,蒙脱石次之,石英影响最小;这三种粘土矿物均可在水中泥化成微米级的颗粒,且其表面负电性强,不同颗粒之间存在水化斥力,致使煤泥水处理困难;由于粘土矿物颗粒的表面电位、官能团及水化膨胀性不同,各粘土矿物对高泥化煤泥水的处理效果影响不同。     

原煤密度对泥化及煤泥颗粒表面电位的影响

对淮南矿区丁集选煤厂50~0.5 mm不同密度级原煤进行了泥化试验,采用X-射线衍射仪和电泳试验分别对原煤矿物组成和煤泥微细颗粒表面电位进行了测定。结果表明:入选原煤中主要矿物成分有石英、高岭石、绿泥石等;高密度和中间密度级原煤泥化率大,+1.60 g/cm3原煤泥化煤泥中-0.045 mm颗粒最多,其中约90%以上为-0.025 mm的微细颗粒;随着原煤密度的增大和煤泥粒度的减小,泥化煤泥微细颗粒表面电位呈减小趋势,水的硬度、原煤中可溶性盐及颗粒表面性质对煤泥微细颗粒电位产生重要影响,微细煤泥颗粒表面电位增大会导致其在煤泥水中处于更加稳定的分散状态。     

国产LLL1200×680型煤泥离心机与进口FC1200型煤泥离心机的技术比较

介绍了国产LLL系列煤泥离心机与进口FC系列煤泥离心机的工作原理、结构、性能、技术参数、工艺要求,并进行了对比。结合粗煤泥离心机的发展状况,分析了其在我国的使用情况。     

常村煤矿选煤厂煤泥水工艺改造实践

针对常村煤矿选煤厂煤泥水处理出现的问题,从各个工艺环节进行分析,查找原因并提出切实可行的解决方案,确保常村煤矿选煤厂的正常生产。     

乳化浮选药剂在煤泥浮选中的应用

利用一种自主开发的新型乳化剂将柴油乳化后作为捕收剂进行煤泥浮选试验。试验结果表明,柴油经乳化剂乳化处理后所形成的油、水混合均匀的乳化油(O/W),不仅可以促进柴油在矿浆中的分散性能,显著改善煤泥的浮选效果,而且稳定性好,利用效率高,节油可高达70%。     

新型乳化浮选药剂在煤泥浮选中的应用

利用一种自主开发的新型乳化剂乳化柴油,并将其作为捕收剂进行了浮选试验,试验结果表明,这种乳化剂是一种良好的浮选助剂,用其乳化柴油不仅稳定性好,浮选油耗少,而且显著改善煤泥的浮选效果。     

FHMC200型煤泥重介旋流器的工艺效果检测与分析

介绍了FHMC200型煤泥重介旋流器的工作原理,并对其分选效果进行了全面的计算和定量分析。按照煤用重选设备工艺性能评定方法,对可能偏差、不完善度、数量效率、灰分误差、总错配物含量等指标进行分析,获得真实确切的工艺指标和技术经济指标。     

中矸磁尾粗煤泥重选回收精煤试验研究

粗煤泥回收工艺中,重介旋流器有效分选粒度通常在2mm以上,浮选的有效分选粒度通常在0.25mm以下,这样介于0.25~2.0mm之间的粗煤泥难以得到有效分选回收,造成精煤流失。本文针对某选煤厂中矸磁尾粗煤泥(2mm以下)分选工艺及设备不尽完善导致的低灰精煤回收困难等问题,提出了"煤泥离心分选+高频筛分级"联合分级分选回收精煤工艺,设计了煤泥离心分选机。经工业运行试验,结果表明:从中矸磁尾煤泥中获取到了灰分小于10%的精煤,精煤产率12.5%,实现了难选煤泥的有效回收,为企业带来了巨大经济效益和社会效益。     

锦界选煤厂高灰细泥处理工艺改造实践

针对錦界煤矿开采工作面不断推进,原煤矸石泥化问题愈来愈严重,致使锦界选煤厂入选原煤中夹带的高灰细泥占比持续增加,给煤泥水浓缩沉降和压滤脱水作业带来很大压力的情况,为避免对煤泥产品质量、生产成本管控、入选率的提升、循环水的澄清度等造成不良影响。锦界选煤厂根据原煤煤质变化情况以及矸石泥化严重程度,在块煤系统中新增两台板框压滤机,搭配原有的加压过滤机对细煤泥进行压滤脱水回收,并将浓缩系统的浓缩工艺由并联改为串联。生产实践表明,锦界选煤厂煤泥水工艺系统的优化改造,使选煤厂的块煤入选率提高了4个百分点,煤泥产品水分降低了1.34个百分点,极大程度地提升了选煤厂块精煤产品和混煤产品的质量。     

利用超声波强化煤泥浮选效果的研究

以五种煤样为研究对象,研究了超声波对改善煤泥浮选效果的影响,通过大量试验得出五种煤样处理所需的最佳条件。针对有的煤样经超声波处理后精煤产率有所降低的实际情况,指出不同煤样应选择不同的超声浮选工艺条件。     

煤泥水综合治理过程中絮凝剂选择及实际应用

介绍了现阶段絮凝剂种类和各自特点,根据絮凝剂特点以及煤泥水特性,选择合理的絮凝剂。根据大足洗选厂选煤厂煤泥水的特点,结合絮凝剂的特点,通过实际应用比较分析,为该厂煤泥水处理选择了合理的絮凝剂,并取得了良好的效果。     

煤泥深度浮选技术的研究

介绍了煤泥深度浮选的基本原理及其特点，首先采用常规的浮选分选出灰分较低的精煤和灰分尽可能高的尾煤，分选出的中间产物采用超细磨的方法磨至其中的煤和无机矿物充分解离，再采用絮团浮选的方法分选出其中的低灰精煤.分步释放浮选试验和中间产物的显微照片表明，中间产物以煤矸连生体为主.比较深度浮选和常规浮选试验的结果表明：在精煤灰分接近的情况下，深度浮选的精煤产率要高出46.06 ％，在精煤产率接近时，深度分选的精煤灰分要低1.78 %.深度分选的结果甚至优于分步释放浮选的理论结果.