收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水质调控的煤泥水澄清和煤泥浮选研究

张志军  
【摘要】:煤炭是我国的主要能源,占我国一次能源消费总量的72.8%,我国2011年煤炭产量已突破35亿吨。选一吨煤约需三吨水,而我国2/3煤炭分布于西北缺水地区,要求我们必须实现煤泥水的澄清循环利用。因此,寻求一种高效、低耗、绿色环保的煤泥水处理方法,对提高选煤厂的经济效益、节约水资源、减少污水排放有重要意义。 本文从煤泥水的溶液化学和胶体化学性质入手,提出煤泥水绿色澄清和煤泥浮选的水质调控方法,分别研究了水质对煤泥水澄清、煤泥浮选、矿物颗粒间作用行为的影响,研究表明,通过循环煤泥水体系的水质调控方法,可实现煤泥水的澄清循环和煤泥的高效浮选。 循环煤泥水体系是以水、离子和微细固体颗粒为主的多种分散态共存的混合分散体系。对煤中矿物组成及矿物性质、循环煤泥水体系的溶液化学特征、循环煤泥水体系的胶体化学特征、粘土矿物的吸附特性进行研究,结果表明,高岭石、蒙脱石、伊利石是煤中主要的脉石矿物,钙元素在粘土矿物表面以CaCO3沉淀物或Ca(OH)2(s)沉淀物的形式存在。然后,建立了粘土矿物对钙离子的平衡吸附量预测模型,并提出循环煤泥水体系的原生硬度的概念,其大小取决于补加水硬度(基础硬度)和煤中矿物组成。 通过煤泥沉降试验研究水质对煤泥水澄清的影响,试验表明,水质硬度越高,煤泥水越容易澄清,且在高水质硬度下,可大幅度降低高分子絮凝剂的用量,可实现煤泥水的绿色澄清。为了确定使矿物颗粒聚沉的最低水质硬度,利用DLVO理论进行了计算,计算结果表明,临界硬度与Hamaker常数的二次方成反比,与对称型电解质的作用离子价态的二次方成反比,与颗粒表面电位的四次方成正比。考虑到现场的浓缩澄清工艺,在浓缩机沉降区,颗粒是在垂直上升介质流中作干涉沉降运动,对颗粒进行受力分析和计算,提出颗粒实现沉降的临界条件:达到临界有效面重。 通过实验室浮选试验、工业浮选试验和人工混合矿浮选试验,分别研究水质对煤泥浮选的影响。实验室浮选试验表明,水质硬度升高,精煤产率略有波动,精煤灰分上升1-2个百分点,当水质硬度在6-10mmol/L之间,精煤灰分趋于稳定。工业浮选试验表明,浮选矿浆水质硬度从3.1mmol/L上升到6.4mmol/L时,精煤灰分上升1.1个百分点;当水质硬度在6.4~7.4mmol/L之间时,精煤灰分趋于稳定。为了进一步研究水质和粘土矿物对煤浮选的影响,进行了煤的单矿物浮选、煤-高岭石混合矿浮选、煤-蒙脱石混合矿浮选试验,结果表明,当不添加Ca2+时,由于粘土矿物的存在,精煤的灰分上升约3个百分点;在粘土矿物存在的基础上,再添加大量Ca2+,精煤灰分又上升约3个百分点。 水质对煤和高岭石、煤和蒙脱石、煤和伊利石、煤和石英的单矿物和混合矿物的Zeta电位分布的影响研究表明,Ca2+的存在可以促使其发生同类和异类凝聚,Na+对颗粒间赋存状态的影响较小。通过显微镜下观察和激光粒度分析颗粒在溶液中的赋存状态,试验表明,Ca2+的浓度越大,颗粒越容易凝聚。研究表明,水质对煤泥水澄清和煤泥浮选的影响可以归结为水质对颗粒间分散凝聚状态的影响,Ca2+浓度高,颗粒易呈凝聚状态,有利于煤泥水澄清;Ca2+浓度低,颗粒呈分散状态,有利于煤泥浮选。 通过AFM对煤和粘土矿物颗粒间作用力大小进行直接测量,水质对颗粒间作用力的影响规律很好地解释了水质对煤泥水澄清和煤泥浮选的影响规律,在沉降试验和浮选试验中,当Ca2+浓度小于5mmol/L时,随着Ca2+浓度的增加,颗粒间的静电斥力逐渐减小,颗粒越来越容易发生凝聚,所以,初始沉降速度逐渐增大,浮选精煤灰分逐渐上升;当Ca2+浓度大于5mmol/L时,继续增加Ca2+浓度,颗粒间的静电斥力不再进一步减小,所以,初始沉降速度和浮选精煤灰分不再发生明显变化。Na+对颗粒间作用力影响不大。 水质对煤泥水澄清和煤泥浮选的影响的研究表明,水质硬度高,有利于煤泥水澄清;水质硬度低,有利于煤泥浮选。因此,提出了一种循环煤泥水体系的水质调控方法,该方法以MC为水质调整剂,以电导率为辅助变量的软测量检测手段,根据整个循环煤泥水体系的水质硬度和循环水的浊度来决定水质调整剂的添加量,从而实现煤泥水的澄清循环和煤泥的高效浮选。 针对邢台矿选煤厂循环煤泥水体系的性质,通过控制MC药剂的添加量,当浓缩机入料处煤泥水的水质硬度为3.5mmol/L时,可保证循环水的浊度小于0.3g/L,且浮选环节的矿浆的水质硬度可控制在2mmol/L以下,避免了高水质硬度对煤泥浮选的影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王少会,徐初阳;难净化煤泥水沉降试验研究[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2004年S1期
2 王少会,徐初阳;煤泥水浓缩沉降的试验研究[J];矿业研究与开发;2004年04期
3 聂容春,徐初阳,郭立颖;不同类型聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝作用[J];煤炭科学技术;2005年02期
4 金明;煤泥水澄清试验结果分析[J];选煤技术;2005年02期
5 方立春;;絮凝剂在难净化煤泥水中的应用[J];煤矿现代化;2006年02期
6 安琦;何志明;贾慧;;煤泥水处理工艺的完善[J];矿山机械;2006年07期
7 周云峰;胡永红;韩建军;;煤泥水处理的分析与探讨[J];采矿技术;2006年03期
