【摘要】：煤泥水處理是選煤廠工藝中尤為重要且不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié),針對(duì)傳統(tǒng)煤泥水處理過(guò)程中由于混凝劑的過(guò)量投加造成的藥劑浪費(fèi)、混凝效果降低的問(wèn)題,本文基于絮團(tuán)特性對(duì)煤泥水的沉降效果進(jìn)行了研究,這對(duì)深入認(rèn)識(shí)混凝機(jī)理進(jìn)而優(yōu)化混凝沉降效果有重要的意義。本文通過(guò)配置20 g/L粒級(jí)為-0.074 mm樣品的懸浮液進(jìn)行試驗(yàn),分別考察了藥劑特性、水質(zhì)特性、煤泥特性組分對(duì)煤泥宏觀沉降性能與微觀絮團(tuán)結(jié)構(gòu)的影響。水質(zhì)特性影響試驗(yàn)結(jié)果表明:溫度的影響為,在5℃時(shí),絮團(tuán)粒徑為0.269 mm、絮團(tuán)分形維數(shù)值為1.5013,當(dāng)溫度升高到30℃時(shí),絮團(tuán)粒徑增大到0.721mm,絮團(tuán)分形維數(shù)值達(dá)升高到1.627。pH的影響為,在中性條件下,APAM有較好的沉降效果;而在酸性條件下,NPAM及CPAM的作用效果得到提高。當(dāng)濃度為1 mmol/L不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子作用于顆粒后,三價(jià)陽(yáng)離子作用后顆粒的雙電層厚度最小為0.00071 m,此時(shí)三價(jià)離子絮凝劑A1C13添加量為0.0332 g比FeCl_3的所需添加量0.0405 g少。煤泥主要組分對(duì)精煤沉降影響的試驗(yàn)結(jié)果如下:選取1000g/t干煤泥的AlCl_3與50 g/t干煤泥的APAM復(fù)配使用時(shí),精煤沉降速度可達(dá)47.09 cm/min,上清液透射比83.5%,絮團(tuán)粒徑為0.837 mm,分形維數(shù)值最大可達(dá)1.6263,然后將三種煤泥組分與精煤配比。當(dāng)高嶺石的百分含量由0%提高到100%的過(guò)程中,沉降速度降低到20.93 cm/min、上清液透射比降低到71.1%、絮團(tuán)粒徑減小到0.418mm、絮團(tuán)分形維數(shù)降低到1.5637。蒙脫石百分含量由0%僅提高到20%時(shí),混合組分沉降速度迅速降低到14.39 cm/min,上清液透射比為79.7%,絮團(tuán)粒徑為0.458 mm,絮團(tuán)分形維數(shù)為1.5493。腐植酸百分含量為20%時(shí),混合組分的絮團(tuán)分形維數(shù)值為1.5726,此時(shí)二者形成的絮團(tuán)較為疏松,上清液透射比為87.3%。不同變質(zhì)程度煤樣及不同藥劑用量情況下的沉降效果表明:變質(zhì)程度最高的寺河無(wú)煙煤形成的絮團(tuán)粒徑適中,絮團(tuán)分形維數(shù)值較大,范德華作用能及水化作用能最大而靜電排斥能最小,從而利于顆粒絮凝沉降。在神東長(zhǎng)焰煤中添加不同凝聚劑作用后,凝聚劑中陽(yáng)離子對(duì)顆粒表面雙電層的壓縮能力大小為:AlCl_3FeCl_3MgCl_2CaCl_2NaClKCl。APAM 作用于寺河無(wú)煙煤的沉降試驗(yàn)結(jié)果表明:絮凝劑用量增多時(shí),形成的絮團(tuán)粒徑越大、絮團(tuán)分形維數(shù)值減小,絮團(tuán)變得松散;進(jìn)一步使用正交分析表及Matlab軟件分析發(fā)現(xiàn)煤泥沉降速度與絮凝劑分子量及絮凝劑用量之間的關(guān)系為z = 32.51 + 0.09384x + 0.04647y,式中;z 為沉降速度,cm/min;x 為絮凝劑分子量,百萬(wàn);y為絮凝劑用量,g/t干煤泥;R2=0.7439,可見(jiàn)絮凝劑分子量對(duì)煤泥水的沉降速度影響比較顯著。復(fù)配試驗(yàn)中,只添加50 g/t 干煤泥APAM 600萬(wàn)絮凝劑時(shí),絮團(tuán)分形維數(shù)值為1.5912,當(dāng)添加3Kg/t干泥凝聚劑A1C13與APAM 600萬(wàn)絮凝劑復(fù)配后絮團(tuán)分形維數(shù)最大值1.6736。針對(duì)寺河無(wú)煙煤,基于分形理論及stokes沉降公式推導(dǎo)出其絮團(tuán)沉降速率與絮團(tuán)分形維數(shù)之間的關(guān)系為:U(mm/s)= 1.001 ×4(2df/3);由SPSS線性回歸分析確定絮團(tuán)粒徑與絮團(tuán)分形維數(shù)對(duì)煤泥沉降速度回歸方程為:Y=0.407A-0.602B+663.951,R~2=0.828。式申;Y為沉降速度,cm/min,A為絮團(tuán)粒徑,mm,B為絮團(tuán)分形維數(shù)值。
【圖文】：

