新型快速精煤压滤机与脱水工艺的研究

针对浮选精煤水分高、脱水难、能耗高的问题,研制开发了新型快速精煤压滤机与脱水工艺。介绍了其强化物料脱水的机理,分析了不同入料浓度、压滤入料粒度组成、单面与双面隔膜、不同加压方式等工艺参数对脱水效果的影响规律。结果表明：该精煤压滤机压滤速度快、滤饼水分低,操作方便、节能明显,在浮选精煤、原煤煤泥及浮选尾煤的压滤与脱水均具有广阔的推广应用前景。     

Physical properties and ?lter cake structure of ?ne clean coal from flotation简

In order to improve the dewatering rate and the effect of fine clean coal (FCC), the advanced method of fine coal (−0.5 mm) dewatering and the correlated basic theory were investigated in this study. It was found that the dewatering by sleeve type press filter was an efficient way of FCC dewatering. On the other hand, the results also proved that particle size distribution, volatile matter, ash content, pore size distribution and specific surface area of coal particles of FCC samples, as well as viscosity and density of FCC slurry, were important parameters in determining the process of efficient dewatering. Especially, wet mass to dry mass, specific resistance of average mass, compressibility factor and microstructure of filter cake explained the reasons and mechanisms of fine clean coal efficient dewatering.     

Effect of slurry conditioning on flocculant-aided filtration of coal tailings studied by low-field nuclear magnetic resonance and X-ray micro-tomography

The present work aimed to study the effect of slurry conditioning on flocculant-aided filtration of coal tailings by the analysis of filtration kinetics and filter cake structure. Laboratory filtration tests of the coal tailings showed that both the shear rate and agitation time have significant effects on filtration rate and cake moisture. Moderate agitation at the shear rate of 92 s⁻¹ was favorable for fast filtration, but high cake moisture was encountered. The low-field ¹H nuclear magnetic resonance (NMR) measurements of the filter cake showed that the slurry conditioning has a significant effect on the residual water in large pores and a negligible effect on the residual water in small pores. The X-ray micro-tomography (XRM) measurements indicated that the filter cake formed at the shear rate of 92 s⁻¹ has more macro-pores and higher porosity than that formed at the shear rate of 53 s⁻¹, hence more residual water was entrapped in filter cake. The slurry conditioning in the presence of flocculant will change the structure of filter cake and affect the filtration performance. There was a paradox between fast filtration rate and low filter cake moisture. The findings enable better understanding of the effect of slurry conditioning on flocculant-aided filtration of coal tailings.     

酸碱与农业生物质骨料对污泥脱水效能的影响

为改善污泥脱水性能,在不同pH条件下考察3种农业生物质即小麦秸秆粉末(WSP)、玉米秸秆粉末(CSP)及稻壳粉末(RHP)对污泥脱水的影响.采用毛细吸吮时间(CST,tCS)及污泥比阻(SRF,FSR)等表征污泥脱水性能,用粒径和Zeta电位考察污泥性质的变化,通过离心液浊度,胞外聚合物质(EPS)含量、束缚水和泥饼结构来解释协同作用机制.实验结果显示,当pH控制在3时,污泥脱水效果最好,深度脱水后泥饼含水率下降到61. 5%;分别投加WSP、CSP及RHP时,污泥FSR分别下降到7. 32×10~8,7. 41×10~8及8. 29×10~8s2/g. pH小于2或pH从8升高到11时tCS和FSR都显著升高;在投加0. 75 g/g DS WSP、CSP及RHP后,也不能改善污泥脱水效果. pH低于2或者碱性条件使污泥释放更多有机物质和浊度,污泥脱水效果恶化严重.酸及生物质改善污泥脱水性能的机理为酸(pH=3)促进污泥分解EPS释放束缚水,而生物质作为骨料提供水分孔道.     

Effect of a starch-based filter aid on the dewatering of fine clean coal

The dewatering of fine, flotation cleaned coals from Huaibei and Xuzhou (bituminous) and Yongcheng (anthracite) were studied. The supernatant and filter cake were examined to determine the rate and extent of flocculation and dewatering. A starch-based filter aid was used to increase flocculation and dewatering rates. The filtration constant, K, and compression index, s, of the Yongcheng slurry were measured under various conditions. A designed experiment was performed to determine optimum conditions for dewatering. The results showed that the filter aid enhanced flocculation and coagulation of the fine cleaned coal slurry, enhanced the structure of the filter cake and promoted dewatering of the cake. Moisture content in the cake was reduced to 17% after vacuum filtration.     

