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压滤过程中煤泥滤饼结构演化规律及组合药剂优化机理
煤炭学报
网络首发时间:2024-02-28 09:30:07
62
作者
马晓敏
孙筱淞
董宪姝
樊玉萍
常明
单位
太原理工大学矿业工程学院
矿物加工科学与技术国家重点实验室
摘要
煤泥滤饼结构对脱水效果有重要影响,采用自制加压脱水装置及CT扫描等方法研究了压滤脱水过程中滤饼结构特性及其演化规律。将压滤过程修正为四阶段:其中滤饼脱水阶段主要脱去滤饼内部水分,此阶段滤饼孔隙结构越发达则压滤脱水效果越好;滤饼压缩阶段主要对滤饼进行最后压缩,此阶段滤饼可压缩性越高,滤饼最终的孔隙率和含水量就越低。并采用聚合硫酸铁(PFS)和α-半水石膏(α-HH)对煤泥进行助滤实验。从煤泥颗粒絮团结构、滤饼物相组成、滤饼三维结构等多方面分析了助滤机理。结果表明:PFS和α-HH联合使用显著提升了煤泥的过滤效果,通过中心组合设计(CCD),确定了二者最佳药剂量为1711.44g/t和48.33mg/g。在最佳条件下,滤饼含水量降低至16.97%,过滤速度提高至145.89 mL/(s·m2)。α-HH的加入使滤液Zeta电位的绝对值降低到1.45mV,从而降低了煤泥颗粒之间的静电排斥力,增强了PFS的絮凝效果,使絮状物的弦长增加到71-171μm。同时在PFS体系中,α-HH的水化反应被加速,形成大量二水石膏晶体,在煤泥絮体中形成交织的骨架,发挥了骨架构建体的作用,使煤泥压滤脱水指数(CDI)提升至176.30,增强了滤饼强度,使压滤过程中煤泥滤饼孔隙率从12.14%提高到14.39%,提高了煤泥滤饼的孔隙配位数及连通性从而提高了过滤效果。为细煤泥加压过滤提供了一个新的方法与视角。
关键词
煤泥脱水
骨架构建体
CT
滤饼结构
压滤过程
文章目录
1 材料及方法
1.1材料
1.2试验药剂
2试验方法
2.1加压脱水试验
2.1.1试验装置
2.1.2试验方法
2.2聚焦光束反射率测量
2.3 Zeta电位测量
2.4 滤饼矿物组成成分
2.5滤饼结构分析
3结果与讨论
3.1煤泥加压脱水效果
3.1.1滤饼含水量
3.1.2过滤速度
3.2煤泥颗粒絮团结构演化规律
3.2.1絮状物结构特征
3.2.2 Zeta电位分析
3.3滤饼性质分析
3.3.1滤饼厚度
3.3.2煤泥滤饼物相变化分析
3.4压滤过程分析
3.5三维滤饼结构分析
3.5.1CT图像处理
3.5.2孔隙结构的定量表征
3.5.3 滤饼流速及渗透率分析
3.5.4第四阶段滤饼孔隙分析
4结论
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