圖 1-1 分形理論在混凝過(guò)程中的應(yīng)用Figure 1-1Application of Fractal Theory in Coagulation Process該模型從混凝過(guò)程中所形成的絮體結(jié)構(gòu)入手，借助絮體的分形維數(shù)值，定量了絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)混凝沉降效果的影響。當(dāng)絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)類(lèi)似線狀或者桿狀體的分形維數(shù)值接近 1.1~1.5；當(dāng)絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)近似于面狀時(shí)，絮體的分形維數(shù)1.5~2.0 之間；當(dāng)絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)接近于球狀時(shí)，絮體的分形維數(shù)值在 2.5~2.0 之用絮體的分形維數(shù)對(duì)混凝過(guò)程進(jìn)行研究，打破了傳統(tǒng)混凝研究中以絮體的平均沉沉后水濁度等間接參數(shù)作為評(píng)判混凝效果的束縛，更能直接反映混凝機(jī)理。在凝凝階段，主要是小絮體在合適的水力紊動(dòng)下凝聚成大的絮體，大絮體對(duì)小絮體及粒進(jìn)行包裹，，從而形成具有較高分形維數(shù)值的大且密實(shí)的包裹體，混凝沉降過(guò)程機(jī)理如圖所示[53]。

圖 1-1 分形理論在混凝過(guò)程中的應(yīng)用Figure 1-1Application of Fractal Theory in Coagulation Process該模型從混凝過(guò)程中所形成的絮體結(jié)構(gòu)入手，借助絮體的分形維數(shù)值，定了絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)混凝沉降效果的影響。當(dāng)絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)類(lèi)似線狀或者桿體的分形維數(shù)值接近 1.1~1.5；當(dāng)絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)近似于面狀時(shí)，絮體的分形1.5~2.0 之間；當(dāng)絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)接近于球狀時(shí)，絮體的分形維數(shù)值在 2.5~2.0用絮體的分形維數(shù)對(duì)混凝過(guò)程進(jìn)行研究，打破了傳統(tǒng)混凝研究中以絮體的平均沉后水濁度等間接參數(shù)作為評(píng)判混凝效果的束縛，更能直接反映混凝機(jī)理。在凝階段，主要是小絮體在合適的水力紊動(dòng)下凝聚成大的絮體，大絮體對(duì)小絮體粒進(jìn)行包裹，從而形成具有較高分形維數(shù)值的大且密實(shí)的包裹體，混凝沉降過(guò)機(jī)理如圖所示[53]。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD94

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本文編號(hào)：2580567