太西洗煤厂二次清洗型水力分级旋流器的试验研究

为解决分级旋流器底流夹细的问题,太西洗煤厂对二次清洗型水力旋流器进行了工业试验;通过3因素7水平的均匀实验,探索了底流管直径、给料压力和清洗水压力对旋流器分级效率的影响;最佳工况条件为:底流管直径50 mm,给料压力250 kPa,清洗水压力40 kPa时,水力旋流器的分级效率达到了75.97%,此结果可作为工业生产的首选条件。     

高质量浓度曲拉通X-100对煤泥浮选的抑制效应及机理

表面活性剂在煤泥浮选领域中应用广泛,且表面活性剂常被用于煤泥浮选促进剂,本文从另一个方面探究了表面活性剂在过量的情况下对煤泥浮选的抑制效应及其机理。以低灰煤粒和表面活性剂曲拉通X-100为研究对象,采用X射线光电子能谱(XPS)表征曲拉通X-100在煤表面的吸附状态,静态接触角测定仪测定曲拉通X-100对煤表面疏水性的影响,并探究了不同质量浓度曲拉通X-100液滴在煤粒表面的润湿与铺展情况,采用诱导时间测量仪分析不同质量浓度曲拉通X-100水溶液中的气泡与煤粒的黏附情况,最后通过紫外分光光度计定量表征浮选槽中残留曲拉通X-100质量浓度与不同浮选时间下浮选结果的对应关系。结果表明:高质量浓度曲拉通X-100会抑制煤粒上浮,随着浮选试验的进行,曲拉通X-100质量浓度逐渐降低,低质量浓度曲拉通X-100会促进煤粒被上浮气泡黏附而浮出;高质量浓度曲拉通X-100能够在煤粒表面发生有效吸附,该吸附属于物理吸附,且在一定程度上提高了煤表面的疏水性;高质量浓度曲拉通X-100水溶液更容易润湿煤表面,从而减缓了气泡-煤粒黏附过程中的液膜薄化与破裂速率;在高质量浓度曲拉通X-100水溶液中,气泡表面因罩盖有曲拉通X-100分子,导致气泡表面发生改性,难以与煤粒发生有效黏附。高质量浓度曲拉通X-100主要通过对气泡改性,以及减缓气泡与煤粒碰撞-黏附过程中的液膜薄化-破裂速率来抑制煤粒的浮选。     

基于高速动态的颗粒气泡脱附过程动力学研究

通过颗粒气泡脱附高速动态测试系统，研究了颗粒气泡脱附过程动力学。运用Image-Pro Plus图像处理软件测量颗粒气泡间接触角、三相润湿周边，计算颗粒气泡间毛细黏附力随颗粒运动时间的变化。结果表明：颗粒从气泡表面脱附主要分为气泡拉伸变形接触角增大和气泡滑动三相润湿周边减小两个阶段。气泡拉伸阶段，三相润湿周边固定在颗粒表面，接触角由平衡接触角增大到前进接触角；气泡滑动阶段，接触角保持不变，三相润湿周边滑动减小。毛细黏附力在气泡脱附过程中随接触角增大而增大，随三相润湿周边滑动而减小，当外力超过颗粒气泡间临界黏附力时，颗粒从气泡表面脱附。     

煤与高岭石表面性质对凝聚过程的影响机制

煤泥水中含大量高岭石等黏土矿物，为其絮凝沉降带来较大的困难。为明确矿物性质对凝聚过程的影响机制，在应用扩展的DLVO理论计算煤和高岭石颗粒间作用力的基础上，采用聚焦光束反射测量仪监测了CaCl2用量为4.50 mmol/L时20 g/L的煤和高岭石的悬浮液在60, 100和150 r/min的搅拌转速下的凝聚过程。结果表明，颗粒间的静电作用力在颗粒表面间距2?200 nm范围内起主导作用，高岭石的电负性较大，在凝聚过程中更难发生靠近和碰撞；较高的转速可为颗粒提供较大的动量，有利于提高碰撞频率，缩短完成凝聚所需时间，实验条件下，煤和高岭石的凝聚时间分别由74和123 s缩短至47和89 s。疏水性作用力在颗粒表面间距小于2 nm的范围内起主导作用，决定了颗粒的黏附效率；煤因强疏水性，在碰撞后更易黏附，且能抵抗更高的流体剪切作用，可由19.32 μm凝聚形成100 μm的大凝聚体，而高岭石则因其亲水性难以得到较大粒度的凝聚体，均小于30 μm。     

专业实验教学中导入精益思想与规范管理理念的探索

实验教学作为理论联系实际的重要环节,在人才培养过程中具有重要作用。切实提高专业实验教学质量是实现人才培养与社会需求有效对接的重要保证。中国矿业大学过程装备与控制工程专业从细化实验培养目标、优化专业实验项目设置、完善和规范实验过程管理与控制等角度着手,将“5s”法和自主管理(AM)理念融入专业实验教学,以期培养学生的创新意识,增强学生的实践动手能力和规范操作与管理意识。此次教改为其他高校过控专业本科实验教学改革提供了新思路。     

