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外加电场辅助煤泥水沉降试验研究

作　者: 王雷
导　师: 闵凡飞
学　校: 安徽理工大学
专　业: 矿业工程
关键词: 外电场煤泥水沉降试验电动电位透光率
分类号: TD94
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

煤炭的洗选加工作为洁净煤技术的源头技术,通常洗选1吨原煤要产生大约3m3的煤泥水,因此煤泥水处理对煤炭的洗选及环境的保护至关重要,随着煤炭开采机械化程度的增加,煤炭中矸石含量增大,煤泥水利用传统的化学混凝药剂处理效果并不理想,我们利用新的处理技术即外电场辅助煤泥水沉降技术来处理难沉降煤泥水,该技术通过煤泥水中黏土类荷负电特性,使其在电场作用下加速其沉降,以下是通过该技术进行具体试验性研究。通过x衍射仪、激光粒度分析仪以及zetaprobe等设备对某动力煤选煤厂和某炼焦煤选煤厂煤泥水中矿物组成、粒度组成以及煤泥水中颗粒电动电位等特性的研究分析得出,两选煤厂煤泥水中的煤泥中除含有大量的高岭石、石英外,还含有少量的蒙脱石、绿泥石和方解石等矿物。两选煤厂煤泥水中煤泥颗粒粒度主要集中在-0.045mm粒度级,占总量的70%-80%,某动力煤煤泥水中-0.045mm粒度级平均粒度为4.15um,其灰分为71.57,某炼焦煤煤泥水中-0.045mm粒度级平均粒度为3.029um,其灰分为65.00,两选煤厂煤泥水中-0.045mm粒度级中煤泥的灰分都非常高。某动力煤煤泥水中的电动电位值为-26.2mv,某炼焦煤煤泥水中的电动电位值为-32.3mv,其电动电位值相对都不大。另外,两选煤厂煤泥水中煤泥灰分分别为38.12和57.70均较高,浓度分别为17g/L和35g/L通过改变外加电场条件(电压大小、加电场时间、电极间距离、沉降杯横截面积),改变煤泥水特性(pH值、浓度、粒度),改变加药剂量(絮凝剂量、凝聚剂量、混凝剂量)等因素,对外电场辅助煤泥水沉降试验性研究得出结论表明。随着加电场时间的增长或加电场电压的增加或两电极板间距离减小或沉降杯横截面积减小,两选煤厂煤泥水初始沉降速度均变小,上清液透光率均变大,当加电时间为10min时,某动力煤煤泥水初始沉降速度最大为0.81m／h,但上清液透光率最小为61.2%,当加电电压为1.4kv时,某动力煤煤泥水初始沉降速度最大0.70m／h,但上清液透光率较小为40.1%。随着煤泥水pH值的增加,两选煤厂煤泥水初始沉降速度增加,上清液透光率减小。随着煤泥水浓度增加,两选煤厂煤泥水初始沉降速度及上清液透光率都减小,而不同粒度级煤泥水其沉降规律性不强。外电场与絮凝药剂、凝聚药剂、混凝药剂共同作用其煤泥水沉降效果均好于仅外电场作用下沉降效果,只有外电场与凝聚药剂共同作用初始沉降速度小于仅外电场作用下煤泥水初始沉降速度。以上试验数据及规律对煤泥水处理新技术的产生和应用给与一定的参考价值,从而有利于解决难沉降煤泥水的沉降澄清处理。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-16
1 绪论  16-25
  1.1 煤泥水的产生及其特性  16
  1.2 煤泥水处理的重要意义  16-17
  1.3 煤泥水处理的主要方法  17-20
    1.3.1 煤泥水化学混凝法  17-18
    1.3.2 煤泥水微生物絮凝法  18-19
    1.3.3 煤泥水电处理法  19-20
  1.4 煤泥水难沉降澄清存在的主要原因  20-21
    1.4.1 矿物组成及粒度组成的影响  20
    1.4.2 颗粒界面性质的影响  20-21
  1.5 外电场辅助煤泥水处理的概述  21-22
  1.6 外电场水处理国内外研究进展  22-24
    1.6.1 国内研究进展  22
    1.6.2 国外研究进展  22-24
  1.7 试验研究的目的及意义  24-25
2 试验煤泥水特性  25-32
  2.1 引言  25
  2.2 试验仪器、样品及方法  25-27
    2.2.1 试验仪器及样品  25-26
    2.2.2 试验方法  26-27
  2.3 试验结果及分析  27-32
    2.3.1 煤泥粒度组成  27-29
    2.3.2 煤泥矿物组成  29-30
    2.3.3 煤泥水其余基本性质  30-32
