摘要: 我国的能源结构以煤炭为主，是世界上最大的煤炭生产国和消费国，选煤是煤炭洁净利用的源头和基础，煤炭洗选过程作为煤炭清洁高效利用必不可少的环节，产生大量难以沉降的煤泥水。目前大部分选煤厂采用的药剂制度单一，沉降效果差，投加量大，易导致... 展开 我国的能源结构以煤炭为主，是世界上最大的煤炭生产国和消费国，选煤是煤炭洁净利用的源头和基础，煤炭洗选过程作为煤炭清洁高效利用必不可少的环节，产生大量难以沉降的煤泥水。目前大部分选煤厂采用的药剂制度单一，沉降效果差，投加量大，易导致煤泥水体系黏度升高，脱水困难，滤饼水分极高，严重阻碍了选煤厂的生产效率。为解决上述问题，本文将聚二甲基二烯丙基氯化铵（Polydimethyldiallylammoniumchloride，简称PDMDAAC）作为凝聚剂与絮凝剂聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）进行复配，来强化煤泥水沉降脱水过程，减少药剂用量，实现煤泥水高效沉降与煤泥快速脱水。 探究了不同含固率及黏度的PDMDAAC对沉降及脱水过程的影响规律，综合各项评价指标，筛选出沉降脱水效果较好的三种PDMDAAC（10040、15040和1K40），而后探究不同用量对沉降及脱水过程的影响规律，确定其最佳用量范围为5~9mg/L；通过Zeta电位、SEM、XPS及FTIR测试分析了PDMDAAC作用下煤泥颗粒界面结构性质，揭示了PDMDAAC在煤炭和高岭石表面的吸附作用机制：PDMDAAC能够有效减小Zeta电位绝对值，但过量会导致电位反转，不利于聚团，其倾向于在高岭石表面吸附，粘度过高会导致范德华力减弱，范德华力强度用随量增大均先增大后减小。 研究了不同水解度及分子量的PAM对沉降及脱水过程的影响，综合各项评价指标，筛选出沉降脱水效果较好的三种PAM（2400、2410和2610），而后探究不同用量对沉降及脱水过程的影响规律，确定其最佳用量为5mg/L；通过分析PAM作用下煤泥颗粒界面结构性质，明晰了煤泥水体系中煤炭与高岭石的结合规律，揭示了PAM在煤炭和高岭石表面的吸附作用机制：PAM通过降低悬浮颗粒浓度使Zeta电位绝对值减小，但水解度过高或用量过高均会导致Zeta电位绝对值增大，PAM更倾向于吸附在煤炭颗粒的表面，PAM与煤泥颗粒间的氢键键合作用随水解度增大而减小，随用量增大先增大后持平，范德华力作用随水解度增大而减小，随用量增大先增大后减小。 分析了PDMDAAC、PAM种类及用量对复配过程的影响规律，综合沉降及脱水过程中各项评价指标，确定了药剂复配制度为：PDMDAAC10040用量5mg/L，PAM2610用量3mg/L；通过分析PDMDAAC-PAM作用下煤泥颗粒界面结构性质，揭示了药剂复配强化沉降脱水过程作用机制：PDMDAAC凭借其高密度阳离子的线性结构，能够增大煤泥水中的离子浓度、压缩双电层厚度，突破高岭石表面水化膜改变其电位，为PAM提供更多的吸附位点，充分发挥其吸附架桥作用，减少PAM用量；而后在上述药剂制度作用下，探究了煤泥水浓度、煤泥粒度及煤泥种类对沉降脱水过程的影响规律，借助XRF及FTIR分析进一步阐明了复配药剂与不同粒度、不同煤质的煤泥颗粒间作用机制。 采用多因素响应面法研究了凝聚剂用量(Cc)、絮凝剂用量(Cm)与煤泥水浓度(Cs)对沉降及脱水效果的影响显著性及因素间的交互作用，建立了沉降指标和脱水指标与上述参数间的二次多项式模型，模型表明各因素对沉降综合指标与脱水综合指标影响的显著性顺序均为：Cmgt;Csgt;Cc，并得出最佳试验参数：Cs=20g/L，Cc=2.955mg/L，Cm=2.311mg/L，此条件下进行验证试验，沉降综合指标与脱水综合指标分别达到了10.471和1.004，与模型预测结果偏差较小，验证了模型的准确性，并基于此开展工业试验，实现了塔拉壕选煤厂煤泥水的高效沉降脱水，减少了药剂用量，成本降低了33.3%。 收起