分形理论在难沉降煤泥水澄清药剂选择中的应用

通过难沉降煤泥水絮凝试验及相关分析,其结果表明,絮体分形维数与上清液浊度和浑液面平均沉速均显著相关,因此可作为反映絮凝沉降效果的指标。试验研究了K+、Na+、Ca2+三种离子对絮体分形维数和絮凝效果的影响,结果表明：3种离子对分形维数的影响趋势均为随离子浓度增加,分形维数先增加后降低,3种离子对应絮体的最大分形维数分别为2.01、1.94和2.41。在此基础上,利用氯化钙作凝聚剂,考察了单独使用长链絮凝剂、凝聚剂配合长链絮凝剂、凝聚剂与短链絮凝剂配合长链絮凝剂3种药剂制度对煤泥水絮体分形维数和絮凝效果的影响,结果表明：3种药剂制度的最大分形维数分别为2.18、2.41和2.63,3种药剂配合使用的絮凝效果最优。     

搅拌对煤泥水絮团结构形态影响的试验研究

试验采用无机絮凝剂PAC和不同分子量的有机絮凝剂PAM作为絮凝剂,利用影像分析技术获取絮团的图像资料和数值参数,通过计算得到絮团的分形维数,研究了絮凝剂种类、搅拌条件等因素对煤泥水絮团分形维数的影响。结果表明:搅拌对絮团的分形维数有着直接的影响。当固定其他试验条件时,得出转速为90r/min、时间为1min是最佳搅拌条件,此时的分形维数最大,絮团密实度最好,桥联效果明显,与拍摄的影像资料相吻合;在其他搅拌条件下,分形维数均偏低。试验证明:搅拌与煤泥水絮团的结构形态之间存在着密切的联系。     

药剂吸附与剪切条件对煤泥水絮凝效果的影响

煤泥水处理是选煤生产的重点和难点环节,本文从煤泥水和药剂的基本性质入手,结合沉降试验、剪切试验、吸附试验和X射线光电子能谱分析等研究了阴离子聚丙烯酰胺(APAM)吸附与剪切条件对煤泥水絮凝效果的影响。结果表明:剪切条件和APAM用量对煤泥水的絮凝效果有很大影响,APAM在煤泥上的饱和吸附量约为0.74mg/g;随着APAM用量的增加,APAM吸附效率降低,在用量为0.6～0.8kg/t时,APAM吸附效率为63%～51%,对应的透射比在90%以上,澄清度和除浊效果最好,说明APAM药剂的吸附效率与其絮凝效果密切相关。APAM在煤泥上的吸附使得含C峰和含N峰发生了一些变化,C—C和C=O及C—N官能团有所增多。高药剂量可以提供一定的抗剪切特性,提高絮团的再絮凝能力。通过控制药剂量和剪切条件可以调控絮团结构和絮凝沉降效果,提高煤泥水固液分离效率。     

絮凝剂类型变化对煤泥水沉降脱水效果的影响

为探究煤泥水的流变性质,寻找最佳的煤泥分选条件,采用4种不同电位性质的絮凝剂,研究了不同电位变化对煤泥水流变性以及对煤泥沉降效果的影响,通过表观黏度、煤泥沉降速度和上清液透射比等因素,研究了絮凝剂电位性质变化后煤泥水的沉降效果。实验结果表明:对长烟煤煤泥水中添加非离子型絮凝剂可较好地改善煤泥沉降效果,同时对煤泥悬浮液的流变性影响较小;其他电位类型的絮凝剂,添加量较小时可使悬浮液达到较佳的流变性,沉降、过滤特性也较明显,随着添加量的增大,悬浮液流变性及沉降过滤特性均发生不同程度的降低。     

