煤泥絮凝

無(wú)機(jī)凝聚劑有三氯化鐵、三氯化鋁、石灰、氫氧化鈉及明礬等。有機(jī)高分子絮凝劑包括：①含有陰離子或陰離子型基團(tuán)的陰離子型絮凝劑；②含有陽(yáng)離子或陽(yáng)離子型基團(tuán)的陽(yáng)離子型絮凝劑；③含有非離子型基團(tuán)的非離子型絮凝劑；④在一定的條件下，可呈現(xiàn)陰離子性或陽(yáng)離子性的兩性型絮凝劑。

選煤廠煤泥水，特別是浮選尾煤水，濃縮澄清作業(yè)普遍采用絮凝劑。絮凝劑也用于提高過(guò)濾機(jī)處理能力或降低濾餅水分，特別是帶式擠壓機(jī)作業(yè)，必須添加絮凝劑。應(yīng)用最廣泛的絮凝劑為聚丙烯酰胺類。

在煤泥水濃縮脫水與澄清作業(yè)中，采用絮凝劑使懸浮液中的微細(xì)顆粒形成絮團(tuán)而加速沉降的過(guò)程。在煤泥水中懸浮的顆粒表面上存在雙電層，形成穩(wěn)定的懸浮液體系，阻礙煤泥沉降。添加絮凝劑后，借助于凝聚與絮凝作用，破壞懸浮穩(wěn)定性。絮凝劑包括無(wú)機(jī)凝聚劑與有機(jī)高分子絮凝劑兩大類。添加凝聚劑，可壓縮顆粒表面雙電層的厚度，產(chǎn)生凝聚，稱凝聚作用。添加有機(jī)高分子絮凝劑，借助于其線型大分子上極性基團(tuán)，特別是氫鍵的作用，牢固地吸附在顆粒表面，在顆粒間形成橋連，促使顆粒聚集成團(tuán)，稱絮凝作用。

煤泥水的絮凝沉降是選煤工藝中的重要環(huán)節(jié)，提高絮凝效率，有助于高效的煤泥水分離?，F(xiàn)行煤泥水絮凝工藝和設(shè)備未充分考慮絮凝動(dòng)力學(xué)對(duì)絮凝過(guò)程水力環(huán)境的需求，有很大的提升空間。 項(xiàng)目基于絮凝動(dòng)力學(xué)理論，通過(guò)數(shù)值方法得到了煤泥水絮凝過(guò)程ε-G-t動(dòng)力模型，用于指導(dǎo)絮凝裝置（濃縮機(jī)入料井）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化?；诖四Ｐ停O(shè)計(jì)了螺旋導(dǎo)流和降流式梯級(jí)流化床兩種結(jié)構(gòu)形式的新型絮凝裝置。通過(guò)CFD模擬研究了螺旋導(dǎo)流裝置中流場(chǎng)能耗分布；通過(guò)CFD-DEM模擬研究了流化床中顆粒的碰撞概率；通過(guò)XDLVO-CFD-DEM模擬研究了煤-煤、煤-伊利石顆粒的碰撞與粘附作用。并分別在兩種結(jié)構(gòu)形式的絮凝裝置中進(jìn)行了煤泥水絮凝沉降實(shí)驗(yàn)，考察了表觀流速、充填顆粒等對(duì)絮凝效果的影響。 項(xiàng)目研究結(jié)果表明，采用ε-G-t動(dòng)力模型指導(dǎo)設(shè)計(jì)的絮凝裝置，滿足絮凝動(dòng)力需求，能夠較好地絮凝煤泥水。螺旋導(dǎo)流裝置的能量耗散集中在靠近螺旋外壁處，螺旋式設(shè)計(jì)使顆粒在離心力作用下濃縮于外壁附近，有助于顆粒的碰撞絮凝；體積加權(quán)湍動(dòng)能在0.0068 m2s-2~0.0027 m2s-2之間，體積加權(quán)有效能耗在0.166 m2s-3~0.042 m2s-3之間，有利于保證較好的絮凝效果。梯級(jí)流化床通過(guò)分級(jí)充填顆粒的密度和粒度，可自然形成多級(jí)速度梯度和微渦尺度的流化床，符合絮凝動(dòng)力需求，改善效果明顯，絮體平均粒徑可達(dá)523.29微米。CFD-DEM模擬說(shuō)明了充填顆粒尾渦對(duì)于提高煤泥顆粒碰撞概率的促進(jìn)作用。XDLVO-CFD-DEM模擬揭示了顆粒絮凝的碰撞和粘附過(guò)程，說(shuō)明XDLVO作用力在絮凝過(guò)程中的重要作用，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。 項(xiàng)目提出的ε-G-t絮凝動(dòng)力模型對(duì)于絮凝裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)作用；螺旋導(dǎo)流和梯級(jí)流化床結(jié)構(gòu)能夠用于生產(chǎn)實(shí)際，特別是梯級(jí)流化床設(shè)計(jì)，有望在不改變現(xiàn)有濃縮機(jī)入料井結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)局部充填，提供高絮凝效率，具有良好的應(yīng)用前景；項(xiàng)目還證明了XDLVO-CFD-DEM絮凝過(guò)程模擬方法的可行性，為絮凝過(guò)程的直接模擬提供了新的途徑。 2100433B

