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%。     

微细蒙脱石疏水聚团沉降试验研究

为了提高高泥化煤泥水的沉降效率,以十六烷基三甲基氯化铵和硅烷偶联剂KH-550作为药剂,研究了药剂添加量、搅拌时间、搅拌速度三个因素对微细蒙脱石颗粒疏水聚团沉降的影响。结果表明,采用十六烷基三甲基氯化铵进行的微细蒙脱石颗粒疏水聚团沉降试验最佳条件是药剂用量120 g/m3,搅拌速度500 r/min,搅拌时间5 min;采用硅烷偶联剂KH-550进行的微细蒙脱石颗粒疏水聚团沉降试验最佳条件是药剂用量80 g/m3,搅拌速度500 r/min,搅拌时间5 min。     

季铵盐与混凝剂复配处理高泥化煤泥水的试验研究

高泥化煤泥水中的微细颗粒含量大、颗粒表面电负性强且易水化,是一种稳定的分散体系,传统的混凝剂处理难以满足生产要求。基于扩展的DLVO理论选用季铵盐1831作为疏水改性剂,对季铵盐与凝聚剂复配处理煤泥水进行了试验研究,采用正交试验法对复配药剂用量进行了优化。试验结果表明,采用单一药剂或混凝剂处理时,药剂用量大且沉降效果不理想;采用季铵盐与混凝剂复配时,大大减少了药剂用量且沉降效果较好。     

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。     

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。     

CPAM离子度对高泥化煤泥水沉降特性的影响研究

为研究不同离子度阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）对高泥化煤泥水的沉降特性与作用机理，使用李家壕选煤厂高泥化煤泥水研究对象，对其进行了粒度粒度组成和矿物组成等性质的研究。运用煤泥水絮凝沉降试验方法研究了CPAM的离子度对高泥化煤泥水沉降速度、澄清区浊度、压缩区厚度以及沉降动力学的影响。测试了煤泥颗粒表面Zeta电位，分析了不同离子度CPAM对煤泥颗粒Zeta电位的影响规律。使用Turbiscan Lab稳定性分析仪对不同离子度条件下的煤泥水稳定性进行了研究。基于煤泥水沉降特性和动力学稳定性分析了CPAM离子度对煤泥水的沉降作用机理。研究结果表明：煤泥水中大量易泥化难沉降的高岭石颗粒和高细颗粒含量是煤泥水难沉降的主要原因。相同用量下，离子度较低时，CPAM对煤泥水的沉降效果较差；离子度高时煤泥水沉降速度较低，压缩区厚度较高，浊度较低；离子度较高时，煤泥水的沉降效果好，其中离子度为30%～60%的CPAM在用量为36 g/m3时，煤泥水的沉降效果最好，沉降速度快、浊度低、压缩区厚度薄。CPAM离子度对煤泥水沉降效果和稳定性有很大的影响。CPAM因其长链上含有带正电的活性基团易与带负电煤泥颗粒表...     

伊利石对煤泥水过滤机制的影响研究

煤泥水中微细粒伊利石的表面的结构及存在的离子使其界面间作用过程十分复杂,而微细伊利石表面易水化,严重影响煤泥脱水。为了研究微细粒伊利石对煤泥水过滤性能的影响,以阳离子表面活性剂1831、阴离子表面活性剂SDBS以及非离子聚丙烯酰胺NPAM为助滤剂,进行含伊利石煤泥水的过滤试验;并借助Materials Studio 8.0软件,通过分子动力学模拟(MD)从微观角度研究了微细伊利石表面对1831、NPAM、SDBS及H_2O的吸附行为,进一步揭示过程中的微观作用机理。研究结果表明:随伊利石质量分数的增加,煤泥水的过滤时间延长和滤饼水分增加,当伊利石质量分数超过8%后,煤泥水的过滤脱水效果急剧恶化;药剂用量小于50 g/t时,1831作用下含伊利石煤泥水的脱水速度的提升和滤饼水分的降低效果最好,NPAM次之,SDBS效果较差;分子动力学模拟得出H_2O在伊利石(001)面聚集效果:SDBS>NPAM>1831,SDBS作用下H_2O在伊利石表面更易聚集形成水化膜。     