超声波改性阳离子聚丙烯酰胺对煤泥水絮凝沉降及脱水性能的影响

絮凝沉降和过滤脱水是煤泥水处理的常见方法。絮凝效果直接影响煤泥的脱水效果。提出了一种利用超声改性的阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）强化煤泥水絮凝脱水过程的新技术。用流变仪研究了超声预处理不同时间的CPAM溶液的特性。通过沉降试验以及浊度测试分析了超声改性絮凝剂对煤泥水沉降的影响。使用聚焦光束反射率测量系统与颗粒观测系统观察不同改性CPAM处理煤泥水时的絮体特性。建立了絮体特性与煤泥水过滤过程所形成的滤饼特性的联系。实验结果表明，经过40 s超声处理的CPAM作用于煤泥水后，煤泥絮凝效果最好，上清液浊度最低，为180 NTU。在该条件下，煤泥的过滤速度最快，与未经超声处理的情况相比，过滤时间减少25 s。此外，在此条件下获得的滤饼水分含量也最低，为29%。因为经过40 s的超声处理后，部分CPAM分子链被超声产生的强烈的机械以及化学作用随机切断，这些被切断的CPAM分子链将煤泥颗粒逐渐聚集成微小絮体，而未被切断的CPAM分子链进一步将这些小絮体连接在一起。煤泥颗粒在聚合物内部通过多组分聚合物的复杂体系得以紧密结合。随着絮体的沉降，形成了更加致密的结构和沉积床。这些致密的絮体构建的沉积层具有较...     

煤泥水絮凝沉降影响因素试验研究

随着选煤技术的发展,煤泥水处理环节变得越发重要。针对西山煤电西曲选煤厂浓缩池沉降效果不好、药剂损耗严重等问题,采用现场浓缩池入料制备煤样,通过改变絮凝剂的种类、用量以及加药方式进行絮凝、沉降试验。试验结果表明,最佳药剂制度为:添加阳离子絮凝剂,使用80 g/t+120 g/t二次加药方法,能够使煤泥水上清液透射比达到88%.本文的研究内容对选煤厂现场浓缩系统药剂制度改善提供了试验基础。     

高泥化煤泥水的疏水聚团沉降试验研究

为探寻煤泥水聚团沉降新技术,以季铵盐类药剂为表面活性剂开展了高泥化煤泥水疏水聚团沉降试验研究,考察了药剂用量、动能输入、p H值等因素对高泥化煤泥水疏水聚团沉降的影响规律。结果表明:季铵盐能够改善颗粒表面疏水性,降低颗粒表面电负性,提高煤泥颗粒疏水聚团效果,季铵盐烷基链越长,药剂用量越大,对煤泥颗粒的聚团效果越强;高矿浆浓度煤泥水有利于煤泥颗粒形成疏水聚团;合适的动能输入能增强疏水聚团效果;随着p H值(p H=4~12)增大,沉降速度增大,但上清液透光率有所减小。当煤泥水质量浓度为26 g/L,采用p H=8.6、药剂1831用量3 000 g/t、搅拌强度750 r/min及搅拌时间10 min时煤泥水沉降效果较好,沉降速度达0.83 cm/min,透光率达78.6%。     

安太堡选煤厂煤泥水沉降特性研究

针对安太堡选煤厂煤泥水沉降特性,通过凝聚剂的电性中和与絮凝剂的“架桥作用”联合处理,当新型药剂PTDN2109+PTDX1220的用量为30 g/t+3 g/t时,上清液浊度可降低为27.9NTU,絮团稳定、蓬松,可满足选煤厂的正常生产要求,不仅极大地降低了药剂消耗量,并且提高了选煤厂的煤泥水处理效果.     