絮凝效率決定了煤泥水的處理效率，因而對(duì)選煤廠的正常運(yùn)行有直接影響。作為煤泥絮凝成長(zhǎng)的主要場(chǎng)所，高效濃縮機(jī)入料井的結(jié)構(gòu)及其流場(chǎng)對(duì)絮凝沉降有重要影響，但規(guī)律尚不明確。因此，本項(xiàng)目從絮凝動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，以絮體的臨界破碎速度梯度為關(guān)鍵參數(shù)，建立絮凝流場(chǎng)的理論最佳能耗分布模型；以簡(jiǎn)單閉合式入料井為初始流場(chǎng)模型、EDLVO理論為顆粒作用能模型，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）與離散元（DEM）模擬相結(jié)合的方法，分析入料井中的流場(chǎng)特征及煤泥顆粒在其中的絮凝成長(zhǎng)規(guī)律及其影響因素，結(jié)合最佳能耗分布模型，建立流體能量耗散和作用時(shí)間與絮體粒徑的關(guān)系模型，闡明濃縮機(jī)入料井中流體能量耗散分布同煤泥顆粒絮凝成長(zhǎng)的協(xié)同關(guān)系；探討以能量耗散分布-作用時(shí)間為控制指標(biāo)的濃縮機(jī)入料井結(jié)構(gòu)優(yōu)化與放大設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目成果將為煤泥水絮凝沉降設(shè)備設(shè)計(jì)和高效絮凝技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。

1、粒度細(xì)、微粒含量多，尤其是小于200目的微粒約占70%～90%.

2、持水性強(qiáng)，水分含量高。經(jīng)圓盤真空過(guò)濾機(jī)脫水的煤泥含水一般在30%以上；折帶式過(guò)濾機(jī)脫水的煤泥含水在26%～29%;壓濾機(jī)脫水的煤泥含水在20%～24%.

3、灰分含量高，發(fā)熱量較低。按灰分及熱值的高低可以把煤泥分成三類：低灰煤泥灰分為20%～32%，熱值為12.5～20MJ/kg;中灰煤泥灰分為30%～55%，熱值為8.4～12.5MJ/kg;高灰煤泥灰分>55%,熱值為3.5～6.3MJ/kg.

4、黏性較大。由于煤泥中一般含有較多的黏土類礦物，加之水分含量較高，粒度組成細(xì)，所以大多數(shù)煤泥黏性大，有的還具有一定的流動(dòng)性。由于這些特性，導(dǎo)致了煤泥的堆放、貯存和運(yùn)輸都比較困難。尤其在堆存時(shí)，其形態(tài)極不穩(wěn)定，遇水即流失，風(fēng)干即飛揚(yáng)。結(jié)果不但浪費(fèi)了寶貴的煤炭資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，有時(shí)甚至制約了洗煤廠的正常生產(chǎn)，成為選煤廠一個(gè)較為棘手的問(wèn)題。