煤泥水浓缩澄清

煤泥水是悬浮状态在重力作用下，其固体颗粒开始下沉，即为煤泥沉淀(图2)。煤泥开始沉淀后，粒度较大的首先沉于容器底部逐渐堆积成压缩区 (图2D区)，容器上部出现澄清液，称为澄清区(图2A)。A区下部为澄降区(图2B)，B区与D区之间为过渡区 (图2C)。沉降过程终结时B区和C区消失，只剩下D区和A区。

按煤炭部颁发的煤炭行业指导性技术文件和试制标准MT/Z6—79选煤厂浓缩设备工艺效果评定方法中规定，采用浓缩效率及底流固体回收率2项指标作为综合评定固液分离的效率。

煤泥在水介质中由于重力作用而沉降，根据沉降末速的差别，使煤泥按一定粒度分级。沉降末速指在自由沉降中的颗粒，当重力或离心力与介质运动阻力相等时，与介质之间的相对运动速度。

单体颗粒在无限空间介质中的沉降称自由沉降。可以假定在沉降过程中煤泥颗粒之间在不接触、互不影响时，决定沉降过程的只是介质阻力，其沉降速度可按斯托克斯公式计算：

煤泥的实际沉降条件是干扰沉降，即颗粒在有限空间介质中成群体地，并具有一定凝结性地沉降，运动的颗粒除受介质阻力影响外，也受其他运动颗粒的影响。干扰沉降速度按下式计算：

式中V₀为煤粒在水中的自由沉降速度，cm/s; V_ST为煤粒在悬浮介质中的干扰沉降速度，cm/s;δ为煤粒密度，g/cm;d为煤粒的粒度，mm;X为颗粒的形状系数，一般取X=0.7;△为水的密度，△=1g/cm;n为实验指数，一般取n=5～6;λ为给料煤泥水中的固体容积浓度(以小数表示)，其值按λ=1/Rδ 1计算;R为给料煤泥水的液固比。

因煤泥是由不同粒度的颗粒所组成，每种粒度都有不同的沉降速度V。在一定体积的煤泥水中，由于煤泥颗粒的沉降，残留在煤泥水中的颗粒数将随时间的推移而减少。

沉降过程可用颗粒沉降速度V与煤泥水中颗粒减少数n的对应关系表示 (图1)。

曲线0A与横坐标所限定的面积表示在t₀时全部颗粒总数，用n0表示。

澄清后的煤泥水仍含有一定量的微细颗粒固体物，其含量多少以浊度表示，单位为mg/L。测定浊度方法是从有代表性的煤泥澄清水管道中分流出部分水样，通过浊度变送器进行测量。按被测水样与空白水样对比而获得测定值。

浊度计型式较多，现常用的有DBZ型水质浊度变送器(图3)，它可用来检测工业用水、自来水等的浊度，可直接指示浊度值。其测定范围在0～1000mg/L之间。

煤泥水处理是湿法炼焦煤选煤厂建设中投资最大的工艺环节，也是选煤厂生产和管理中最重要、最复杂的系统，几乎涉及选煤厂的各有关环节，其建设、运行和管理的好坏直接关系到选煤厂的经济效益和社会效益。本书重点介绍了煤泥水处理的内容和任务，煤泥水体系的性质及其测定和分析，煤泥水的絮凝、凝聚原理与实践，煤泥水分级、浓缩、澄清、产品脱水的工艺与设备，煤泥水处理的流程及其内部结构，煤泥水系统的管理和运行。本书从以上几方面进行较为系统和通俗的阐述，力求从系统工程的角度出发，理论与实践并重，深入浅出地反映煤泥水处理系统的内涵和相互间的联系，并尽可能全面而又通俗地介绍这些方面的有关理论和实践经验。通过这一系列内容的介绍，使读者对复杂的煤泥水处理系统能有一个较为完整的理解和认识，同时也提供了详尽的参考资料。

