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第六讲第六章煤泥水体系的主要性质及测定煤泥水体系是一个极其复杂的系统，它的性质不仅与煤泥水中颗粒的多少、粒度分布、密度大小、矿物组成等有关，也与体系的pH值和水的硬度、粘度、浓度等有关。
对煤泥水体系的研究大致可分为物理化学性质的研究和工艺性质的研究，两者之间并没有明确的界限，只不过前者偏重于基础研究，后者更注重于实际生产过程。
本章对煤泥水体系的一些基本性质进行了论述，分析一些主要影响因素，同时还对某些基本性质的测定方法进行了简单介绍，这些描述对其他细粒与水混合物也是同样适用的。
6.1 煤泥水体系的主要性质及测定6.1.1煤泥水的浓度及测定(一) 煤泥水的浓度及其表示法的换算煤泥水的浓度是湿法选煤过程中表示煤泥和水混合物中煤泥和水（固体和液体）数量比值的一个重要参数。
选煤各工艺环节的入料或产品均为不同比例的固体和液体的混合物。
煤泥水处理的许多作业，如脱水、浓缩、澄清等就本质上说就是改变入料或产品的浓度（在某些情况下浓度就是产品的水分）。
在湿法选煤过程中，大多数环节都要掌握浓度的变化，作为控制和调整参数的依据。
而对某些环节而言，浓度更是必须严格控制和掌握的最终指标，在选煤厂设计时，浓度也是工艺选择、设备选型、流程计算和管道校核的依据。
煤泥水的浓度作为煤泥和水混合物中煤泥和水数量比值的重要参数，和其他悬浮液浓度一样有两种表示方法：一种是单位体积悬浮液中固体体积与液体体积之比，称为体积浓度或体积稠度；另一种是单位体积悬浮液中固体质量与悬浮液质量或水的质量比值，称为质量浓度或质量稠度。
从理论上说，煤泥水的浓度用体积表示比用质量表示更准确些，但测定不方便，为计算和测定的方便，通常采用质量表示法。
常用的浓度表示有固体质量百分数（百分浓度）、液固比、固体含量等。
1. 固体质量百分数（又称百分浓度）固体质量百分数表示煤泥水中固体煤泥质量占煤泥水总质量的百分数，常用C表示。
其计算方法有以下两种。
（1）用煤泥水、固体煤泥质量计算()%100⨯+==W T T Q T C (6-1-1) 式中 T ——煤泥水中固体煤泥质量，ｇ；W ——煤泥水中水的质量，ｇ；Q ——煤泥水总质量，ｇ，Q ＝T+W 。
DLVO理论及其在浮选中的应用
作者：张裕书， 闫武， 龚文琪
作者单位：张裕书(武汉理工大学资源环境工程学院,武汉 430070 中国地质科学院矿产综合利用研究所,成都 610041)， 闫武(中国地质科学院矿产综合利用研究所,成都 610041)， 龚文琪(武汉
理工大学资源环境工程学院,武汉 430070)
1.顾帼华.锁军.柳建设.钟素姣.GU Guo-hua.SUO Jun.LIU Jian-she.ZHONG Su-jiao黄铁矿微生物浸出体系中的表面热力学和扩展DLVO理论[期刊论文]-中国有色金属学报2006,16(8)
2.张明青.刘炯天.王永田.ZHANG Ming-qing.LIU Jiong-tian.WANG Yong-tian水质硬度对煤泥水中煤和高岭石颗粒分散行为的影响[期刊论文]-煤炭学报2008,33(9)
3.唐艳军.李友明.薛国新.TANG Yan-jun.LI You-ming.XUE Guo-xin改性纳米CaCO3分散体系稳定性和扩展DLVO理论[期刊论文]-中国造纸学报2010,25(2)
4.张波.刘洪来.Hu Ying.胡英带同种电荷胶体颗粒间的相互吸引[期刊论文]-化学进展2001,13(1)
本文链接：/Conference_7221401.aspx。
的。
因此,在图4和图5的两条等ΔB线上,α值是相同的。
如改变P C的值做实验,当P C增大,α的值也相应增大。
由于P C变化不大,在一级近似上可视精矿率不变。
在这一推断下,曲线上各点所代表的处理量与其所内含的产量是成正比的。
本文以处理量为变量进行的分析和结论,同样应适用于以精产量为变量的情况。
即是说,在产品质量标准不变的前提下,以处理量为变量所得到的最佳参量配置就是以产量为变量所得到的最佳参量配置。