8 李德高;李平理;魏礼春;;煤泥水处理的探讨与实践[J];能源技术与管理;2007年06期
9 王彦;;煤泥水药剂自动添加系统的改造[J];科技情报开发与经济;2008年25期
10 王荣彩;;煤泥水处理的探讨与实践[J];河北煤炭;2009年05期
11 毕梅芳;王怀法;余萍;;煤泥水溶液化学环境对絮凝效果影响的研究[J];洁净煤技术;2009年03期
12 张波;李侠;;对煤泥水处理技术现状的综述[J];科技信息;2010年12期
13 冯莉;刘炯天;张明青;宋玲玲;;煤泥水沉降特性的影响因素分析[J];中国矿业大学学报;2010年05期
14 迟宝林;;絮凝剂在煤泥水处理中的应用[J];价值工程;2011年03期
15 夏仁专;;贵州盘江矿区煤泥水水质特性及沉降处理技术课题研究[J];广东化工;2011年06期
16 施红霞;邓建军;;煤泥水在线药剂添加——优化控制平台的设计[J];洁净煤技术;2011年04期
17 于姗姗;;杏花洗煤厂煤泥水澄清试验结果分析及应用[J];科技风;2013年02期
18 齐剑秋;;选煤厂煤泥水处理的几个技术问题[J];科技创业家;2013年03期
19 纪鸿;刘文丽;管大元;李慧;;煤泥水处理技术研究现状探析[J];煤质技术;2013年05期
20 刘亮;;影响煤泥水沉降的因素分析[J];煤炭加工与综合利用;2013年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 曹学章;冯晔;;难沉降煤泥水的沉降试验研究[A];2011年全国选煤学术交流会论文集[C];2011年
2 张明青;曾艳;刘炯天;;选煤厂煤泥水澄清处理技术研究进展[A];煤矿节能减排与生态建设论坛论文集[C];2009年
3 赵江涛;祝学斌;刘磊;;高泥化煤泥水沉降药剂选择初探[A];2010年全国选煤学术交流会论文集[C];2010年
4 罗彩勇;;易泥化动力煤洗选的煤泥水处理工艺[A];2010年全国选煤学术交流会论文集[C];2010年
5 黎影;董广印;;煤泥水净化及自动控制系统在东庞矿选煤厂的应用[A];2011年全国选煤学术交流会论文集[C];2011年
6 谷庆明;;煤泥水闭路循环及混煤工艺改造[A];第3届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2008年
7 王圣磊;王学红;;水力分级旋流器在选煤厂煤泥水处理中的应用[A];煤矿高效集约化开采技术与机电一体化装备论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张英杰;煤泥水化学微生物法深度处理的基础研究[D];中国矿业大学;2014年
2 张磊;煤泥水热解制氢及相关催化剂的研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
3 张志军;水质调控的煤泥水澄清和煤泥浮选研究[D];东北大学;2012年
4 王辉锋;基于抑制粘土矿物膨胀水化的煤泥水调控机制研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
5 杨津灵;灰色模糊PID算法在煤泥水絮凝沉降过程控制中的应用研究[D];太原理工大学;2012年
6 刘令云;煤泥水中高岭石颗粒表面水化作用机理研究[D];安徽理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨春兰;基于数字图像处理技术测定煤泥水浓度[D];安徽理工大学;2006年
2 张传俊;计算机图像处理在煤泥水浓度测定中的研究[D];安徽理工大学;2007年
3 张志军;循环煤泥水水质调控及其对浮选影响研究[D];东北大学;2009年
4 李宏亮;外电场作用下煤泥水中矿物颗粒沉降动力学模拟研究[D];安徽理工大学;2013年
5 王雷;外加电场辅助煤泥水沉降试验研究[D];安徽理工大学;2013年
6 李孟婷;水质和药剂制度对煤泥水沉降的影响[D];安徽理工大学;2013年
7 陈帅;电场辅助煤泥水沉降试验研究[D];安徽理工大学;2015年
8 苟鹏;煤质对煤泥水性质的影响及处理技术研究[D];西安建筑科技大学;2008年
9 王倩倩;基于灰色模糊的煤泥水加药控制系统研究[D];太原理工大学;2012年
10 彭陈亮;煤泥水中微细蒙脱石颗粒表面水化作用机理研究[D];安徽理工大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 杨昌辉;邵新煤矿煤泥水处理一举两得[N];中国环境报;2003年
2 李亚南 柏玉强;煤泥水“淘金”三千万元[N];中国矿业报;2001年
3 张平;污染大户跃为先进典型[N];中国矿业报;2003年
4 张君;翟镇矿井下废水利用年增效百万元[N];经理日报;2008年
5 李国兴 本报记者;抓环境治理 促企业形象[N];六盘水日报;2008年
6 记者 沈谦通讯员 郑斐 杨建奇;黄陵一号煤矿通过节能减排提高效益[N];陕西日报;2008年
7 一鸣;QC:企业节资创效成新宠[N];经理日报;2008年
8 王琼杰 丁乐生 刘树军;谁有能耐谁受益[N];中国矿业报;2003年
9 武晓勇;阳煤新景矿洗煤厂狠抓煤质管理维护“阳优”信誉[N];山西经济日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978