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。     

尾矿絮体结构的分形特征及其沉降速度研究

絮凝沉降广泛存在于尾矿处置的各个工艺环节,实现尾矿絮凝沉降速度的精确测算对于指导尾矿充填及地表堆存等工程问题具有重要的现实意义。本文借助分形理论研究了尾矿絮凝体的结构特征,建立了絮凝体几何尺寸与颗粒粒径、分形维数之间的数学关系,综合分析了浮力效应、回流效应以及黏滞效应对絮凝体沉降的影响作用,最终构建了沉降速度的测算模型。开展尾矿絮凝沉降试验,同时利用聚焦光束反射测量(FBRM)技术对絮凝体几何形态的变化进行观测,并根据实测数据对沉降速度测算模型进行了验证分析。结果显示：絮凝体沉降速度随其等效粒径增大而增大,可划分为加速沉降、匀速沉降、压密沉降3个阶段;试验尾矿絮凝体的粒径为140～350μm,当分形维数取2.25时,沉降速度为1.3～2.0 mm/s,模型计算值与实测值存在较好的相关性,具有一定的实际应用价值。     

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.     

任楼煤矿选煤厂煤泥水絮凝沉降试验研究

针对皖北任楼煤矿选煤厂煤泥水难以絮凝的现状,分析研究了煤泥水性质,并选用不同凝聚剂与絮凝剂进行沉降试验.结果表明:煤泥水中含有较多黏土类矿物,细粒煤泥含量高,采用质量浓度为200 g/m3石膏,15 g/m3聚丙烯酰胺的联合加药制度,对质量浓度为90 g/L的煤泥水有显著沉降效果,初始沉降速度可达7.8 cm/min.     

阳离子型聚丙烯酰胺的絮凝性能研究

为了探究阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)对煤泥水的絮凝性能,选取特性粘数不同的3种CPAM分别对张集和新庄孜选煤厂的煤泥水进行了絮凝试验.研究了特性粘数、药剂用量、煤泥水性质以及煤泥水pH值对CPAM絮凝效果的影响,并将CPAM与工业阴离子型聚丙烯酰胺进行了对比试验.试验结果表明,CPAM在特性粘数为634 ml/g和pH值为5时絮凝效果最佳,最佳药剂用量为10 g/m3,CPAM对处理粒度细和灰分高的难处理煤泥水效果更为显著,优于工业阴离子型聚丙烯酰胺.     

搅拌流场对微细粒赤铁矿絮凝体特性的影响

微细粒矿物因为粒度较细使用常规的选别方法很难达到预期的分选效果,尤其是赤铁矿,赤铁矿由于其堪布粒度细,成分复杂成为世界公认的难选矿物之一。絮凝是解决矿物选别粒度的最直接的方法。本文以河北某铁选矿厂重选精矿为原矿样制取超纯赤铁矿,并对超纯赤铁矿样进行化学多元素分析,由结果可知赤铁矿纯矿物的的全铁品位为68.94%,纯度可达98.49%。以制取的超纯赤铁矿为研究对象,研究了不同搅拌槽形状、搅拌速度、作用时间以及轴向距离对絮凝体粒径和分形维数的影响,并通过计算絮凝体的强度和孔隙率说明絮凝体的特性。结果表明:搅拌槽形状为方形时,在搅拌转速为900 r/min,作用时间为3.5 min,轴向距离为2 cm的条件下能够得到絮凝体的粒径为35.44μm,分形维数为1.6589,絮凝体强度为1118.84 Pa/mm~2,孔隙率为51.70%。所得絮凝体密实程度较高,强度较好,为以后絮凝工艺的更深入研究提供了有力的依据。     

煤的孔隙结构分形定量研究

煤是一种具有复杂孔隙结构的物质，难以用传统的欧几里德理论予以描述。分析用压汞法测出的煤中不同孔径段的比孔容资料，发现最小孔半径在６５￣８７ｎｍ的大孔和中孔具有分形特点，可以用分形维数定量表征煤的孔隙特征。分形维数能反映组成煤的煤岩组分的复杂程度和煤结构遭受破坏的严重程度。在煤的变质系列中，中变质程度烟煤的分形维数最大。     