全尾砂最优絮凝剂遴选与絮团核磁共振分析

根据三山岛金矿的全尾砂特性,开展全尾砂静态沉降试验和添加不同分子量絮凝剂的絮凝沉降试验,以澄清液面高度和沉降速度为评价指标,选出最优絮凝剂。并通过核磁手段分析不同沉降高度下尾砂絮团(与上清液接触部分絮团、量筒底部絮团和两者之间夹层絮团)的孔隙度和孔径分布差异,探究絮团的孔隙结构特征。结果表明:加入ZYZ絮凝剂的尾砂浆沉降效果最优;不同沉降高度下絮团颗粒的孔隙度和孔径分布也有所差异;随着沉降高度增大,越接近底部的絮团颗粒孔隙度越小,小孔径颗粒分布占比越大;自然沉降的沉降速度和沉降澄清高度都小于絮凝沉降时的相关参数,且自然沉降后尾砂浆的孔隙度要远小于絮凝沉降中絮团颗粒的孔隙度。     

阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚合氯化铝(PAC)絮凝埃洛石的试验研究

提纯富集后的微细粒埃洛石脱水困难,为考察添加絮凝剂对埃洛石絮凝沉降的影响,以聚丙烯酰胺(CPAM)为阳离子有机高分子絮凝剂、聚合氯化铝(PAC)为无机高分子絮凝剂,比较这2种不同类型的絮凝剂对埃洛石的絮凝效果。结果表明:以CPAM为絮凝剂时,在CPAM用量为7 mg/L、搅拌转速为500 r/min、搅拌时间为2min、沉降时间为10 min时,絮凝效果最好,上清液浊度为15.64 NTU;以PAC为絮凝剂时,在PAC用量为20 mg/L、搅拌转速为500 r/min、搅拌时间为3 min、沉降时间为40 min时,絮凝效果最好,上清液浊度为55.01 NTU。Zeta电位测试结果表明:在试验pH范围内,埃洛石表面电位均为负值;添加PAC后,埃洛石表面Zeta电位负值小幅提高;添加CPAM后,pH4.1时,埃洛石表面电位由负转正,pH5.5后,埃洛石表面Zeta电位较未添加CPAM时负值小幅提高。与PAC相比,CPAM絮凝沉降埃洛石所需药剂用量少,沉降速度快,沉降效率高,受pH影响小,CPAM发生絮凝作用时产生的絮团体积大;埃洛石外管壁上硅氧四面体层带负电,与CPAM中带正电荷的—N+(CH_3)_3基团发生静电吸引,降低了埃洛石表面的Zeta电位绝对值,压缩了表面的双电层,并且CPAM分子可以同时连接多个埃洛石纳米管,发生架桥作用,形成的链条缠绕成网,对溶液中的埃洛石微粒进行网捕卷扫,从而形成比PAC发生絮凝作用时更大的絮团沉淀。     

煤泥水絮凝沉降效果影响因素研究

通过综合流场环境因素,研究了凝聚剂和絮凝剂的药剂用量、流场类型、流场能量输入和药剂作用时间对煤泥水絮凝沉降效果的影响,确定出煤泥水絮凝沉降的最优条件。试验结果表明:影响煤泥水絮凝沉降效果的因素由大到小依次为流场类型流场能量输入药剂用量药剂作用时间;流场类型和流场能量输入是决定煤泥水沉降效果最关键的因素;径流式流场比轴流式流场、混流式流场更有利于煤泥水絮凝沉降,当径流式叶轮转速为400 r/min时,煤泥水絮凝沉降效果相对最好。     

磁场辅助高泥化煤泥水沉降的研究

针对煤炭洗选加工过程中高泥化煤泥水的沉降澄清问题,以上湾选煤厂高泥化煤泥水为研究对象,对其进行了自然沉降试验、单一药剂沉降试验和药剂联用沉降试验,并研究了磁化预处理对该煤泥水沉降澄清效果的影响。研究结果表明:自然沉降无法使该煤泥水得到有效沉降,沉降时间为8 h时,上清液浊度仍然较大;无论是凝聚剂还是絮凝剂,单一药剂均不能使该煤泥水达到理想的沉降效果;将凝聚剂与絮凝剂联合使用可取得较好的沉降澄清效果,但存在药剂用量大、处理成本高和环境污染问题;磁化预处理对该高泥化煤泥水的沉降澄清具有促进作用,经磁化预处理后,煤泥水上清液浊度有明显改善,且在磁场强度为0.3 T、磁化时间为5 min的条件下沉降澄清效果最佳。     

