粒度级配对低阶煤成浆性的影响及机理探究

作     者：马旭龙 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李寒旭

授予年度：2022年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：低阶煤 粒度级配 影响 机理 模型 

摘      要：我国煤炭资源丰富,但优质煤炭储量匮乏,低阶煤炭储量丰富,而储量丰富的低阶煤尚未得到有效利用。使用低阶煤制浆不但使制浆原料多元化,而且可以提高煤化工原料的综合利用效能,对丰富水煤浆气化理论、节约资源具有一定的意义。但低阶煤制得浆体成浆浓度低,成浆性能差,不利于水煤浆气化,水煤浆气化企业亟需提高低变质程度煤的成浆浓度。本文选取典型低变质程度的DJQ、DGD、YL样品,进行了粒度级配制浆研究,考查粒度级配对成浆浓度、表观粘度、流变特性和稳定性能的影响及级配浆体的双峰参数和分形维数对成浆性的影响规律;研究粒度级配前后浆体表面润湿性、煤中矿物质、表面电负性、微观形貌的性能变化对成浆性的影响机理;建立双峰参数与成浆浓度及粒径与颗粒含量之间的模型。结论如下:(1)合理的粒度级配可以改善低阶煤的成浆性能。DJQ、DGD、YL三个样品进行级配制浆时,与单煤制浆的56%、58%和60%相比,成浆浓度分别提高了4.7%、3.3%、3.3%;合理的粗细颗级配,可以提高水煤浆的成浆浓度,改善浆体的质量,可以提高煤浆的稳定性,增强煤浆的假塑性特征;通过Matlab软件利用皮尔逊相关系数计算双峰参数(双峰位置(D、D、D)、峰高(h、h)、峰间距(l)、峰面积(S、S)、双峰面积比(S/S)、峰谷(h)位置)与成浆浓度之间的相关性,发现双峰参数与成浆浓度之间存在相关性;DJQ、DGD、YL三个样品按照8:2的比例进行混合制浆,在成浆浓度最高时,对应的分形维数D都为2.38,相比于其他级配浆体的分形维数D最大,在制备水煤浆的过程中可以通过对浆体粒度分析拟合判断成浆性的好坏。(2)当粗细颗粒煤样添加量不变时,随级配煤细颗粒粒度变小,细颗粒数量增多使粗细煤颗粒之间的静电斥力越大,范德华力相对越小,促使煤颗粒分散在水中,有利于水煤浆成浆,相反不利与成浆,煤颗粒间的静电相互作用力与水煤浆的成浆性和稳定性有着必要的联系;煤中高岭石、方解石可以使水煤浆的粘度降低;随着级配煤样之间粒径相差逐渐变大,小颗粒填充到大颗粒中,增加整个混合煤浆体系的空间堆积利用效率,提高浆体的成浆性,因此合理的粗细颗粒堆积也影响成浆性能;浆体的成浆性能与级配煤样的表面润湿性有着密切的联系,级配样亲水性越好,吸附水分越多,浆体中自由水的含量越少,浆体的性能越差。(3)以级配浆体粒度频率分布的10个双峰参数为自变量,成浆浓度为因变量,利用Matlab的regress函数和BP神经网络建立预测模型;以级配浆体粒度累积分布的粒度为自变量,颗粒含量为因变量,发现常用的粒度累积分布模型与实测值存在的一定的差距,利用MATLAB工具箱的Custom Equation和Polymial两种拟合方式建立粒度累积分布模型;基于以上两种模型利用MATLAB App Designer程序设计平台设计双峰参数与成浆浓度及粒度与颗粒含量之间的模型的功能模块和其用户界面,并对其控件和菜单的回调函数进行编程以实现预测,生成粒度级配预测系统APP。图[57]表[35]参[100]