煤泥水体系循环溶液化学基础研究

选煤厂煤泥水在闭路循环过程中形成了具有动态特征的溶液化学体系，成为浮选和澄清环节的溶液化学环境基础，但浮选和澄清溶液化学研究不涉及这方面内容。本项目拟以单矿物配制煤泥水实验室模拟循环体系为对象，研究循环溶液化学特征的动态规律、形成机理以及浮选和澄清环节溶液化学调节的循环效应，形成煤泥水循环溶液化学基本框架，确定决定浮选和澄清效率的主要溶液化学因素，建立水质硬度变化迭代模型；选择典型选煤厂煤泥水体系进行系统放大效应研究，完善循环溶液化学体系，确定浮选和澄清效率平衡的主控溶液化学因素范围，修正硬度变化迭代模型。本研究建立了煤泥水循环溶液化学体系，在理论上填补了这方面的研究空白；在实践上为浮选和澄清这一对"矛盾"的溶液化学平衡调节及相关技术开发奠定了理论基础，为选煤厂同时实现煤泥高效浮选和煤泥水澄清循环提供理论保障。

该研究以煤泥水循环体系为对象，围绕浮选和澄清两种作业的溶液化学平衡调控展开。利用样品个体研究与系统研究、基础实验研究与现场运行研究相结合的方法，配合理论计算手段，构建了煤泥水循环溶液化学体系。.研究结果表明：煤泥水主要的溶液化学过程包括矿物溶解、离子交换吸附和氧化还原。无人为调节时，这三种反应相互平衡最终使硬度呈现上升、下降和平衡三种趋势，这一结果打破了硬度单纯增加的传统认识。人为调节硬度时，同一监测点硬度先增加而后回落至较高水平，并依此规律不断波动；距药剂添加点越远，距添加时间越长，硬度增加幅度越小。.试验结果表明：硬度是影响煤泥浮选的主要溶液化学因素。硬度增加，精煤灰分和产率均增加，产率增加幅度较大。选煤厂生产中，当硬度分别介于60-70 DH°和80-90 DH°，对应浮选柱精煤灰分在9%-10%和10%-11%范围内波动，而浮选机精煤灰分对应在7%-9%和10%-12%之间波动，规律性非常显著。硬度对浮选的影响机理：当硬度<25 DH°，硬度增加起泡剂水溶液表面张力降低；硬度介于25-40DH°，硬度增加起泡剂水溶液表面张力增加；进一步提高硬度，表面张力基本稳定。硬度<40 DH°时，煤和煤矸石之间的润湿差异性大，选择性好；硬度>40 DH°，润湿性差异变小，选择性差。以上多种因素均随硬度变化而变化，最终决定硬度对浮选指标的影响。对于特定选煤厂煤泥浮选要求，存在对应的最佳硬度范围。.随硬度增加，煤泥水沉降速度和上清液透光率均呈先增加后稳定的趋势。运用EDLVO理论计算了三种煤阶有机质煤分别和两种粘土组成的悬浮体系中颗粒间的相互作用，结果表明：硬度在5.61～56.1 DH°范围内，粘土颗粒之间、长焰煤和蒙脱石、气煤和蒙脱石体系中颗粒始终处于分散状态，说明颗粒凝聚的临界浓度>56.1DH°。而其他煤颗粒间或煤和粘土间发生凝聚，说明临界浓度在此范围内。不论同种粒子，还是异种粒子，煤颗粒的凝聚性能由易到难顺序为： 贫瘦煤>气煤>长焰煤，粘土颗粒的凝聚性能为高岭石强于蒙脱石。.原生硬度是由煤中有机质和无机矿物质在水中发生系列反应而形成，未添加凝聚剂时的硬度。它决定煤泥水的自然沉降性能。建立了基于矿物溶解和离子吸附过程煤泥水硬度迭代模型。.基于颗粒凝聚临界硬度和煤泥浮选最佳硬度，配合水质调控软硬件建设，最终实现工业应用。