高岭土污水的磁絮凝沉降和影响因素研究

为了增加煤泥水内絮团的沉降动力,以质量分数为4%的高岭土污水模拟煤泥水,以球磨后的粉煤灰磁珠作为磁种,并分别以PAM、CaCl2作为絮凝剂和凝聚剂,对其进行磁絮凝沉降处理;通过试验研究磁场强度、磁种用量和磁种粒径三个因素对磁絮凝沉降效果的影响规律,并确定磁絮凝沉降的最佳试验条件。试验结果表明:磁场强度、磁种用量、磁种粒径三个因素均对磁絮凝沉降效果具有显著影响;在PAM用量为0. 035 g/L、CaCl2用量为0. 003 mol/L、磁场强度为196 m T、磁种粒径为10. 66μm、磁种用量为2 g的条件下,高岭土污水的磁絮凝沉降效果最佳,磁絮团沉降速率为2. 675 cm/s,尾泥高度为2. 95 cm,上清液透光率达到93%。     

pH值对煤泥水沉降效果影响的试验研究

以煤泥水为研究对象,以分子量不小于300万的聚丙烯酰胺(阴离子)为单一絮凝剂,以沉降试验为主要研究方法,将干煤泥配置成质量浓度为33 g/L的煤泥水,加入等量的0.2%絮凝剂,通过测定沉积层高度和上清液浊度,判断不同pH值对煤泥水絮凝沉降效果的影响。结果表明,pH值对煤泥水沉降效果的影响规律是一致的,在添加等量絮凝剂的条件下,碱性条件下比酸性条件下的煤泥水絮凝沉降效果好。通过测定上清液的浊度值,当煤泥水pH=8.5时,浊度值最小。     

在絮凝剂选择中为获得有效固液分离所需混合能的重要性

在絮凝剂用量固定时，达到最大固液分离的效率决定于絮凝剂溶液与悬浮液的混合程度。在低混合程度时，由于絮凝剂分子分散不好，固液分离效率低。在过高混合程度时，絮团发生擦洗，从而降低固液分离效率。在沉降速度相近时，絮团经破碎后，沉积物的体积可降低，上清液的澄清度可提高。在不同混合程度下，UMA絮凝剂比标准絮凝剂要好。这是由于UMA絮凝剂分子容易分散在悬浮液中，形成的絮团强度较大。但是，用絮团密度的差别不能解释固液分离指标的不同。提出了建立“絮凝剂正在混合”概念的证据，用它可以解释絮凝剂出现过量时出现固液分离效果不好的现象。     

剪切环境下某铅锌尾矿絮团演化过程及絮团表征

某铅锌矿山对尾矿颗粒絮团强度有一定要求,为了研究如何表征并增大絮团强度,考察了絮凝剂的种类和用量、搅拌时间、搅拌速度以及单位矿浆输入能量等剪切环境因素对某铅锌尾矿剪切絮凝沉降的影响,进行了相应的絮凝沉降试验、颗粒录影显微技术(ParticleView V19)实时监测以及显微镜絮团图像分析,并讨论了絮凝机理,旨在揭示絮体形成过程与絮凝效果的关系。结果表明:对某铅锌尾矿的絮凝作用:阳离子聚丙烯酰胺>阴离子聚丙烯酰胺>阳离子醚化淀粉,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)最佳用量值为200 g/t,加入表面电荷相反的PAM,能使颗粒表面动电位降低而凝聚,当絮凝剂过量时,会使得整个体系变为带正电荷。由于正电荷间的互斥作用,絮凝体再次分散,发生再稳现象,从而使絮凝效果减弱。搅拌时间、搅拌速度、单位矿浆输入能量对某铅锌尾矿的剪切絮凝行为的影响很大;搅拌时间关系着絮团的成长破碎程度;搅拌强度的大小影响着絮团所受剪切强度,搅拌强度越大,絮团最终形成稳态的抗剪切强度越高,形貌越规则;单位矿浆输入能量存在一个极限值,超过极限值时,絮团形成与破碎达到了一个相对平衡的稳态,絮团能够在此搅拌体系下稳定存在。     

