钾离子抑制蒙脱石水化膨胀的试验研究

蒙脱石是影响煤泥水沉降性能的主要因素,为了研究钾离子对蒙脱石水化膨胀的抑制性能,进行蒙脱石的静沉降试验和压滤试验。蒙脱石在去离子水溶液中体积膨胀为原干粉体积的2.3倍,而蒙脱石在0.1 mol/L的钾离子溶液中的体积膨胀仅为原来的1.8倍,且蒙脱石在钾离子溶液中的过滤速度明显快于在去离子水溶液中的过滤速度。钾离子可较好地抑制蒙脱石的水化膨胀,且钾离子对蒙脱石膨胀的抑制性能优于钙离子。钾离子抑制蒙脱石水化膨胀的机理是：钾离子被蒙脱石吸附后,就嵌入晶层间,由于钾离子水化能较低,不容易水化,使晶层间已有的水分子被排出,且晶层间的钾离子的键合作用极大地抑制住了邻近晶层间的膨胀或者分离过程。     

煤泥水中微细高岭石/蒙脱石颗粒表面水化分子动力学模拟研究

煤泥颗粒界面水化是煤泥水难以沉降脱水的主要原因,采用分子动力学模拟研究了煤泥水中主要微细黏土矿物颗粒高岭石及蒙脱石颗粒界面水化分子动力学特性,模拟计算了矿物颗粒界面水平衡构型、界面原子浓度、水分子扩散系数及金属离子的影响。研究结果表明:水分子能够通过氢键在高岭石及蒙脱石颗粒表面发生水化作用;随水覆盖率(或水分子数)的不断增加,矿物颗粒表面对水分子的束缚力逐渐减小,界面处的氢键作用逐渐减弱,其中水分子在亲水性的高岭石和蒙脱石界面能逐渐形成3个水分子层,总厚度为(8~10)×10-10 m;高岭石(001)面水化程度大于蒙脱石(001)面;二价金属离子对蒙脱石水化的促进作用强于一价金属离子。     

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。     

Li、Na、K基蒙脱石的基因特性与其水化膨胀特性的关系

为了研究 Li,Na,K 基蒙脱石的基因特性对水化膨胀特性的影响,采用氯化锂、氯化钠、氯化钾对离心提纯后的怀俄明型钠基蒙脱石进行改型处理,制备出 Li、Na、K 基蒙脱石样品,并进行了水化膨胀试验,之后采用 ICP、FTIR、XRD、NMR 等方法分析了 Li、Na、K 基蒙脱石的元素含量、官能团种类、水化膨胀状态下层间距变化及水分赋存状态。结果表明,Li 基蒙脱石的羟基伸缩振动峰和羟基弯曲振动峰强度高于 Na 基和 K 基蒙脱石,改型蒙脱石的水化膨胀能力由强到弱排序为：Li 基＞Na 基＞K 基,Li、Na、K 基蒙脱石在水化膨胀状态下均有结合水和自由水 2 种水分,含水量排序为：Li 基＞Na 基＞K 基,水化膨胀后 Li 基蒙脱石的层间距增加最多,K 基蒙脱石的层间距增加最少。研究结论为揭示蒙脱石的结构内水赋存机理和综合利用提供了重要的理论基础。     

蒙脱石水化性能影响因素的探讨

通过不同产地或矿层的膨润土样,经提纯和反复钠化处理,由化学分析得到具有不同四面体和八面体阳离子类质同象置换的5个蒙脱石样品,测验了1克试样在蒸馏水中自由膨润体积——膨润值和粒度分布,分析类质同象置换与样品膨润值和粒度分布的相关性,探讨了膨润值和分散差异的原因。粘土矿物的基本结构单元为硅氧四面体和铝氧八面体,不同结构类型(如1:1型、2:1型等)的矿物具有不同的物化性能。不同产地膨润土中的蒙脱石,具有相同的2:1型结构,它们的性能差异,由蒙脱石含量、层间可交换阳离子性质、数量等方面找原因在国内外均有很多论著。本文通过不同产地或矿层的膨润土样,经提纯和反复钠化处理后,由化学分析得到具有不同四面体和八面体阳离子类质同象置换的5个蒙脱石样品,测试了样品的粒度分布和1克试样在蒸馏水中自由膨润值。试验结果表明,样品的膨润值和粒度分子与蒙脱石晶格类质同象置换有密切的关系,与晶格常数b.有明显的相关性。探讨了膨润值和分散差异的原因。     

层间阳离子对蒙脱石结构与水化膨胀性能的影响

采用系列无机阳离子对提纯后的蒙脱石进行改型实验,在相同实验条件下制备出Li、Na、K、Mg、Ca、Ba等一系列蒙脱石样品.对样品进行了X射线衍射、紫外.可见吸收光谱分析及膨胀容的测试,讨论了层问阳离子电荷、半径对蒙脱石层间水分子层数、层间距和水化膨胀分散性的影响.结果表明蒙脱石层间为2价阳离子时.其水分子层数为两层;层...     