3 外电场辅助煤泥水处理机理分析  32-39
  3.1 引言  32
  3.2 矿物颗粒表面荷电机理分析  32-33
    3.2.1 矿物颗粒表面性质  32
    3.2.2 矿物颗粒表面荷电机理分析  32-33
  3.3 外电场作用下的机理分析  33-35
    3.3.1 电凝聚基本原理  33-34
    3.3.2 电絮凝的基本原理  34-35
    3.3.3 粒子运动而在电场中产生磁场相吸  35
    3.3.4 煤粒表面含氧官能数量减少  35
  3.4 溶液的性质对外电场作用的影响  35-37
    3.4.1 溶液pH值的影响  35-36
    3.4.2 溶液电导率的影响  36
    3.4.3 溶液温度的影响  36
    3.4.4 溶液中阴离子和阳离子量的影响  36
    3.4.5 水流动状态对电絮凝的影响  36-37
  3.5 外电场的主要电化学参数  37-38
    3.5.1 电极的影响  37
    3.5.2 电流密度的影响  37
    3.5.3 外加电压的影响  37-38
  3.6 外电场作用与化学絮凝的比较  38-39
4 外加电场对动力煤选煤厂煤泥水沉降的影响  39-61
  4.1 引言  39
  4.2 试验部分  39-43
    4.2.1 试验仪器  39
    4.2.2 试验方法  39-43
  4.3 外电场条件对动力煤煤泥水沉降试验研究  43-50
    4.3.1 加电场时间对动力煤煤泥水沉降特性的影响  43-45
    4.3.2 加电场电压大小对动力煤煤泥水沉降特性的影响  45-47
    4.3.3 电极间距离对动力煤煤泥水沉降特性的影响  47-49
    4.3.4 电场作用下沉降杯横截面积对动力煤煤泥水沉降特性的影响  49-50
  4.4 外电场与药剂共同作用对动力煤煤泥水沉降试验研究  50-55
    4.4.1 外电场与絮凝剂共同作用对动力煤煤泥水沉降特性的影响  50-52
    4.4.2 外电场与凝聚剂共同作用对动力煤煤泥水沉降的影响  52-53
    4.4.3 外电场与混凝剂共同作用对动力煤煤泥水沉降的影响  53-55
  4.5 外电场对不同性质动力煤煤泥水沉降试验研究  55-60
    4.5.1 外电场对不同粒度动力煤煤泥水沉降的影响  55-57
    4.5.2 外电场对不同pH值动力煤煤泥水沉降的影响  57-58
    4.5.3 外电场对不同浓度动力煤煤泥水沉降的影响  58-60
  4.6 小结  60-61
5 外加电场对炼焦煤选煤厂煤泥水沉降的影响  61-76
  5.1 引言  61
  5.2 试验部分  61
    5.2.1 试验仪器  61
    5.2.2 试验方法  61
  5.3 外电场条件对炼焦煤煤泥水沉降试验研究  61-67
    5.3.1 加电场时间对炼焦煤煤泥水沉降特性的影响  61-63
    5.3.2 加电场电压大小对炼焦煤煤泥水沉降特性的影响  63-64
    5.3.3 电极间距离对炼焦煤煤泥水沉降特性的影响  64-65
    5.3.4 电场作用下沉降杯横截面积对炼焦煤煤泥水沉降特性的影响  65-67
  5.4 外电场与药剂共同作用对炼焦煤煤泥水沉降试验研究  67-71
    5.4.1 外电场与絮凝剂共同作用对炼焦煤煤泥水沉降的影响  67-68
    5.4.2 外电场与凝聚剂共同作用对炼焦煤煤泥水沉降的影响  68-69
    5.4.3 外电场与混凝剂共同作用对炼焦煤煤泥水沉降的影响  69-71
  5.5 外电场对不同性质炼焦煤煤泥水沉降试验研究  71-75
    5.5.1 不同粒度在外电场作用下对炼焦煤煤泥水沉降特性的影响  71-72
    5.5.2 外电场对不同pH值炼焦煤煤泥水沉降的影响  72-73
    5.5.3 外电场对不同浓度炼焦煤煤泥水沉降的影响  73-75
  5.6 小结  75-76
6 结论  76-78
  6.1 研究结论  76-77
  6.2 主要创新点  77-78
参考文献  78-83
致谢  83-84
研究生期间获得的成果及参加的项目  84

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