煤泥水濃縮澄清

煤泥水是懸浮狀態(tài)在重力作用下，其固體顆粒開始下沉，即為煤泥沉淀(圖2)。煤泥開始沉淀后，粒度較大的首先沉于容器底部逐漸堆積成壓縮區(qū) (圖2D區(qū))，容器上部出現澄清液，稱為澄清區(qū)(圖2A)。A區(qū)下部為澄降區(qū)(圖2B)，B區(qū)與D區(qū)之間為過渡區(qū) (圖2C)。沉降過程終結時B區(qū)和C區(qū)消失，只剩下D區(qū)和A區(qū)。

按煤炭部頒發(fā)的煤炭行業(yè)指導性技術文件和試制標準MT/Z6—79選煤廠濃縮設備工藝效果評定方法中規(guī)定，采用濃縮效率及底流固體回收率2項指標作為綜合評定固液分離的效率。

煤泥在水介質中由于重力作用而沉降，根據沉降末速的差別，使煤泥按一定粒度分級。沉降末速指在自由沉降中的顆粒，當重力或離心力與介質運動阻力相等時，與介質之間的相對運動速度。

單體顆粒在無限空間介質中的沉降稱自由沉降?？梢约俣ㄔ诔两颠^程中煤泥顆粒之間在不接觸、互不影響時，決定沉降過程的只是介質阻力，其沉降速度可按斯托克斯公式計算：

煤泥的實際沉降條件是干擾沉降，即顆粒在有限空間介質中成群體地，并具有一定凝結性地沉降，運動的顆粒除受介質阻力影響外，也受其他運動顆粒的影響。干擾沉降速度按下式計算：

式中V₀為煤粒在水中的自由沉降速度，cm/s; V_ST為煤粒在懸浮介質中的干擾沉降速度，cm/s;δ為煤粒密度，g/cm;d為煤粒的粒度，mm;X為顆粒的形狀系數，一般取X=0.7;△為水的密度，△=1g/cm;n為實驗指數，一般取n=5～6;λ為給料煤泥水中的固體容積濃度(以小數表示)，其值按λ=1/Rδ 1計算;R為給料煤泥水的液固比。

因煤泥是由不同粒度的顆粒所組成，每種粒度都有不同的沉降速度V。在一定體積的煤泥水中，由于煤泥顆粒的沉降，殘留在煤泥水中的顆粒數將隨時間的推移而減少。

沉降過程可用顆粒沉降速度V與煤泥水中顆粒減少數n的對應關系表示 (圖1)。

曲線0A與橫坐標所限定的面積表示在t₀時全部顆?？倲担胣0表示。

澄清后的煤泥水仍含有一定量的微細顆粒固體物，其含量多少以濁度表示，單位為mg/L。測定濁度方法是從有代表性的煤泥澄清水管道中分流出部分水樣，通過濁度變送器進行測量。按被測水樣與空白水樣對比而獲得測定值。

濁度計型式較多，現常用的有DBZ型水質濁度變送器(圖3)，它可用來檢測工業(yè)用水、自來水等的濁度，可直接指示濁度值。其測定范圍在0～1000mg/L之間。

煤泥水處理是濕法煉焦煤選煤廠建設中投資最大的工藝環(huán)節(jié)，也是選煤廠生產和管理中最重要、最復雜的系統(tǒng)，幾乎涉及選煤廠的各有關環(huán)節(jié)，其建設、運行和管理的好壞直接關系到選煤廠的經濟效益和社會效益。本書重點介紹了煤泥水處理的內容和任務，煤泥水體系的性質及其測定和分析，煤泥水的絮凝、凝聚原理與實踐，煤泥水分級、濃縮、澄清、產品脫水的工藝與設備，煤泥水處理的流程及其內部結構，煤泥水系統(tǒng)的管理和運行。本書從以上幾方面進行較為系統(tǒng)和通俗的闡述，力求從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，理論與實踐并重，深入淺出地反映煤泥水處理系統(tǒng)的內涵和相互間的聯(lián)系，并盡可能全面而又通俗地介紹這些方面的有關理論和實踐經驗。通過這一系列內容的介紹，使讀者對復雜的煤泥水處理系統(tǒng)能有一個較為完整的理解和認識，同時也提供了詳盡的參考資料。