微波辐照改变煤泥水沉降过滤性能的机理

针对高灰、细泥含量高的煤泥水固液分离困难、系统复杂和效果差等问题,采用微波辐照预处理方法优化煤泥水沉降过滤特性。探索了微波辐照前后煤泥水的沉降特性,过滤特性,煤泥颗粒表面电性及粒度分布规律。试验结果表明:微波辐照后,煤泥水沉降特性明显改善,絮凝沉降效果显著,药耗降低,最优方案为微波预处理2 min,PAM用量0.75 m L;煤泥水过滤分离性能显著提高,煤泥比阻明显降低,最大降低54%;过滤脱水效果变好,真空抽滤后的含水率最大下降到15.89%;煤颗粒表面的Zeta电位的绝对值减小,最大降低24%,双电层被压缩,颗粒间总的相互作用势能减小,颗粒发生凝聚,产生颗粒粗大化现象,小于10μm的颗粒减少30%左右,大于74μm的颗粒增加3倍多,有利于煤泥水的沉降。     

深层页岩蒙脱石表面水化抑制机理的分子动力学模拟

井壁失稳是油气勘探开发过程中最为复杂的技术难题之一,黏土矿物水化膨胀是造成井壁失稳的关键因素,其中表面水化因水化势较大而难以去除。本文通过分子动力学模拟探测了无机盐对蒙脱石表面水化的抑制效果,以及浓度、温度和压强对水化抑制效果的影响,揭示了无机盐CaCl₂抑制蒙脱石表面水化的微观机理。研究表明：抑制阳离子通过束缚蒙脱石表面水分子和降低水分子输运传导能力,从而调控水分子侵入蒙脱石表面来实现抑制作用。无机盐抑制表面水化能力依次为CaCl₂>NaCl>MgCl₂>KCl,钙离子易吸附表面水分子形成稳定的外球络合结构。随着CaCl₂浓度增加,钙离子配位数、水化数和水化半径均降低,抑制能力减弱;温度升高和压强降低时,体系中水分子传导输运能力增强、钙离子水化数减小且力学强度降低。     

黏土种类对煤泥水处理的影响

 以煤泥水中常见的三种黏土矿物为对象,通过浮选、沉降、过滤实验研究了不同黏土对煤泥水处理的影响,结果表明：蒙脱石的存在降低了煤泥的可燃体回收率和浮选速率,引起沉降恶化和过滤时间的增长。伊利石的存在主要影响浮选速率,在保证浮选时间的前提下,对可燃体回收率没有影响。高岭石的存在对煤泥水处理影响较小。     

冠山煤矿煤泥水的综合治理

北票煤业有限责任公司冠山煤矿煤泥水为辽西地区较严重的水质污染、大气煤尘颗粒污染源 ,富水外排造成了大量的煤泥流失。经过煤泥水净化治理、过滤消毒、碎干成型 ,有效地改善了生态环境、取得了良好的社会效益和经济效益。     

钾离子溶液洗煤对煤泥压滤的影响分析

煤泥中粘土矿物遇水极易膨胀水化、沉降后使煤泥难以压滤。提出了采用钾离子溶液洗选煤炭方法,并进行了实验研究。结果表明,使用钾离子溶液洗煤后,对蒙脱石类粘土矿物膨胀水化有较好的抑制作用,使得煤泥压滤速度提高3～8倍,滤饼水分也有所降低。     

不同溶剂对胜利煤的溶胀研究

研究了胜利煤在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、环己酮 (CHO)等12种单一溶剂及其混合溶剂作用下的溶胀效果,实验结果表明,吡啶、DMF、糠醛-CS2、丙酮-CS2、NMP-CS2、甲醇-丙酮等混合溶剂对煤的溶胀效果较好,并考察了该6种混合溶剂对煤进行溶胀后用旋转蒸发仪回收的产率.     

磁化煤对水煤浆性能的影响

在 10 0 0～ 3 0 0 0Gs下 ,选用北宿煤对水煤浆粘度影响进行了正高试验。在 0～ 40 0 0Gs磁场强度范围内 ,考查强磁场磁化淮南、华亭和北宿煤对制浆粘度和流动性的影响 ,指出强磁场强度对水煤浆的流动性影响较大。实验证明 ,不同的煤种要选择不同的磁化条件     

PS系列煤浆预处理器

重点阐述水喷射式乳化器和管道混合器组成的PS系列煤浆预处理器工作原理、结构参数的研究,并介绍了该系列设备的规格和使用情况。     

假丝酵母在试剂溶胀煤中的生长研究

采用有机溶剂吡啶、N,N二甲基吡咯烷酮、甲醇、丙酮对煤进行了的溶胀预处理,并以溶胀的肥煤作为生长基质,接种假丝酵母进行了培养.通过不同的温度和pH的变化,考察了丝状酵母菌体的生长作用和对溶胀煤的转化作用.结果表明,在15~C下有利于酵母转化形成生醇代谢,在30°C下产生较多硫化氢.而在较酸性的条件下酵母的代谢和生长较活跃,从而有利于溶胀煤的部分转化.     

望峰岗选煤厂煤泥水特性的试验研究

针对望峰岗选煤厂入选原煤中粘土类矿物含量较多的问题进行了激光粒度分析和X射线衍射分析,研究了<0.045 mm粒级中颗粒的粒度分布以及煤泥水中的粘土矿物的种类和含量,并且对煤泥水进行了药剂优化试验,探究了凝聚剂和絮凝剂之间的加药时间间隔对其协同作用的影响。     

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。