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。     

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。     

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。     

煤泥水絮凝过程絮体颗粒的分形特征研究

为研究煤泥水絮凝过程絮体颗粒的分布特征,根据分形理论建立了絮体粒度分布的分形表达式。研究发现在双对数坐标下,絮体颗粒的累积分布函数与粒径之间呈直线关系,表明絮体的粒度分布具有分形特征;絮体的粒度分形维数可定量评价絮凝过程中絮体颗粒的分布特征;粒度分形维数D和平均粒径Dave之间是负相关的关系,且各粒级含量对其影响较大,粒级范围相同时,细粒级所占的比例越大,对应的粒度分形维数越大。     

煤泥水絮凝用微生物的作用机理及分析

本文从微生物特性、絮凝效果等方面论述了微生物多粘芽孢杆菌用于煤炭洗选加工过程以及煤泥水净化过程试验的研究,探讨使用此类可生物降解的高分子聚合物作为煤泥水絮凝剂的优势。     

煤泥水在反向流化床中的絮凝沉降研究

絮凝流场对煤泥水絮凝沉降效率有重要影响。流化床在床层中有丰富的流化颗粒诱导的微涡旋,有望为煤泥水的高效絮凝沉降提供一种新的解决方案。在优化的药剂制度下,利用反式流化床分别进行了单级流化和两级流化絮凝沉降试验,以絮凝体大小、分形维数和溢流水浊度为指标,分析了流化床的速度梯度G和停留时间T等动力学参数对絮凝效果的影响。结果表明,以3 mm保利龙小球为充填介质的单级流化,表观流速为2.75 cm/s、初始充填高度为16 cm时可获得平均粒径约0.35 mm的致密絮体,溢流浊度为4.8 NTU,效果最好;在流化床中充填8 cm高的3 mm保利龙小球和16 cm高的5 mm PP球组成的两级流化床可得到直径大于0.5 mm的均匀致密絮体。研究结果表明,流化床的表观速度决定着床层中流体的流动状态,进而对絮凝效果起决定性作用。G和GT值与絮凝效果没有明确的相关性,但GT值与絮体的分形维度近正相关。合理配置的两级流化床能够提供速度梯度递减、涡旋尺度递增的水力学条件,与絮体成长过程需求相吻合,可以获得粒度达到523 mm,溢流浊度3.5 NTU,分形维数1.91的絮体,优于搅拌流场絮凝。     

煤炭生物絮凝工艺条件的优化试验

选择具有较高絮凝活性,对煤泥水具有较好絮凝效果的酵母菌作为生物絮凝剂产生菌,采用正交试验,进行了煤炭生物絮凝工艺条件的优化试验,获得了最佳的工艺条件组合.     

气流床煤气化水系统中絮凝物的絮凝及分形特性

以气流床煤气化细渣与超纯水配制的悬浊液为煤气化黑水的模拟水样,借助工业絮凝剂研究了细渣的絮凝过程。考察了絮凝剂添加量、水样pH值、絮凝时间、搅拌时间等条件对絮凝效果的影响规律。通过热台显微镜观测了悬浮物在水溶液中的絮凝过程,引入分形理论对絮凝物絮凝过程图像进行分析,结合悬浮物浓度测试,揭示分形维数变化所表征的絮凝效果。实验结果表明絮凝体分形维数与絮凝后悬浮物浓度呈现负相关性,即分形维数越大,絮凝后的悬浮物浓度越小;絮凝物的分形维数随絮凝时间增加先增大后减小;絮凝体分形维数和絮凝体球度、角度之间存在指数关系,且相关性较大,分形维数会随絮凝体的角度增加而增大;絮凝体分形维数指标可用于絮凝物絮凝过程的研究。     

煤炭微生物絮凝技术的研究进展

结合国内外微生物絮凝剂及其产生菌的研究概况,分析了微生物絮凝剂的化学组成和属性,探讨了微生物絮凝机理,对国内外煤炭微生物絮凝技术的研究进展进行了评述。重点针对煤泥水絮凝,具体分析了单一菌种微生物絮凝剂、复合型生物絮凝剂、微生物絮凝剂与非生物絮凝剂复配等对煤泥水的絮凝效果,并根据目前研究中存在的问题指出今后需要研究的方向。     

煤泥絮体颗粒粒径分布规律研究

为研究煤泥水絮凝过程中絮体粒径分布规律,建立了煤泥絮体尺寸测量系统,应用图像处理技术处理絮体图像,统计分析不同搅拌历时下絮体的粒径分布规律。结果表明:煤泥水絮凝过程中絮体的粒径分布不遵循经验分布幂函数分布,而是符合分形分布和G-S分布函数分布,其拟合R2均大于0.96;当絮凝过程相对稳定时,R-R分布和对数正态分布也可以表征絮体颗粒的粒径分布,其拟合R2值分别高达0.99和0.97。     

微细粒赤铁矿絮凝体物理特性表征研究

在选矿工业中,絮凝已经被广泛地应用于浮选前微细粒矿石的处理。通过絮凝作用形成絮凝体的性质与实际矿石存在较大差异,基于絮凝分形理论以及欧几里得几何理论对微细粒赤铁矿絮凝体粒径分布、沉速、密度、孔隙率、强度以及分形维数等物理特性进行了表征试验研究,为赤铁矿絮凝体的研究提供理论基础。     