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。     

选煤厂煤泥水絮凝沉降研究

根据所选煤泥水的特性,实验研究了不同p H值、3种不同类型的絮凝剂、不同的搅拌速度及不同的搅拌时间下的煤泥水沉降效果。3种絮凝剂沉降实验的对比确定了PHP最适宜作为处理该煤泥水的絮凝剂。     

煤截割粒度分布规律的分形特征

为寻找煤粒度的分布规律,根据分形理论建立了煤粒度分布的分形表达式,以此为基础,在不同截割条件下进行试验研究,并与威布尔分布作比较,寻找煤破碎特性指数、破碎程度参数、分形维数与影响参数的关系.试验分为3部分：首先,对不同结构参数的截齿、滚筒进行截割试验,根据试验结果对比2种分布函数对煤粒度分布表达的合适性,并对参数间的关系进行探讨;其次,对不同抗压强度(1.43,1.97,2.48 MPa)的模拟煤进行截割试验,寻找2种分布函数与煤抗压强度的关系;最后,通过变化截割运动参数,研究切屑厚度对煤粒度分布的影响及各参数与切屑厚度的关系.研究结果表明：威布尔分布、分形分布均可表示煤粒度的分布规律,但威布尔分布中的煤破碎特性指数、破碎程度参数不能正确反应煤的破碎程度以及与各截割参数间的关系;而分形分布的分形维数可以正确表达煤的破碎程度,并与煤抗压强度、切屑厚度呈线性关系.     

煤粉的分形特征及其对水煤浆级配的影响

为进一步研究分形理论与煤粉粒度级配的相关性,运用分形理论分析了张家峁煤矿水煤浆厂不同粒度煤粉的粒径分布特性,利用激光粒度分析仪测试不同中位径煤粉的粒径分布曲线,通过作图计算发现lnyV(r)-lnr有很好的线性关系,呈现分形特征,分形维数在2.3以下。对水煤浆级配的两种经典模型Alfred模型、Rosin-Rammler模型进行分形分析,分形维数在2.5以上。将中位径为6μm的煤粉样品分别与中位径29μm和90μm的煤粉等比例级配,其结果分形维数也都在2.5以上,高于未级配煤粉分形维数,因此分形维数是级配的特征参数。级配过程提高了煤粉的分形维数,通过测定煤粉的分形维数可评判级配的好坏,以及粒度分布是否接近理论模型。     

中梁山南矿构造煤吸附孔分形特征

采集华蓥山煤田中梁山南矿9个有代表性的煤层样品进行低温氮吸附实验,分析构造煤吸附孔分形特征及分形维数与气体吸附能力的关系。低温氮吸附、解吸曲线表明不同变形序列构造煤在相对压力0.5~1.0范围内吸附特征各异。在此基础上,运用分形FHH方法得到构造煤分形维数D。研究表明：分形维数D可以表征构造煤吸附孔孔径结构和孔表面的变化关系;分形维数越高,微孔含量越多,孔表面越不规则,孔隙结构非均质性愈强;分形维数大小可反映煤的吸附能力,分形维数增高,吸附能力增强。因此,由构造变形增强引起的高分形维数和复杂的孔隙结构显示出更高的吸附能力。     

含瓦斯煤岩剪切破断过程中裂纹演化及其分形特征

利用自主研发的含瓦斯煤岩细观剪切试验装置,开展了含瓦斯煤岩细观剪切试验,研究了煤岩剪切破断面裂纹的开裂扩展演化规律,并基于分形理论,分析了剪切破断面裂纹分布的分形特征。研究结果表明：含瓦斯煤岩剪切破断面裂纹的演化过程经历了5个阶段,即裂纹起裂、裂纹稳定扩展、裂纹非稳定扩展、剪切破断及裂纹摩擦阶段;含瓦斯煤岩剪切破断不同阶段的裂纹分布符合分形特征,且随着剪切应力水平的提高,含瓦斯煤岩剪切面裂纹分布的分形维数呈现上升趋势,通过剪切面裂纹的分形维数可定量描述含瓦斯煤岩随剪切应力状态变化的裂纹演化特征。     

