粘土泥化抑制对煤泥水沉降性能影响研究

【摘要】：粘土矿物是造成煤泥水难沉降的主要因素。煤中粘土在水中易泥化分散成单元晶层颗粒,恶化煤泥水沉降效果,其中蒙脱石影响最大。泥化抑制旨在从水与煤接触之初开始,采用抑制剂抑制粘土膨胀分散,改善煤泥水沉降效果。本文首先以蒙脱石为研究对象,分别采用Ca Cl2和苄基三甲基氯化铵(TMBAC)为抑制剂,对比研究抑制和非抑制条件对悬浮体系沉降性能的影响规律,并通过颗粒粒径、电动力学和流变学特征分析了变化原因,借助Cryo-SEM技术观察了颗粒的作用模式。结果表明:与非抑制条件相比,Ca~(2+)抑制可显著改善蒙脱石分散体系的沉降性能。其原因在于颗粒晶层保持紧密的F-F结合形式,呈较大粒度,ζ电位绝对值小于非抑制条件,在水中颗粒自由沉降,所以体系表现为牛顿流体特性。随Ca~(2+)浓度增加,沉降效果改善逐步增强。非抑制条件下,粒径较小,ζ电位较大,颗粒间呈F-E形式结合,所以随固体浓度增加,分散体系由牛顿型变为非牛顿流体,因此沉降性能变差。此外,p H值越小,颗粒越易面面结合,沉降效果越明显。TMBAC也可有效抑制蒙脱石泥化分散,使分散体系的沉降性能改善,TMBAC浓度越大,抑制效果越明显。添加TMBAC颗粒团聚效果优于Ca~(2+),这是由于双电层斥力减小,溶液呈牛顿流体,而非抑制时溶液呈非牛顿流体。煤泥水试验表明:Ca~(2+)和TMBAC抑制均可使煤泥水沉降性能改善,颗粒保持较大粒径,ζ电位绝对值降低。Ca~(2+)在两种分散条件下溶液都呈牛顿型流体;在TMBAC非抑制条件下体系呈有屈服值的假塑性流体特征,沉降性能较差。可见,粘土泥化抑制是改善煤泥水沉降性能的有效方法,但有机抑制中抑制剂投加量是关键因素。