基于分形维数分析剪切力场对超净煤分选的作用

针对目前物理法制超净煤工艺中絮团形成过程动力学指标和絮团形态学变化与超净煤分选效果之间关系研究的不足,应用分形维数分析了剪切力场中絮团形态和粒径的非线性变化并解释了其与超净煤分选效果之间的关系。通过量纲分析法,确立絮团分形维数与搅拌速度的函数关系;通过二维分形维数的研究,描述和表征颗粒群体的整体性和平均性;通过絮团多重分形图谱的研究,揭示絮团分形变化的动力学过程。进而确立絮团生成动力学过程中的控制指标,以期为超净煤制备过程中的工艺操作提供科学依据,为实际工程应用提供适当的控制参数的指导。研究表明,机械搅拌速度为2 000 r/min时,絮团的二维分形维数有最大值1.762,此时絮团具有密实的结构和合适的粒径;多重分形图谱特征参数f(α_(max))具有最大值0.796,此时絮团粒径最大,数量最多。故此时分选出的超净煤有最高产率84.314%,最低灰分0.831%。     

煤泥水压滤滤饼孔隙结构特征研究

滤饼的孔隙结构是影响煤泥水过滤效果的关键因素,但煤泥滤饼孔隙结构测量中存在滤饼结构易损坏和煤颗粒与孔隙难区分的难题。为了深入研究煤泥水压滤滤饼孔隙结构特征,建立了煤泥滤饼固化装置与方法,利用偏光显微镜研究了入料中-0.074 mm粒级含量、过滤压力对煤泥滤饼孔隙结构的影响。结果表明:随着入料中-0.074 mm粒级含量增加,滤饼孔径、孔面积和孔隙率降低速率变缓,孔隙孔径分布范围变窄,孔隙构成中的小孔径孔隙所占比例增加,孔隙截面边界分形维数变大,滤饼孔隙截面边界更曲折,孔隙结构更复杂;煤泥水过滤压力增加主要压缩滤饼中的大孔径孔隙,过滤压力越大,滤饼孔隙压缩越严重,滤饼孔隙率越低,孔隙截面边界分形维数越大,滤饼孔隙边界越曲折,孔隙结构越复杂。     

基于絮凝动力学的煤泥水絮凝过程及其研究方法综述

煤泥水的絮凝沉降是煤炭湿法洗选工艺的重要操作单元。分析和优化絮凝过程,提高絮凝效率,对提高选煤生产效率有重要意义。本文从絮凝动力学的角度,综述了煤泥水中悬浮颗粒的性质、药剂制度和流体运动对絮凝过程的碰撞频率、碰撞效率和破碎效率的影响,总结了絮凝药剂促进细颗粒絮凝的化学作用机制和湍流涡旋尺度调控对提高絮凝效率的物理作用机制;综述了从絮凝动力学角度研究煤泥水絮凝过程的方法,比较了计算流体力学(CFD)、群体平衡模型(PBM)和离散元(DEM)等方法应用于煤泥颗粒间作用力、絮凝流场和煤泥絮凝动态过程研究的优缺点。通过比较分析认为,CFD-DEM耦合方法特别适用于多组分、多粒度的煤泥水体系,是研究煤泥水絮凝的理想方法。     

高泥化煤泥水的性质及其沉降特性

采用X射线衍射和筛分试验对某选煤厂的煤泥水进行了性质分析,并通过试验确定其自然沉降和絮凝沉降的特性,探讨煤泥水性质和絮凝剂对沉降特性的影响机制。结果表明：试验样品含有大量黏土类矿物,这些矿物在水中分解为极细的颗粒,使煤泥水系统形成复杂的多分散悬浮体系--高泥化煤泥水;受黏土矿物的影响,煤泥水的浓度越高,沉降速度越慢,压实层密度越小;絮凝剂的表面性质对悬浮颗粒具有选择性,淀粉改性的聚丙烯酰胺对黏土矿物无效,但可以使煤颗粒聚沉形成较为密实的沉淀层,而PAM-ASG903可同时聚沉黏土矿物和煤,但压实层密度较小。     

渐变格栅式煤泥絮凝装置设计及应用研究

絮凝过程中絮体的成长对水力条件有动态的需求。根据自保守混凝动力学理论,提出了渐变格栅式絮凝装置的设计方法,并以300s-1为初始速度梯度,设计和加工了实体装置。在优化的药剂制度下,使用该装置在不同进料流量下进行了煤泥水的絮凝沉降试验,结果表明,2.28L/min时絮体的粒径(0.98mm)和上清液的浊度(18NTU)均为最佳,该流量和设计时取值2.4L/min接近,表明设计方法合理可靠。与直管絮凝和量筒翻转絮凝沉降试验相比,渐变格栅式絮凝装置絮凝沉降后煤泥水上清液浊度可降低12NTU,表明该装置中逐步降低的水力速度梯度在絮凝煤泥水时符合絮凝动力学要求,具备优势。     

双浮子磁致伸缩传感器在洗煤污水处理系统中的应用

煤炭行业的洗煤废水、选煤厂的煤泥水及燃煤厂的地面冲洗废水都是水与细煤粉的混合物,使用絮凝法处理以后,可以实现煤泥和洗煤污水的分层。文章主要介绍如何利用自动化技术对分层后的洗煤废水和煤泥自动分离,以实现煤泥和洗煤污水的回收利用,降低煤炭生产成本,减轻工人的劳动强度。     

凝聚剂与絮凝剂在司马矿选煤厂煤泥水处理中的应用

从煤泥水的性质出发,探讨了煤泥水中颗粒凝聚和絮凝机理,研究出凝聚剂和絮凝剂合理的加药顺序及最佳药剂量配比,达到了加速煤泥水在浓缩机中的沉降、降低溢流浓度和实现洗水闭路循环之目的.