Ni(OH)2与不同碳质材料复合制备超级电容器电极材料研究进展

超级电容器具有功率密度大、寿命长、生产成本低等优点,被认为是最有发展前途的储能系统之一。然而,超级电容器的低能量密度阻碍了其实际应用。由于存储的能量与CV2成正比,可以通过增加材料的电容"C"或操作电压窗口"V"或两者同时增加来提高超级电容器的能量密度。然而具有宽电位窗口的有机电解质离子往往电导率差,成本高,容易引起环境问题。因此为改善能量密度,应采用高比电容的电极材料,故而设计出具有高比电容的适合电极材料就成为研究热点。Ni(OH)2作为超级电容器电极材料,具有理论容量大、成本低、天然丰富、易于合成等优点,近年来备受关注。但由于Ni(OH)2导电率低、比表面积小,其容量劣化严重。碳质材料作为双电层超级电容器的电极材料,其能量存储机制取决于电极表面的电解质离子吸附和解离,具有导电率好、原料丰富、成本较低、电化学稳定性高等优点而应用广泛。因此,有必要将高导电碳质材料引入Ni(OH)2组成复合材料以提高电容性能。笔者综述了Ni(OH)2基材料的合成方法,特别是与碳质材料复合来提高Ni(OH)2基材料的循环稳定性和倍率性能方面的研究新进展。     

低阶煤的油泡浮选研究进展

针对低阶煤表面亲水性强、可浮性差及浮选过程中捕收剂消耗量高等问题,国内外研究者研究了低阶煤的汕泡浮选。本文对低阶煤-油泡浮选试验、矿化理论及分选装置进行了归纳总结。低阶煤的油泡浮选试验表明,油泡表面的强疏水性可以提高低阶煤浮选回收率,降低捕收剂消耗量。诱导时间测试结果表明,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间要远短于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间。目前研究颗粒-气/油泡间水化膜薄化理论的模型主要有Stefan-Reynolds模型、Taylor方程、Stokes-Reynolds-Young-Laplace模型以及Stokes-Reynolds模型。油泡的制备方法主要有高温气化法和常温零调浆法。     

PAM-粉煤灰体系在煤泥水絮凝沉降过程中的作用及机理

以煤泥水COD、SS、动电位、污泥比阻为切入点,分析了煤泥水的特点及难以絮凝沉降的原因,并研究了PAM-粉煤灰体系在混凝沉降作用中的机理。研究结果表明:PAM-粉煤灰法在最优条件下,清水分离率47%、沉降速度0.357 mm/s;上清液:pH=7.35,SS=55.57 mg/L,COD=37.72 mg/L;污泥比阻为0.062×10^15 m/kg,满足煤泥水循环标准。     

低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间研究

为表征低阶煤颗粒-气/油泡间矿化过程的差异,通过Sutherland理论下固体颗粒进入泡沫产品的总概率(E)和浮选速率常数(k)之间关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验,求得了低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间。浮选实验研究表明,在相同的捕收剂消耗量下低阶煤-油泡浮选产率均高于低阶煤-气泡浮选产率。诱导时间测试表明,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间(35 ms)要明显低于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间(93 ms)。上述实验结果表明,油泡表面的疏水性要强于传统浮选气泡表面的疏水性。然而,进一步利用Sutherland理论中固体颗粒进入泡沫产品的总概率和浮选速率常数之间的数学关系,并结合低阶煤颗粒-气/油泡的浮选速率试验求得的低阶煤颗粒-气/油泡间的诱导时间分别为9.67和8.46 ms,其与诱导时间测试仪分别测量的诱导时间差异很大。这主要是由于在实际浮选过程中气/油泡的上升速度分别为23.26和22.68 cm/s,其远高于2015EZ型诱导时间仪测试过程中气/油泡碰撞速度(2.0 cm/s)。因此,诱导时间理论计算表明气泡-颗粒间的碰撞速度对颗粒-气泡间的诱导时间影响很大。上述研究结果表明油泡浮选效果优于传统浮选的内在原因在于低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间小于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间。     

等离子体反浮选分离黄铁矿与煤的可行性研究

为了增加黄铁矿与煤的可浮性差异,提出了采用低温空气等离子体改性的思路。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)、接触角、浮选试验研究等离子体处理对黄铁矿和有机质表面性质、可浮性的影响。SEM结果显示,改性后黄铁矿表面形貌变化不大,而有机质表面形貌变化剧烈;EDS和XPS分析表明,黄铁矿表面O含量升高,S含量降低,有机质表面O含量升高,C含量降低,且C—C、C—H键含量减少,C—O、COO—键含量急剧增加;接触角及浮选试验结果表明,处理1~5 min黄铁矿与有机质接触角差值增大了3.5~9.7倍。单独浮选时处理后黄铁矿和有机质浮出率均下降,但有机质降幅更大。等离子体改性显著扩大了黄铁矿与有机质可浮性差异,利用其进行反浮选脱除黄铁矿是可行的。