壳聚糖与硅藻土调理市政污泥

以污泥比阻为评价指标,综合考虑脱水率、泥饼含水率及过滤时间因素,研究使用壳聚糖与硅藻土对污泥单独调理的最佳条件及联合调理改善污泥脱水性能的效果,并与聚丙烯酰胺调理污泥的效果进行了对比。结果表明,先投加0.5 g/g硅藻土调理污泥,再投加5 mg/g壳聚糖以30 r/min搅拌反应150 s,污泥比阻下降了95.43%,脱水率上升至91.02%,泥饼含水率降至83.13%,过滤时间降至29.5 s。壳聚糖与硅藻土联合调理的效果明显优于壳聚糖或硅藻土单独调理的效果,且其联合调理改善污泥脱水综合性能的效果优于聚丙烯酰胺调理污泥的效果。     

浮选精煤的恒压过滤方程

简要论述了浮选精煤的过滤性质,通过研究过滤过程中的过滤速度,系统地推导出了待定常数的恒压过滤过程。对某种浮选精煤试样进行了过滤脱水和滤饼脱水试验,详细介绍了试验装置、试验步骤、试验条件、试验结果和过滤常数的确定过程,最终给出了试验媒浆的恒压过滤方程,可为精煤压滤机的设计、选和调试提供参考。     

煤岩显微组分加氢热解过程中含硫气体逸出特性

在热天平上进行了兖州煤及其显微组分加氢热解的TG-MS实验,研究了氢气气氛下兖州煤及其显微组分的热失重特征和加氢热解含硫气体的逸出特征.结果表明,镜质组在470℃左右有较强的H2S和COS逸出,惰质组较低,而惰质组在570℃左右有较强的H2S和COS逸出,镜质组则基本没有,说明镜质组中有机脂肪硫含量较高而惰质组中黄铁矿硫含量较高.镜质组和惰质组不同的SO2逸出说明镜质组含有较高的脂肪硫和较少芳香硫,而惰质组则含有较少脂肪硫和较高的芳香硫.镜质组比惰质组有较高的C4H4S和C8H6S逸出,说明镜质组中的噻吩环和苯并噻吩环有较多的以弱的桥键与煤主体结构相连,而惰质组中的噻吩环和苯并噻吩环多与缩合芳香体系缩聚在一起,热稳定性较高,难以断裂分解.各种含硫气体不同的逸出强度和分布反映了镜质组和惰质组中硫存在形态和含量的差异而导致的镜质组和惰质组在加氢热解过程中硫的不同变迁规律.     

神木煤显微组分热解的TG-MS研究

在TG-151热天平上考察了神木煤显微组分的热重特性，并用质谱对热解气体进行了在线检测分析．结果表明：镜质组比惰质组有较高的挥发分收率和较高的最大失重速率，较低的起始热解温度和热解峰温．对热解产生的气体的在线质谱分析表明，镜质组有较高的C1～C4轻质烃类和C6～C8芳香烃类收率，原煤居中，惰质组最少，反映了镜质组和惰质组在脂肪氢含量和芳香度方面的差异；同时镜质组比惰质组有较高的水生成，反映了镜质组较高的酚羟基含量对热解水生成的影响．而镜质组和惰质组CO2逸出的不同则反映了其含氧官能团含量的差异．各种热解气体不同的逸出强度和分布反映了镜质组和惰质组因组成不同而导致在热解反应性方面存在的差异．     

