煤水结合的机理及煤泥脱水的发展

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1、•煤水结合的机理及煤泥脱水的发展煤的脱水干燥在湿法分选的选煤厂和输煤管道等工艺流程屮占有重耍的地位，在输煤管道系统中更是关键环节。美国黑迈萨管线中，煤泥脱水干燥的成木要占总成木的51%.煤泥脱水干燥的重要性不仅表现在设备投资中所占的比重，同吋还影响到贮运、使用、污染控制和出口商检指标等。因此，煤泥脱水干燥问题H趋突岀。一、煤水结合的机理探讨煤是一•种复杂的有机化合物，通过显微镜的观察可以看到:组成煤的最小颗粒直径约为0,002=0,003微米,高约0,0012-r0,0015微米,称之为“晶粒”。由“晶粒”组成的较大粒子的大小约

2、为0,01-v0,02微米，称为“胶粒”。“晶粒”与“胶粒”间构成许多微细孔隙，密布在煤的内部和表面，形成无数的毛细孔，毛细管直径越小，煤中水分越大。植物纤维经成煤作用后形成的品粒和胶粒中的水分是以化合状态出现的，称为“结晶水”，由毛细现象吸附于煤体内部的水分是游离状态，即所谓的“内在水分”。煤的内在水分随成煤期及炭化作用的氏短在很大范围内变化，从无烟煤的1}2%到褐煤的50%左右。毛细现象吸附的水分存在于煤体内部，机械作用不能将其脱去，在风T状态下也不能失去内在水分。除结晶水和内在水分外，煤的表层尚存在着外在水分，这是一种固体

3、靠分子间力作用把周围介质内的分了、原子或离了吸收到自己表面的“吸附现象”。煤的成分极为复杂，存在着不同的煤岩组分和矿物杂质，因而煤的表面具冇极性与非极性的不均匀性。存在极性时,煤的表面出现外电场（可正,商负）。非极性时,煤的表面没有电场，但氧化能使煤的非极性表面迅速变为极性。水分子是一种非线性结构，也具有极性。由于负电性人的氧原子周围比2个氢原子周围的电子云更密集，因而水分子是永久的偶极子，具有很大的偶极矩。煤水界面上的吸附就是由煤、水这两种特性形成的，它是煤表面水分不易脱除的主要原因之一©物理吸附的结果，在煤的表面形成了水分了

4、的吸附和扩散层，吸附层为一薄膜，紧靠煤表面，厚度接近于一个分了，与煤的表面牢固联系，与煤一齐移动。扩散层位于吸附层上，能与吸附层相对滑动。因此，在煤、水相对移动时，滑动面发牛在距煤表面约一个分子的距离d处。这时，由于液、固两相移动，滑动层与余卜-液体间出现一个电位，即所谓的“电动电位”o这种由于物理吸附造成在煤表Ifli形成水分了的吸附层和扩散层的现彖，在化学中称为“扩散双电层”，如图1所示。由图1可知：由于吸附层与煤表面的牢固联系。川机械方式将其脱出是不可能的，煤颗粒越小，这部分水分所占比例越大，而扩散层水分是可以脱出的，但要

5、克服电场力的作用。降低滑动面上的电动电位可使曲线变陡，从而减少扩散层厚度，使水易于脱出。煤泥颗粒越小，比表而积越大，吸附势能越大。此外，当颗粒极细时，颗粒间也存在毛细现象，把水吸附在内，因此细粒煤泥的水分很难脱出。而松散煤泥团对脱水干燥是有利的。二、煤泥脱水常用方式及发展分析煤水结合的机理可知:破坏电场力，可使煤表面扩散层以外的表水在很人程度上脱出。机械力是破坏电场力、除去表水最常用的有效措施。常用的煤泥机械脱水方式有过滤、压滤、带式压滤和沉降式离心脱水等。1•沉降式离心机沉降式离心机是用高速回转产牛的离心力进行脱水的设备。市于

6、煤的比重比水人,在离心力作用下被甩向离心机的转筒壁，并被螺旋转子刮出，其结构如图2所示。在沉降式离心机上增加过滤段，即成为沉降过滤式离心机，如图3所示。增加过滤段示，沉降的沉渣滤饼在离心力作用下，使水分进一步穿过筛网脱岀，其滤饼小的最终水分可达13~22%,离心强度与滤饼水分如图4所示。试验表明:采用沉降过滤式离心机可得到比真空过滤机水分低4左右、降低滤饼灰分10%的效果。但固体回收率却比过滤机低2-V5%,使大量细粒物料进入循坏水中。英国的试验表明:沉降过滤式离心机比沉降式离心机或常规的盘式过滤机具有更强的脱水能力，产品水分要

7、低4~6%,与圆筒式过滤机相比，产品水分要低3=4%。广泛的试验表明，入料温度的变化对产品水分冇重要的影响。入料水分白室温上升到”°C时，产品外在水分降低了6=8%,入料温度与沉降过滤式离心机滤饼水分的关系如图5所示。沉降过滤式离心机离心强度高，破坏水的吸附势能大。连续工作，处理最大，且通用性大，允许入料浓度和有效脱水粒度在很宽的范围内变化。特别是近年来对能提高固体冋收率和降低水分的长筒、高速型离心机的研制已能使它成为可以对细粒物料获得极高产率，而同时保持产品水分比具它脱水系统低4=G%的一种设备，因此极有发展前途。但使用沉降过

8、滤式离心机时入料中小于。，044毫米级含最不应超过4000,否则水分急骤增高，冋收率其低。2,真空过滤机真空过滤机是最早川于煤泥脱水的设备，目前被广泛地应用于选煤厂屮。过滤是借助于液体在空隙或毛细管内流动时的机械效应，利用真空泵产生的真空度，克服滤液流动阻力，而