Fractal characteristics of electric properties of coal

In the light of fractal geometry theory, the characteristics of coal＇s electric parameters （including dielectric constant, alternating conductivity, dielectric loss angle tangent and electric polarization constant） were studied by using literature data. The results are shown that the electrical properties of coal have fractal characteristic. The fractal dimensions of dielectric, alternating conductivity, dielectric loss angle tangent were obtained, and are relative to the content of pyrite sulfur, heat and ash content of coal.     

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%。     

煤粉颗粒粒度分形分析

采用英国Malvem公司的MAM5004型激光粒度分析仪测定了合山、晋城各4种不同粒径煤样的粒度分布．采用美国LECO公司的MAC-500型工业分析仪分别测得各煤样的固定碳及挥发分含量．根据实验数据研究了煤粉颗粒的分形特征及其煤粉粒度分布分形维数与其固定碳及挥发分含量的关系，提出了基于考虑能量、环境、安全的煤粉燃烧锅炉的煤粉经济细度新概念．煤粉的分形维数可以反映煤粉的物理结构特性，并提供反映煤粉燃烧特性与炉内的燃烧状况的信息．煤粉颗粒的分形维数愈大，细度愈小，愈均匀，煤粉燃烧性能愈好，超细化煤粉燃烧技术是一种极具潜力的煤粉洁净高效燃烧新技术．     

Fractal analysis of the hierarchic structure of fossil coal surface

The fractal analysis is described as method of studying images of surface of fossil coal, one of the natural sorbent, with the aim of determining its structural surface heterogeneity. The deformation effect as a reduction in the dimensions of heterogeneity boundaries is considered. It is shown that the theory of nonequilibrium dynamic systems permits to assess a formation level of heterogeneities involved into a sorbent composition by means of the Hurst factor. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 3, pp. 14–24, May–June, 2008.     

煤泥制备聚硅酸铝铁的条件试验研究

提出了用煤泥制备无机高分子絮凝剂聚硅酸铝铁的新方法.以浸出率为考察指标,研究了焙烧温度、碱(Na2CO3)煤比、酸种类及用量等影响煤泥制备聚硅酸铝铁的具体工艺条件.试验结果表明,当最佳焙烧温度为900℃、最佳碱煤比为0.8、硫酸与碱的质量比为2.6时浸出率最高.并用调制后pH值为1.5的絮凝剂和原液分别对模拟煤泥水进行了絮凝性能试验,最终得到当pH值为1.5,药剂与煤泥水的用量比为1:500时达到最佳絮凝效果.     

煤的分形维数及其对瓦斯吸附的影响

为了从分形的角度研究煤体性质对瓦斯吸附的影响,采用高压容量法测试了8种煤样的瓦斯吸附能力,并根据Langmuir方程拟合得到了表征煤样吸附能力的参数Langmuir体积和Langmuir压力。同时,根据液氮吸附实验,利用分形理论计算得到了煤样的分形维数,并研究了分形维数对瓦斯吸附的影响。研究结果表明：煤样在不同压力段时具有不同的吸附特性,因此具有不同的分形维数D1和D2。D1和D2对瓦斯吸附的影响作用不同,随着D1的增大,煤体吸附瓦斯的能力增强,而随着D2的增大,煤体吸附瓦斯的能力减弱,而且,D1对吸附能力的影响作用比D2强。随着D1的增大,Langmuir压力逐渐减小,煤样在低压段的吸附能力增强,煤体更容易吸附瓦斯,而D2对Langmuir压力无显著影响。