压滤过程中煤泥滤饼结构演化规律及组合药剂优化机理

作     者：马晓敏 孙筱淞 董宪姝 樊玉萍 常明 MA Xiaomin;SUN Xiaosong;DONG Xianshu;FAN Yuping;CHANG Ming

作者机构：太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 矿冶过程智能优化制造全国重点实验室北京100160 矿冶过程自动控制技术北京市重点实验室北京100160 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年第49卷第3期

页      面：1611-1624页

核心收录：

学科分类：081902[工学-矿物加工工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2023YFC2907704) 矿冶过程智能优化制造全国重点实验室开放基金资助项目(BGRIMM-KZSKL-2023-18) 国家自然科学基金青年科学基金资助项目(52004178) 

主　　题：煤泥脱水 滤饼结构 压滤过程 CT 骨架构建体 

摘      要：煤泥滤饼结构对脱水效果有重要影响,采用自制加压脱水装置及CT扫描等方法研究了压滤脱水过程中滤饼结构特性及其演化规律。将压滤过程修正为4个阶段,其中滤饼脱水阶段主要脱去滤饼内部水分,此阶段滤饼孔隙结构越发达则压滤脱水效果越好;滤饼压缩阶段主要对滤饼进行最后压缩,此阶段滤饼可压缩性越高,滤饼最终的孔隙率和含水量就越低。并采用聚合硫酸铁(PFS)和α-半水石膏(α-HH)对煤泥进行助滤实验。从煤泥颗粒絮团结构、滤饼物相组成、滤饼三维结构等多方面分析了助滤机理。结果表明:PFS和α-HH联合使用显著提升了煤泥的过滤效果,通过中心组合设计(CCD),确定了2者最佳药剂量为1711.44 g/t和48.33 mg/g。在最佳条件下,滤饼含水量降低至16.97%,过滤速度提高至145.89 mL/(s·m^(2))。α-HH的加入使滤液Zeta电位的绝对值降低到1.45 mV,从而降低了煤泥颗粒之间的静电排斥力,增强了PFS的絮凝效果,使絮状物的弦长增加到71~171μm。同时在PFS体系中,α-HH的水化反应被加速,形成大量二水石膏晶体,在煤泥絮体中形成交织的骨架,发挥了骨架构建体的作用,使煤泥压滤脱水指数(I_(CD))提升至176.30,增强了滤饼强度,使压滤过程中煤泥滤饼孔隙率从12.14%提高到14.39%,提高了煤泥滤饼的孔隙配位数及连通性从而提高了过滤效果。