高泥化煤泥水沉降特性及凝聚剂作用机理研究

为了掌握无机凝聚剂对高泥化煤泥水沉降性能的影响规律及其作用机理, 进行了凝聚剂用量及凝聚剂与絮凝剂复配使用对煤泥水沉降特性及水质的影响试验, 并分析了凝聚剂在高泥化煤泥水沉降过程中的作用机理。结果表明, 单独使用凝聚剂难以满足高泥化煤泥水沉降处理的目的, 石膏用量为400 g/m³, 与分子质量为1 000万的聚丙烯酰胺5.6 g/m³配合使用时, 初始沉降速度为108.0 cm/min, 上清液透光率为90.6%, 取得较好的沉降效果。添加明矾和无机聚铝铁澄清水硬度小, 使用氯化钙和石膏时, 矿化度较大, Mg²⁺浓度较高; 在pH＝6.3左右, Ca²⁺主要通过静电吸附在煤泥微颗粒表面, Al³⁺、Fe³⁺除静电吸附外, 还可能存在羟基络合吸附。     

疏水性微细矿粒在水中的沉降速度

微细矿粒表面性质对其在水中的沉降有重要的影响,通过理论分析与计算,得出了包含表面性质因素的颗粒沉降的介质阻力公式和沉降末速公式。试验测定了疏水前后的单颗粒和粒群在水中的沉降速度。结果表明,矿粒表面疏水化后,在水中的自由沉降速度和干涉沉降速度均上升,这与理论分析结果相一致。     

基于EDLVO理论高泥化煤泥水沉降试验研究

为解决李家壕煤矿选煤厂煤泥水难沉降的问题,用激光粒度分析仪分析了煤泥样品的粒级组成,用X射线粉末衍射仪（XRD）测定了其矿物组成,研究了非离子聚丙烯酰胺（NPAM）对煤泥水的沉降效果的影响,用EDLVO理论计算了颗粒间的相互作用能。结果表明：煤泥颗粒的平均粒径为14.58μm,主要矿物成分为高岭石和石英,煤泥颗粒间的总作用势能大于零,煤泥水的沉降效果较差。添加NPAM可以改善煤泥水的沉降效果,当NPAM添加量为91.83 g/t时,煤泥水初始沉降速度为58.5 cm/min,上清液浊度为21.5 NTU,煤泥颗粒间的总作用势能小于0,颗粒间相互凝聚。     

难沉降煤泥水处理新技术研究现状及发展趋势

针对湿法选煤过程产生大量难沉降高泥化煤泥水的难题,在分析煤泥水难沉降原因及传统煤泥水沉降澄清技术存在问题的基础上,阐述了矿物-硬度法、疏水聚团、外电场辅助、微生物絮凝及磁种絮凝等煤泥水处理新技术研究现状,展望了难沉降煤泥水处理新技术的发展趋势。     

电化学作用对伊利石颗粒凝聚沉降性能的影响

伊利石矿物是煤中主要黏土矿物之一,其遇水易泥化,泥化后形成的微细颗粒黏度大,难于沉降,给煤泥水净化回收带来困难,同时也严重影响洗选作业各环节的正常运行。因此,本文针对伊利石颗粒在水中难沉降的问题,拟采用电化学方法对其进行改性处理,研究电化学作用对伊利石类黏土矿物凝聚沉降行为的影响,探索一种解决易泥化、难沉降煤泥水的处理方法。具体研究过程为:笔者首先用氯化钙电化学体系对其进行了改性处理,并用JS94H型微电泳仪和JC2000B静滴接触角测定仪测试了不同电位梯度电化学条件下改性后伊利石的ζ电位和表面接触角,然后利用EDLVO理论计算了不同电化学条件下伊利石颗粒间的静电作用能、极性作用能和总作用能,最后用沉降试验验证了不同电化学条件下伊利石颗粒的沉降性能。研究结果表明:利用电化学改性伊利石的方法,可以有效降低伊利石颗粒间静电作用能、亲水排斥能和总作用能,进而可以较好地提高伊利石颗粒间的凝聚沉降性能,当电位梯度为2v/cm时,上清液浊度最低为294NTU,是未改性处理的34.46%;在凝聚沉降过程中,伊利石颗粒形成了"边(Edge)-面(Face)"相互吸附的网架构造,导致沉降模式为整体沉降,造成沉降速度较慢,上清液浊度总体偏大。     

