外電場(chǎng)作用下煤泥水中礦物顆粒沉降動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、2012年，煤炭占一次能源消費(fèi)總量的比重大約為66.4％。為減少煤炭使用過(guò)程帶來(lái)的污染，需大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的源頭選煤技術(shù)，但是在機(jī)械化開(kāi)采的廣泛應(yīng)用及煤層礦物組分較復(fù)雜的情況下，濕法選煤過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥水泥化嚴(yán)重，引起煤泥水處理困難。為此提出了外電場(chǎng)作用下煤泥水沉降技術(shù)。通過(guò)研究煤泥顆粒zeta電位的形成機(jī)理及模擬單顆粒、粒群在外電場(chǎng)作用下的沉降速度，給外電場(chǎng)作用下煤泥水沉降技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。
　　在對(duì)單顆粒zeta電位的模擬

2、中，以煤泥水中主要礦物高嶺石為研究對(duì)象，通過(guò)高嶺石晶體不同斷面的荷電機(jī)理，模擬研究溶液Ca2+濃度及pH值對(duì)單顆粒zeta電位的影響規(guī)律，從而建立單顆粒zeta電位模型。利用電泳法獲得的高嶺石顆粒zeta電位試驗(yàn)值對(duì)模型進(jìn)行校正及檢驗(yàn)，結(jié)果表明，模型較適合模擬溶液離子環(huán)境為Ca2+濃度大于等于25mg/L、pH值小于等于9的高嶺石顆粒zeta電位。
　　在對(duì)粒群zeta電位的研究中，以濃度為20±1g/L的煤泥水及其主要礦物為研究

3、對(duì)象，研究了溶液Ca2+、pH值對(duì)粒群zeta電位的影響。研究發(fā)現(xiàn):Ca+能夠引起高嶺石zeta電位在零電點(diǎn)附近波動(dòng)，波動(dòng)隨Ca2+濃度的升高而變大;石英有兩個(gè)零電點(diǎn)，隨著Ca2+濃度升高兩零電點(diǎn)向中間pH值8.32-8.77靠攏;蒙脫石單元層在Ca2+濃度大于0.86mmol/L的環(huán)境中、pH值從4到2向較大蒙脫石顆粒表面聚集。比較三種礦物及煤泥水的zeta電位，闡釋了Ca2+對(duì)賦存蒙脫石的煤泥水沉降的三種影響形式:分散情形、網(wǎng)絡(luò)情形

4、及半分散半網(wǎng)絡(luò)情形，Ca2+濃度依次為0、＞1-1.49mmol/L、＜1-1.49mmol/L，其中網(wǎng)絡(luò)情形能夠獲得清澈的澄清區(qū)。
　　外電場(chǎng)的作用能夠加速單個(gè)煤泥顆粒的沉降。在對(duì)單顆粒外電場(chǎng)沉降模擬中，通過(guò)分析單顆粒在外電場(chǎng)作用下的受力情況，建立動(dòng)力學(xué)模型，模擬單顆粒沉降速度v及位移S，模擬結(jié)果通過(guò)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的F、t檢驗(yàn)，其中v的最大偏差為4.57μm/s、S為3.21μm。通過(guò)該模型對(duì)顆粒自身性質(zhì)、電場(chǎng)等影響因素等進(jìn)行了外電

5、場(chǎng)作用下單顆粒沉降模擬分析，結(jié)果表明:外電場(chǎng)加速煤泥水沉降技術(shù)較適合沉降粒度小于0.015mm、zeta電位在30mV左右的高密度顆粒。
　　在對(duì)粒群外電場(chǎng)沉降模擬中，采用介入式鐵電極沉降裝置對(duì)煤泥水粒群在外電場(chǎng)作用下的沉降進(jìn)行研究。結(jié)果表明外電場(chǎng)能夠增大煤泥水沉降澄清區(qū)的透光率，減小煤泥顆粒的zeta電位。各因素對(duì)煤泥水沉降的影響情況表明:加電時(shí)間以10min為宜;加電電壓以1kV為宜;電極間距以25cm為宜;為加快沉降速度可適