有机物极性对超滤膜过滤性能的影响

为研究有机物极性对超滤膜过滤性能的影响,用超滤膜过滤有机物含量相当,有机物极性成分不同的5种水样,基于滤饼堵塞过滤模型和中间堵塞过滤模型对试验结果拟合。研究表明,超滤膜对不同极性有机物去除率由高到低为:VHA>SHA>NEU>CHA,在膜的浓水、正冲水、反洗水及化学清洗废液中,疏水性有机物的比例也相对较高。疏水性有机物浓度由高到低的水样1、水样2、水样3、水样4和水样5,过滤结束时通量分别为起始通量的91%,80%,69%,56%和45%,滤饼层过滤阻力系数kp和膜孔吸附系数kc均随水样中疏水性有机物含量的升高而增大,说明疏水性有机物在膜表面沉积和在膜孔的吸附性能都比亲水性有机物强,疏水性有机物是造成超滤膜有机污染的主要因素。     

厢式压滤机污泥脱水系统的优化控制

厢式压滤机内泥饼的含水率难以在线监测,因而厢式压滤机系统的自动停机控制一般根据经验来设定。以系统压滤出水速率作为在线监控的指标,在对现场数据监测的基础上,设计研发了厢式压滤机优化自动控制系统。实践表明,优化后的控制系统在保证泥饼干度的基础上,可实现系统的自动运行,并节省了15%以上的压缩空气量。研究结果对于厢式压滤脱水系统自动控制的设计具有参考意义。     

煤泥离心过滤过程的综合助滤机理研究

利用实验室小型变频调速离心过滤机进行了煤泥悬浮液脱水试验，研究了连续离心动态过滤过程中的滤饼过滤效应及其影响截留粒度的因素，同时分析了滤饼离心助滤、动态滤饼及变驱动力强化助滤的机理和效果．结果表明：综合滤饼过滤、动态过滤、变驱动力离心过滤等因素对改善细粒煤泥过滤脱水效果具有非常积极的意义。     

准噶尔盆地侏罗系煤系烃源岩有机显微组成及意义

通过对准噶尔盆地侏罗系的18个煤系烃源岩样品,进行岩石热解、有机碳测试、镜质体反射率检测、显微组分鉴定等实验分析,发现：热解法和显微类型指数法得到的有机质类型评价结果相矛盾。利用热解法判断煤系烃源岩有机质类型时,煤的有机质类型最好、炭质泥岩次之、泥岩最差;而利用有机显微类型指数法判断有机质类型时,泥岩有机质类型最好、炭质泥岩次之、煤最差。进一步研究发现,传统认为不生烃的镜质组具有重要的生烃贡献。镜质组的生烃能力认识是导致两种有机质类型评价方法出现矛盾的关键。对于煤系烃源岩而言,利用热解法进行有机质类型划分更加的准确且经济。     

改性聚丙烯酰胺对方解石的助滤性能

研究了聚丙烯酰胺 ( PAM)、羟甲基化聚丙烯酰胺 ( HMPAM)、磺甲基化聚丙烯酰胺 ( SMPAM)和氨甲基化聚丙烯酰胺 ( AMPAM)对细粒方解石的助滤性能。结果表明 :在相同的相对分子质量下 ,改性 PAM对细粒方解石的助滤效果为 :SMPAM>HMPAM>PAM>AMPAM。     

神木煤显微组分热解特性研究

在热天平上考察了湿度对神木煤显微组分热解的失重行为、红外光谱变化、半焦元素分布以及脱硫脱氮率的影响。结果表明：随热解温度长高,镜质组和惰质组在400－700℃出现明显的热解失重峰,且热解失重行为相似,但镜质组失重峰温低,失重速率大,脱硫脱氮率高;与惰质组半焦相比,镜质组半焦C含量较低,H,O,含量较高。在实验温度范围内,随温度升高,脂肪C－H键和芳香醚键、羟基等逐渐断裂分解,至700℃基本消失,同时半焦中C元素含量升高,H,O含量下降,N,S含量变化不大,同时湿度升高也有利于提高脱硫脱氮率。     

华北重点矿区煤储层吸附特征及其影响因素

研究华北地区煤储层吸附特征及主要影响因素，对9个重点矿区42件煤样进行了平衡水法等温吸附分析．实验表明：研究区原煤兰氏体积在6．22～43．57m^3／t之间，分布特征受区域煤变质的三带分布规律控制，在中带的沁水盆地最高，焦作、安鹤、永夏和荥巩煤田其次，而在南、北两带的平顶山、大同和两淮地区最低；全区域兰氏压力在0．20～3．83MPa之间，以大同和沁水最高，平顶山次之，其他矿区较低．研究表明，煤级是影响该区煤储层吸附能力的主要因素，随煤级增大，煤储层吸附能力呈多项式关系增强．煤吸附能力随煤中镜质组和惰质组含量总和的增高而增强，其中惰质组的影响较大．煤储层吸附能力随煤中碳组分含量的增高和氢组分含量的降低而增高．煤中水分和灰分的存在会降低煤的吸附性能．     