淀粉接枝丙烯酰胺与聚丙烯酰胺对高岭土动态絮凝差异的研究

高岭土等黏土矿的存在是煤泥水沉降效果差的主要原因,目前尚未有关于难沉降煤泥水动态絮凝过程的研究。相较于聚丙烯酰胺（PAM）合成单体的毒性,淀粉接枝丙烯酰胺（SAM）合成的单体可降解性好。为此,以高岭土为研究对象,系统对比了SAM与PAM对高岭土动态絮凝过程的影响。首先,考察了不同SAM与PAM用量下的沉降速度和絮凝效果。随后,通过聚焦光束反射测量（FBRM）和颗粒录影显微镜（PVM）技术研究了高岭土悬浮液在SAM和PAM作用下的不同粒级颗粒数量变化。沉降实验和FBRM-PVM测试结果表明,PAM能够形成更多的+100μm大絮团,使得PAM具有更好的沉降效果;SAM形成的絮团更稳定,对细颗粒的絮凝效果更好。最后,通过FBRM获得的数据,基于Smoluchowski模型计算了PAM和SAM作用下高岭土的絮凝动力学参数,发现PAM作用下的絮凝指数明显高于SAM,同时-30μm和30～60μm颗粒数量的动态变化主导了絮凝动力学中絮团的形成过程。总体而言,PAM可以形成更多的、松散的大絮团,有利于高岭土的快速沉降,但对微细颗粒絮凝效果不佳。相较于PAM,SAM独特的多链立体网状结构,有利于微细颗...     

烷基伯胺作用下煤泥水中粘土颗粒聚团特性及机理研究

为探寻烷基伯胺类疏水改性剂作用下煤泥水中粘土颗粒的聚团特性及机理,构建了烷基伯胺阳离子极性头基甲基伯胺阳离子(CH_6N~+),以煤泥水中主要粘土高岭石和蒙脱石为研究对象,采用密度泛函理论计算方法,对甲基伯胺阳离子在不同粘土层面的吸附机理进行了模拟研究,研究结果表明:甲基伯胺阳离子能够在不同粘土颗粒表面发生稳定吸附,在高岭石(001)面、高岭石■面及蒙脱石(001)面较为稳定构型的吸附能分别为-125.385、-140.96、-299.31 kJ/mol;甲基伯胺阳离子在不同粘土层面的吸附机理主要是静电引力和氢键的共同作用,其中起主导作用的是静电引力作用。通过表面润湿性、Zeta电位、聚团观测、吸附量及聚团沉降试验,对十二烷基伯胺(DDA)作用下高岭石和蒙脱石颗粒的聚团特性进行了试验研究,以验证DFT模拟结果,试验结果表明:十二烷基伯胺在粘土颗粒表面吸附可改善粘土颗粒表面疏水性,降低颗粒表面电负性,促进颗粒形成疏水聚团,进而加速粘土颗粒的聚团沉降。     