本书主要为广大的选煤工作者以及相关的管理者学习和参考之用，也可供大专院校选矿工程、矿物加工工程、环境工程等专业教学参考之用。2100433B

第一章 绪论

第二章 煤泥水体系的主要性质及测定

第一节 煤泥水体系的主要性质及测定

第二节 煤泥水中悬浮煤泥颗粒的主要性质及测定

第三章 煤泥水分级、浓缩与澄清设备

第一节 自然沉降过程的基本概念及计算

第二节 自然沉降式水力分级、浓缩、澄清设备

第三节 倾斜板沉淀设备

第四节 水力旋流器

第五节 气浮法净化煤泥水

第六节 机械分级设备

第七节 水力分级、浓缩设备工艺效果评定

第四章 煤泥的絮凝、凝聚和助滤

第一节 凝聚和絮团

第二节 高分子絮凝剂

第三节 絮凝剂和凝聚剂的使用

第四节 助滤剂

第五章 煤泥水处理系统

第一节 煤泥水处理系统

第二节 煤泥水处理流程的内部结构

第六章 煤泥水处理系统的管理

第一节 煤泥水处理系统管理的几个基本原则

第二节 煤泥水处理系统计算分析和技术评定

第三节 煤泥水处理系统主要评定指标

附录一 《选煤厂安全规程》(节选)

附录二 《选煤厂工人技术操作规程》(试行)(节选)

参考文献

煤泥水的絮凝沉降是选煤工艺中的重要环节，提高絮凝效率，有助于高效的煤泥水分离。现行煤泥水絮凝工艺和设备未充分考虑絮凝动力学对絮凝过程水力环境的需求，有很大的提升空间。 项目基于絮凝动力学理论，通过数值方法得到了煤泥水絮凝过程ε-G-t动力模型，用于指导絮凝装置（浓缩机入料井）的结构设计和优化。基于此模型，设计了螺旋导流和降流式梯级流化床两种结构形式的新型絮凝装置。通过CFD模拟研究了螺旋导流装置中流场能耗分布；通过CFD-DEM模拟研究了流化床中颗粒的碰撞概率；通过XDLVO-CFD-DEM模拟研究了煤-煤、煤-伊利石颗粒的碰撞与粘附作用。并分别在两种结构形式的絮凝装置中进行了煤泥水絮凝沉降实验，考察了表观流速、充填颗粒等对絮凝效果的影响。 项目研究结果表明，采用ε-G-t动力模型指导设计的絮凝装置，满足絮凝动力需求，能够较好地絮凝煤泥水。螺旋导流装置的能量耗散集中在靠近螺旋外壁处，螺旋式设计使颗粒在离心力作用下浓缩于外壁附近，有助于颗粒的碰撞絮凝；体积加权湍动能在0.0068 m2s-2~0.0027 m2s-2之间，体积加权有效能耗在0.166 m2s-3~0.042 m2s-3之间，有利于保证较好的絮凝效果。梯级流化床通过分级充填颗粒的密度和粒度，可自然形成多级速度梯度和微涡尺度的流化床，符合絮凝动力需求，改善效果明显，絮体平均粒径可达523.29微米。CFD-DEM模拟说明了充填颗粒尾涡对于提高煤泥颗粒碰撞概率的促进作用。XDLVO-CFD-DEM模拟揭示了颗粒絮凝的碰撞和粘附过程，说明XDLVO作用力在絮凝过程中的重要作用，与实验结果吻合。 项目提出的ε-G-t絮凝动力模型对于絮凝装置优化设计有重要指导作用；螺旋导流和梯级流化床结构能够用于生产实际，特别是梯级流化床设计，有望在不改变现有浓缩机入料井结构的情况下，通过局部充填，提供高絮凝效率，具有良好的应用前景；项目还证明了XDLVO-CFD-DEM絮凝过程模拟方法的可行性，为絮凝过程的直接模拟提供了新的途径。 2100433B