【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環(huán)節(jié),針對傳統(tǒng)煤泥水處理過程中由于混凝劑的過量投加造成的藥劑浪費、混凝效果降低的問題,本文基于絮團特性對煤泥水的沉降效果進行了研究,這對深入認識混凝機理進而優(yōu)化混凝沉降效果有重要的意義。本文通過配置20 g/L粒級為-0.074 mm樣品的懸浮液進行試驗,分別考察了藥劑特性、水質(zhì)特性、煤泥特性組分對煤泥宏觀沉降性能與微觀絮團結(jié)構(gòu)的影響。水質(zhì)特性影響試驗結(jié)果表明:溫度的影響為,在5℃時,絮團粒徑為0.269 mm、絮團分形維數(shù)值為1.5013,當溫度升高到30℃時,絮團粒徑增大到0.721mm,絮團分形維數(shù)值達升高到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。當濃度為1 mmol/L不同價態(tài)陽離子作用于顆粒后,三價陽離子作用后顆粒的雙電層厚度最小為0.00071 m,此時三價離子絮凝劑A1C13添加量為0.0332 g比FeCl_3的所需添加量0.0405 g少。煤泥主要組分對精煤沉降影響的試驗結(jié)果如下:選取1000g/t干煤泥的AlCl_3與50 g/t干煤泥的APAM復配使用時,精煤沉降速度可達47.09 cm/min,上清液透射比83.5%,絮團粒徑為0.837 mm,分形維數(shù)值最大可達1.6263,然后將三種煤泥組分與精煤配比。當高嶺石的百分含量由0%提高到100%的過程中,沉降速度降低到20.93 cm/min、上清液透射比降低到71.1%、絮團粒徑減小到0.418mm、絮團分形維數(shù)降低到1.5637。蒙脫石百分含量由0%僅提高到20%時,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%,絮團粒徑為0.458 mm,絮團分形維數(shù)為1.5493。腐植酸百分含量為20%時,混合組分的絮團分形維數(shù)值為1.5726,此時二者形成的絮團較為疏松,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)程度最高的寺河無煙煤形成的絮團粒徑適中,絮團分形維數(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。在神東長焰煤中添加不同凝聚劑作用后,凝聚劑中陽離子對顆粒表面雙電層的壓縮能力大小為:AlCl_3FeCl_3MgCl_2CaCl_2NaClKCl。APAM 作用于寺河無煙煤的沉降試驗結(jié)果表明:絮凝劑用量增多時,形成的絮團粒徑越大、絮團分形維數(shù)值減小,絮團變得松散;進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;y為絮凝劑用量,g/t干煤泥;R2=0.7439,可見絮凝劑分子量對煤泥水的沉降速度影響比較顯著。復配試驗中,只添加50 g/t 干煤泥APAM 600萬絮凝劑時,絮團分形維數(shù)值為1.5912,當添加3Kg/t干泥凝聚劑A1C13與APAM 600萬絮凝劑復配后絮團分形維數(shù)最大值1.6736。針對寺河無煙煤,基于分形理論及stokes沉降公式推導出其絮團沉降速率與絮團分形維數(shù)之間的關系為:U(mm/s)= 1.001 ×4(2df/3);由SPSS線性回歸分析確定絮團粒徑與絮團分形維數(shù)對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為絮團粒徑,mm,B為絮團分形維數(shù)值。
【圖文】：

圖 1-1 分形理論在混凝過程中的應用Figure 1-1Application of Fractal Theory in Coagulation Process該模型從混凝過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)對混凝沉降效果的影響。當絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)類似線狀或者桿狀體的分形維數(shù)值接近 1.1~1.5；當絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)近似于面狀時，絮體的分形維數(shù)1.5~2.0 之間；當絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)接近于球狀時，絮體的分形維數(shù)值在 2.5~2.0 之用絮體的分形維數(shù)對混凝過程進行研究，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)作為評判混凝效果的束縛，更能直接反映混凝機理。在凝凝階段，主要是小絮體在合適的水力紊動下凝聚成大的絮體，大絮體對小絮體及粒進行包裹，，從而形成具有較高分形維數(shù)值的大且密實的包裹體，混凝沉降過程機理如圖所示[53]。

圖 1-1 分形理論在混凝過程中的應用Figure 1-1Application of Fractal Theory in Coagulation Process該模型從混凝過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)對混凝沉降效果的影響。當絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)類似線狀或者桿體的分形維數(shù)值接近 1.1~1.5；當絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)近似于面狀時，絮體的分形1.5~2.0 之間；當絮體的形態(tài)結(jié)構(gòu)接近于球狀時，絮體的分形維數(shù)值在 2.5~2.0用絮體的分形維數(shù)對混凝過程進行研究，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)作為評判混凝效果的束縛，更能直接反映混凝機理。在凝階段，主要是小絮體在合適的水力紊動下凝聚成大的絮體，大絮體對小絮體粒進行包裹，從而形成具有較高分形維數(shù)值的大且密實的包裹體，混凝沉降過機理如圖所示[53]。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD94

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 董連科;王曉偉;;分形維數(shù)與臨界擴展力[J];金屬學報;1990年02期

2 施紹裘;張懋炯;施國勇;;斷裂表面的分形維數(shù)及其測量[J];寧波大學學報(理工版);1992年02期

3 徐龍君，張代鈞，鮮學福;煤微孔表面的分形維數(shù)及其變化規(guī)律的研究[J];燃料化學學報;1996年01期

4 陳三強,劉永忠,程光旭,黃昌斌;用壓汞法計算凍干物料的表面分形維數(shù)[J];食品科學;2004年07期

5 景貴成,劉福海,俞理;天然低滲巖芯分形維數(shù)變化原因分析[J];巖石力學與工程學報;2005年06期

6 劉明芹;張曉光;;一種計算圖像分形維數(shù)的有效方法[J];西安科技大學學報;2009年03期

7 穆在勤,龍期威;由面積-周長關系測量的分形維數(shù)與材料韌性的關系[J];材料科學進展;1989年02期

8 蘇輝,張玉貴,閻振h

本文編號：2580567