微细煤与高岭石颗粒间的分子动力学模拟研究

掌握煤泥水中多组分微细颗粒间复杂的相互作用机制是解决煤泥聚团沉降、选择性分选及脱水困难的重要基础。为了探寻煤泥水中微细颗粒界面间微观作用机制,以煤泥水中主要微细颗粒煤和高岭石为研究对象,采用分子动力学(MD,Molecular Dynamics)方法对水溶液中微细煤与高岭石颗粒间相互作用进行了模拟研究,模拟计算了高岭石颗粒界面处煤大分子空间平衡构型、原子浓度分布曲线及水分子自扩散系数、原子间径向分布函数的影响。MD模拟结果表明:煤大分子在高岭石(001)面及■面吸附动力学平衡后,能够排开周围水分子与高岭石表面发生了稳定吸附作用,同时煤大分子中的部分苯环结构近似平行于高岭石表面,即苯环结构与高岭石不同表面间都存在较强的静电引力作用;煤大分子中的含氧官能团能够与高岭石不同表面形成氢键,但氢键在煤大分子与高岭石表面间相互作用中所提供的贡献非常小;存在水分子竞争吸附的情况下,煤大分子更容易与高岭石■面发生稳定吸附。为验证分子动力学模拟结果的正确性,采用扫描电子显微镜(SEM)对不同粒度级的煤与高岭石颗粒间微观作用进行观测分析,结果表明:在水溶液环境中,微细煤与高岭石颗粒间能够发生相互吸引作用,使得两者吸附在一起难以分开。水溶液中微细煤与高岭石颗粒间的微观作用机理主要是煤中含氧官能团与高岭石表面形成的氢键作用及煤中苯环与高岭石表面间的静电引力作用,其中以苯环与高岭石表面间的静电引力作用为主导。     

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。     

疏水引力在煤泥浮选过程中的作用机理及应用

为了分析疏水引力在煤泥浮选过程中的作用机理,将-0.074mm的不同密度细粒煤泥混入粗粒煤泥中进行浮选试验,研究不同密度细粒煤泥对可燃体回收率的影响;进行了EDLVO理论计算,分析各作用能的作用效果和疏水引力的成因。结果表明:1.3～1.4 g/cm~3密度级细粒煤泥容易罩盖于粗粒精煤表面疏水部分;水中两个相互接近的疏水表面间的作用以疏水作用为主,疏水引力的产生是由于水中疏水表面相互接近到一定距离时自发形成了纳米气泡桥;浮选调浆的强度应适中,在破坏煤泥颗粒间疏水引力的同时而不破坏煤泥与气泡的附着。     

不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒的絮凝特性研究

为研究不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒絮凝沉降特性及作用机理,开展了不同类型聚丙烯酰胺作用下微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降试验研究,考察了药剂种类及用量、pH值、矿浆浓度、动能输入等对微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降特性的影响规律。结果表明：不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒沉降特性的影响规律为：阳离子型＞非离子型＞阴离子型|非离子型在800万时效果较好,阴离子型和阳离子型均在1200万时效果较好。当阳离子型用量为300g/t、溶液pH=5、矿浆浓度40g/L时沉降产率高达99.4%,浊度值为8.070。聚丙烯酰胺与微细石英颗粒之间的作用方式主要是“电性中和”、“吸附架桥连接”和“网捕作用”。     

不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒的絮凝特性研究

为研究不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒絮凝沉降特性及作用机理，开展了不同类型聚丙烯酰胺作用下微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降试验研究，考察了药剂种类及用量、pH值、矿浆浓度、动能输入等对微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降特性的影响规律。结果表明：不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒沉降特性的影响规律为：阳离子型＞非离子型＞阴离子型|非离子型在800万时效果较好，阴离子型和阳离子型均在1200万时效果较好。当阳离子型用量为300g/t、溶液pH=5、矿浆浓度40g/L时沉降产率高达99.4%，浊度值为8.070。聚丙烯酰胺与微细石英颗粒之间的作用方式主要是“电性中和”、“吸附架桥连接”和“网捕作用”。     

微细煤泥颗粒表面金属离子吸附机理研究现状及发展趋势

为了实现煤泥水的高效处理和药剂的合理选择,在对煤泥水中金属离子来源和存在形式论述的基础上,对微细煤泥颗粒表面金属离子吸附的基础理论、研究方法、吸附机理、吸附动力学进行了系统分析。