精煤管式压滤机隔膜压榨的试验研究

以隔膜压榨的方法对精煤管式压滤的强化脱水进行了试验研究,并对单一流体静压力和隔膜压榨后的滤饼的电镜扫描图进行了分析,得出隔膜压榨能强化精煤脱水的结果;最后对一维与二维的压榨效果进行了比较得出二维压榨优于一维压榨的结论。     

氧化—絮凝调理对剩余污泥脱水性能的影响

针对污水处理厂污泥脱水难度大、运行成本高等问题,深入研究NaClO投加量、污泥混合液pH值以及在NaClO最佳投加量和污泥混合液最佳pH值下耦合聚合硫酸铁(PFS)和三氯化铁(FeCl₃)对污泥脱水性能的影响,以期获得氧化—絮凝调理对活性污泥脱水性能的影响机制。结果表明,在NaClO投加量为40 mg/g DS(绝干污泥)和污泥混合液pH值为3时,PFS耦合NaClO调理后的泥饼含水率和污泥比阻(Specific Cake Resistance,SRF)分别降至85.86%和4.74×10¹¹ m/kg;FeCl₃耦合NaClO调理后的泥饼含水率和污泥比阻分别降至86.36%和3.93×10¹¹ m/kg。调理后的污泥絮体粒径D50的大小关系为：NaClO+PFS>NaClO+FeCl₃>pH值>原泥>NaClO。显然,经过氧化—絮凝调理后的污泥絮体粒径明显增大,滤液中的有机质含量降低。氧化—絮凝调理可使活性污泥比阻显著降低,脱水性能显著改善。NaClO...     

微细粒煤泥水用絮凝剂的合成与应用

絮凝剂在细粒煤泥水净化和闭路循环过程中具有极其重要的作用.采用接枝共聚反应的方法在淀粉骨架上引入二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC),丙烯酰胺(AM)单体合成了阳离子改性淀粉高分子絮凝剂(St-DMDAAC-AM),利用红外光谱(IR)和差示扫描量热分析(DSC)表征了产品的结构和热性能,通过扫描电镜(SEM)直接观察、研究了淀粉改性前后的超微形态和结构.以典型细粒煤泥水为处理对象进行了絮凝沉降及压滤试验,研究并优化了药剂添加制度.IR,DSC和SEM对絮凝剂的官能团特征峰、热转变温度和表面形态的表征以及工艺试验的结果,证明了St-DMDAAC-AM接枝的成功和性能的提升,此絮凝剂同时发挥电中和凝聚及架桥絮凝的双重作用,有效改善了微细粒沉降与压滤效果,在最佳药剂制度下,能使细粒煤泥浓缩沉降的溢流浓度达2 g/L,底流压滤的滤饼水分可控制在20%～25%左右,滤液浓度低于10 g/L.     

污泥结合水测量方法和水分分布特性

为了实现污泥高效脱水,对污泥水分分布特征与脱水性能变化的关系进行研究.分别利用热干燥法、抽滤法、压滤法、水活度法和膨胀计法测定同一市政污泥的结合水相对质量分数,通过分析比较测量数据和应用原理,总结出各种方法的优缺点和适用条件.基于膨胀计法对污泥水分能量状态进行了分析,构建了污泥水分分布特征曲线,并阐明污泥在不同水分质量分数时的机械脱水效果.研究表明：5种方法的结合水质量分数（结合水/干基）测量结果差异明显,其中抽滤法测量值最大为628%,水活度法测量值最小,只有34%;膨胀计法操作快捷、原始数据容易处理,优于其余4种测量方法.当污泥水分相对质量分数(全水分/干基)大于183%时,适当提高设备的脱水强度能够较好地改善脱水效果.