新型高分子絮凝剂在赤泥沉降中的应用实验研究

将实验合成的系列新型高分子絮凝剂及厂家使用的絮凝剂对赤泥进行沉降实验，结果表明：合成产品中HH1处理赤泥具有用量小，不清液浊度低，絮团小，结实耐剪切，二次搅拌对上清液浊度影响较小等优点。     

煤泥絮体特征参数提取及其动态变化规律

针对煤泥絮体图像处理时存在的模糊絮体识别困难问题,提出一种基于絮体清晰度自动剔除模糊絮体提取絮体特征参数的方法。对比常规阈值分割法和应用图像处理软件手动处理法得出,该方法可快速、准确提取絮体特征参数。通过试验,研究了不同搅拌转速和不同絮凝剂用量下煤泥絮体特征参数随絮凝过程的动态变化规律。结果表明:煤泥水絮凝过程可以分为三个阶段,即絮体快速长大阶段、破碎阶段及动态平衡阶段;搅拌转速越大,絮体快速长大阶段用时越短,平衡阶段对应的絮体当量直径均值越小;在絮凝剂用量为3 mg/L时,搅拌转速为152 r/min条件下形成的煤泥絮体分形维数最小(1.89±0.01),搅拌转速为217 r/min条件下形成絮体分形维数最大(2.17±0.03);在搅拌转速为152 r/min时,随着絮凝剂用量增大,煤泥絮体当量直径均值在絮凝剂用量为4 mg/L时达到最大值,煤泥絮体分形维数值由1.81±0.01增大到2.01±0.03。     

煤泥絮凝过程聚并-破碎效率研究

为了揭示流体剪切对微细煤泥絮凝过程破碎-聚并效率的影响规律，在不同剪切速率和搅拌桨离地高度条件下进行煤泥絮凝试验，并采用聚焦光束反射测量仪实时测定絮凝过程中絮团尺寸变化情况，以絮团平均粒径增长率间接反映絮凝过程聚并-破碎效率。研究结果表明：絮团平均粒径增长率可以反映煤泥颗粒絮凝过程的聚并-破碎效率，依据增长率的变化情况，煤泥絮凝过程可分为聚并阶段、破碎阶段和亚稳定阶段|剪切速率对煤泥絮凝行为有显著影响，在G＜35.89s-1时增大剪切速率，有利于聚并效率和亚稳定阶段时絮团平均粒径的增加|但过高的剪切速率(G＞53.83s-1)将产生较高的湍流耗散率，使絮团破碎效率增大|搅拌桨离地高度对煤泥的絮凝行为有一定影响，在h/H＜1/3时，适当增加搅拌桨离底高度有益于煤泥颗粒生成更大的絮团。     

不同浓度煤泥水絮凝效果试验研究

针对选煤厂煤泥水难以处理的问题,选用凝聚剂和絮凝剂各2种对潞安屯留矿煤泥水进行絮凝沉降试验,研究了絮凝剂单独使用、凝聚剂和絮凝剂联合使用时药剂用量、煤泥沉降速度和煤泥水浓度的关系。实验结果表明:上清液浊度达到(40±10)NTU时,随着煤泥水浓度的增加,凝聚剂与絮凝剂用量逐渐增大,而煤泥沉降速度则逐渐降低;凝聚剂与絮凝剂的联合使用比单独使用絮凝剂时的沉降效果更好,并可节省絮凝剂的用量。