煤系粘土岩电化学改性的孔隙特征研究.pdf

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1、第1期矿产综合利用No．12016年2月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesFeb．2016煤系粘土岩电化学改性的孑L隙特征研究李明明1,2，黄蕾(1．东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110819；2．黑龙江科技大学矿业工程学院，黑龙江哈尔滨150022；3．成都理工大学外国语学院，四川成都610059)摘要：对通辽煤矿煤系粘土岩进行不同电位梯度电化学处理，试验结果表明：随着电位梯度的升高，细泥增量显著降低，粘土岩泥化得到有效抑制。利用低温氮吸附法研究了电

2、化学处理前后粘土岩的孔隙特征与比表面积的变化。研究发现：随着电位梯度增大，开放型孔隙先增加，后减小；各孔径孔容减小；比表面积和总孔容减小，平均孔径增大。当电位梯度为2．0V／cm时，开放型孔隙最少，比表面积和总孔容分别降为原样品的7．86％和27．20％，平均孔径增幅为46．18％。因此，该电化学处理条件抑制泥化效果最好。关键词：粘土岩；电解；孔隙特征；比表面积；泥化doi：10．3969／j．issn．1000—6532．2016．01．022中图分类号：TD951文献标志码：A文章编号：1000-65

3、32(2016)01—0097-04在煤炭洗选加工过程中，煤系粘土岩遇水易泥生矿物伊利石含量35％和高岭石含量5％，其他矿化，泥化形成的大量微细颗粒具有高度分散性，难于物11％。样品经破碎加工处理至一0．5mm。试验沉降，严重影响了煤炭洗选作业过程，给选煤厂正常用CaC1为分析纯，试验用水为蒸馏水。运营带来困难⋯。因此，如何有效地抑制粘土岩的1．2试验仪器泥化，始终是国内外选煤工作者关注的热点问题。试验所用仪器有电解装置、ASAP2000比表面目前有关抑制粘土岩泥化方面的文献报道较多，主积测定仪及孔容孔径

4、测定仪，真空干燥箱等。电解要集中在两个方面：一是粘土岩表面包裹技术研究，装置由电解槽、阴阳电极、机械搅拌器、RXN一3003A二是粘土岩电化学改性技术研究j。粘土岩作为型号直流稳压电流仪和恒温水浴锅组成。一种多孑L固体物质，孔隙结构比较发达，比表面积较1．3试验方法大，是导致其遇水易泥化的根本原因，而针对孔隙结将500mL摩尔浓度为1mol／L的CaC1溶液加构对泥化的影响研究报道较少。因此，本文拟通过入电解槽中，再加入20g样品，在一定转速下搅拌氯化钙电解质体系电化学处理粘土岩，利用低温氮均匀，插人电极

5、，利用恒温水浴控制温度，接通电源吸附法研究不同电位梯度电化学条件下粘土岩的孔调到指定电压，电解一定时间后，关闭电源，用去离隙结构以及对泥化的影响。子水反复冲洗电极，至溶液pH值为中性。电解所得矿浆用沉降法分离为+10m和一10m两个粒1试验部分级，烘干、称重。1．1样品和试剂1．4泥化评价指标样品取自通辽褐煤煤矿煤层顶板，为炭质泥岩。本文采用细泥增量为粘土岩泥化评价指标。所样品矿物组成为：石英含量40％，长石含量9％，次谓细泥增量，即不同电化学条件下所得样品的细泥收稿日期：2015—09—22；改回日期：

6、2015-10-28基金项目：黑龙江省普通高校矿物加工工程重点实验室开放课题(201307)项目资助作者简介：李明明(1976一)，男，博士在读，主要从事洁净煤技术方面的研究。·98·矿产综合利用2016经含量与空白试验的细泥含量之差。空白试验为同一cm电化学处理的样品与吸附剂分子作用较弱。4样品在电压梯度为零，其他条件不变情况下所做的条曲线在相对压力P／P0为0～0．5时，无回线，可以试验。细泥含量：以10m为细泥分界粒度，样品认为样品中微孔主要由一端开孔一端封闭的孔组中．10m的质量百分比即为细泥含量

7、。成；在相对压力P／I)0为0．5～1时，形成明显吸附回线，说明样品中的中孔和大孔肯定存在开放型透气2试验结果和讨论孔，同时也可能存在一端开孔一端封闭类型孔。42．1电化学处理过的粘土岩的吸附脱附等温线个岩样的吸附等温线主要差异是吸附回线的宽度不不同电位梯度电化学处理后的粘土岩吸附脱附同，这反映了样品中开放型孔隙分布的不同J。等温线见图1。由图1可见，(a)、(b)和(C)三条等由此可见，与原样品相比，电位梯度为0．5V／cm和温线的前半段上升缓慢，并呈向上凸的形状，表明吸1．0V／cm电化学处理时的样品

8、孔隙相对增加，电位附过程由单分子吸附向多分子吸附过渡，后半段急梯度为2．0V／cm电位处理后的样品的开放型孔隙剧上升，表明颗粒较大孔隙发生毛细凝集现象，因此相对减少。开放型孔隙越多，颗粒在水中越易吸水等温线形态为Ⅱ型f7]，(d)等温线沿着吸附量增大和泥化，因此电位梯度为2．0V／cm时，孔隙类型的方向下凹，因此等温线形态为Ⅲ型J，说明2．0V／改变在一定程度上起到了抑制颗粒泥化的作用。∞．，lg／兽莲餐，‘}11分压(P／P