表面疏水改性对微细矿物过滤特性的影响研究

发布时间：2017-11-14 20:47

  本文关键词：表面疏水改性对微细矿物过滤特性的影响研究

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【摘要】：随着采煤机械化程度的提高,煤泥水中微细煤泥含量趋于增加。这些微细煤泥的主要矿物组成是石英和高岭石等亲水性矿物。它们极易泥化,具有颗粒小、比表面积大、表面极性高、表面水化、表面负电性强等特点,导致煤泥过滤脱水产品水分居高不下,给生产和利用带来一系列负面效应。目前的助滤剂主要是从颗粒絮凝聚团的角度出发进行辅助脱水,没有考虑颗粒表面水化问题。论文提出从对煤泥矿物颗粒表面疏水改性来改善煤泥过滤脱水效果并开展相关研究,研究可以为煤泥过滤脱水提供理论及技术支持。论文以选煤厂煤泥水中主要矿物(石英、煤)为研究对象,研究了三种不同种类的疏水改性药剂(1#阴离子表面活性剂、2#阳离子表面活性剂、3#非离子表面活性剂)对石英和低灰精煤的过滤特性的影响。优选出最佳疏水改性药剂,采用单因素寻优试验,从药剂用量、搅拌时间、搅拌速度、矿浆pH值、粒度等方面分别考察了两种矿物的最佳药剂过滤脱水条件。并探究了最佳疏水改性药剂作用下,低灰精煤和石英不同混合体系(不同混合比例、不同粒度组成、不同浓度等)对其过滤特性的影响。并利用小型的DL-5C盘式真空过滤系统对微细矿物进行过滤条件的验证以及几种常用助滤剂过滤的对比试验。结合疏水药剂吸附在微细矿物前后的红外图谱变化及矿物的表面润湿性变化试验,从机理上分析疏水改性药剂对矿物的助滤作用。研究结果表明：1)三种不同种类疏水改性药剂中,2#药剂对石英和低灰精煤过滤效果最好,一定范围内,微细矿物滤饼水分随着药剂用量的增加而减少,过滤速度随着药剂用量的增加而增大。在2#药剂作用下,石英最佳过滤条件是药剂用量200g/t,搅拌时间4min,搅拌速度300 r/min, pH值在接近石英等电点pH=2处；低灰精煤的最佳过滤条件是药剂用量40g/t,搅拌时间4 min,搅拌速度300r/min, pH值在6-8左右。0.074 mm的粒级对低灰精煤的过滤影响最大,疏水药剂对粒度细的微细煤颗粒过滤改善效果明显。2)对石英和低灰精煤的不同混合体系过滤,石英含量越高,混合体系滤饼水分越高,过滤速度越慢；0.074 mm粒度级含量越多,过滤的滤饼水分越高,过滤速度越慢；矿浆浓度越高,过滤的滤饼水分越低,过滤速度反而越慢。3)利用DL-5C盘式真空过滤系统,对石英、低灰精煤及两者混合矿物在不加药剂和加2#药剂最佳过滤条件下,过滤的试验效果跟抽滤试验效果相一致。滤饼水分较空白试验分别降低5.93%,2.25%,3.09%。对比2#疏水改性药剂、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺以及聚合氯化铝等助滤药剂对过滤的影响,其中2#疏水改性药剂降低滤饼水分效果最明显。4)表面活性剂的主要助滤作用机理是降低表面张力,使颗粒表面疏水。结合加药剂和不加药剂两种情况下,微细矿物红外光谱分析试验和表面接触角试验前后的变化得知疏水改性药剂的加入,一定程度上吸附在矿物表面,矿物表面接触角增大,增大了其表面疏水性。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD94

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