本書主要為廣大的選煤工作者以及相關的管理者學習和參考之用，也可供大專院校選礦工程、礦物加工工程、環(huán)境工程等專業(yè)教學參考之用。2100433B

第一章 緒論

第二章 煤泥水體系的主要性質及測定

第一節(jié) 煤泥水體系的主要性質及測定

第二節(jié) 煤泥水中懸浮煤泥顆粒的主要性質及測定

第三章 煤泥水分級、濃縮與澄清設備

第一節(jié) 自然沉降過程的基本概念及計算

第二節(jié) 自然沉降式水力分級、濃縮、澄清設備

第三節(jié) 傾斜板沉淀設備

第四節(jié) 水力旋流器

第五節(jié) 氣浮法凈化煤泥水

第六節(jié) 機械分級設備

第七節(jié) 水力分級、濃縮設備工藝效果評定

第四章 煤泥的絮凝、凝聚和助濾

第一節(jié) 凝聚和絮團

第二節(jié) 高分子絮凝劑

第三節(jié) 絮凝劑和凝聚劑的使用

第四節(jié) 助濾劑

第五章 煤泥水處理系統(tǒng)

第一節(jié) 煤泥水處理系統(tǒng)

第二節(jié) 煤泥水處理流程的內部結構

第六章 煤泥水處理系統(tǒng)的管理

第一節(jié) 煤泥水處理系統(tǒng)管理的幾個基本原則

第二節(jié) 煤泥水處理系統(tǒng)計算分析和技術評定

第三節(jié) 煤泥水處理系統(tǒng)主要評定指標

附錄一 《選煤廠安全規(guī)程》(節(jié)選)

附錄二 《選煤廠工人技術操作規(guī)程》(試行)(節(jié)選)

參考文獻

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行煤泥水絮凝工藝和設備未充分考慮絮凝動力學對絮凝過程水力環(huán)境的需求，有很大的提升空間。 項目基于絮凝動力學理論，通過數值方法得到了煤泥水絮凝過程ε-G-t動力模型，用于指導絮凝裝置（濃縮機入料井）的結構設計和優(yōu)化?；诖四Ｐ?，設計了螺旋導流和降流式梯級流化床兩種結構形式的新型絮凝裝置。通過CFD模擬研究了螺旋導流裝置中流場能耗分布；通過CFD-DEM模擬研究了流化床中顆粒的碰撞概率；通過XDLVO-CFD-DEM模擬研究了煤-煤、煤-伊利石顆粒的碰撞與粘附作用。并分別在兩種結構形式的絮凝裝置中進行了煤泥水絮凝沉降實驗，考察了表觀流速、充填顆粒等對絮凝效果的影響。 項目研究結果表明，采用ε-G-t動力模型指導設計的絮凝裝置，滿足絮凝動力需求，能夠較好地絮凝煤泥水。螺旋導流裝置的能量耗散集中在靠近螺旋外壁處，螺旋式設計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；體積加權湍動能在0.0068 m2s-2~0.0027 m2s-2之間，體積加權有效能耗在0.166 m2s-3~0.042 m2s-3之間，有利于保證較好的絮凝效果。梯級流化床通過分級充填顆粒的密度和粒度，可自然形成多級速度梯度和微渦尺度的流化床，符合絮凝動力需求，改善效果明顯，絮體平均粒徑可達523.29微米。CFD-DEM模擬說明了充填顆粒尾渦對于提高煤泥顆粒碰撞概率的促進作用。XDLVO-CFD-DEM模擬揭示了顆粒絮凝的碰撞和粘附過程，說明XDLVO作用力在絮凝過程中的重要作用，與實驗結果吻合。 項目提出的ε-G-t絮凝動力模型對于絮凝裝置優(yōu)化設計有重要指導作用；螺旋導流和梯級流化床結構能夠用于生產實際，特別是梯級流化床設計，有望在不改變現有濃縮機入料井結構的情況下，通過局部充填，提供高絮凝效率，具有良好的應用前景；項目還證明了XDLVO-CFD-DEM絮凝過程模擬方法的可行性，為絮凝過程的直接模擬提供了新的途徑。 2100433B