参考文献〔1〕 R.G erber and R.Birss,High Gradient Magnetic Separation, England Research Studies Press,1983〔2〕 Y.J.Yu,H.L.Nan etc,Feasibility study on kaolin clay pu2 rification and coal desulphurization by superconducting HGMS,Cryogenics》Vol.30,September Supplement1990,(收稿日期 1999年4月10日)〔作者简介〕南和礼 中国科学院电工研究所副研究员煤泥水悬浮液体系中EDL VO理论及应用郭玲香(太原理工大学・030024) 欧泽深(中国矿业大学・徐州 221008)胡明星(东南大学・上海 210000) 摘 要 阐述了EDLVO理论的基本原理,并计算了煤泥水悬浮液体系中颗粒间的作用能。
煤是天然疏水性矿物,煤粒表面间的疏水吸引力对颗粒的凝聚起主导作用。
计算结果表明:EDLVO理论综合考虑颗粒间的各种相互作用能,能够很好地说明细粒煤的凝聚与分散行为。
关键词 煤泥水 颗粒 相互作用 EDLVO理论EDL V O THEOR Y AN D ITS APPL ICATION IN COALSL URR Y SUSPENSIONGuo Lingxiang(Taiyuan University of Technology)Ou Zeshen(China University of Mining&Technology)Hu Mingxing(S outheast University)Abstract:Not only the basic principle of the EDLVO theory has been expounded,but also the every kind interaction of fine coal particles in coal slurry suspension is calculated in this paper.Coal has the character of nat2 ural hydrophobicity,and the hydrophobic interaction between particles is a decisive factor to the aggregation of particles in hydrophobic suspension.The calculated results show that only the EDLVO theory can explain suc2 cessfully the aggregation or dispersion of fine coal particles.K eyw ords:Coal slurry,Particle,Interaction,EDLVO theory 近十几年来,化学工作者发现在亲水或疏水胶体粒子间存在某种特殊的相互作用力,对胶体分散体系的稳定性起决定性作用,从而提出了EDLVO理论〔1〕。
懸浮填料法在地下水污染原位修复工程中的应用悬浮填料法（Suspended soil method）是一种常见的地下水污染原位修复工程中的应用技术。
该方法通过将一种或多种适宜的填料悬浮在涉及地下水的污染区域中，以吸附并稳定有害污染物，从而减少其对地下水环境的影响。
本文将针对悬浮填料法在地下水污染原位修复工程中的应用进行探讨。
悬浮填料法作为一种被广泛应用的污染修复技术，其成功应用的关键之一是选择合适的填料。
常见的填料包括活性炭、氧化铁、氧化铝等，其选择应根据目标污染物的化学特性和污染区域的水文地质条件进行合理搭配。
填料具有较大的比表面积和孔隙结构，能够有效吸附目标污染物，提高修复效果。
此外，填料还要具备良好的稳定性和可再生性，以确保长期的修复效果。
在地下水污染原位修复工程中，悬浮填料法的应用主要分为直接注入和井筒加装两种方式。
直接注入方法适用于泥质和砂质土壤，通过向污染区域注入填料悬浮液，使其与地下水混合并吸附污染物，随后通过钻孔或水泵将污染物移除。
井筒加装方法适用于具有较强的地下水夹层的污染区域，填料通过井筒加装到达目标污染层，随后进行吸附作用。
这两种方法都能有效地在原位修复污染物，并且具有操作灵活、时间短、效果明显等优点。
悬浮填料法在地下水污染原位修复工程中的主要修复机制包括化学结合、溶解交换、电化学反应等。
化学结合是指目标污染物与填料表面的吸附作用，通过亲水或疏水作用将污染物吸附在填料上，从而达到分离的效果。
溶解交换是指填料表面的化学物质与目标污染物之间产生的化学反应，通过改变溶液中目标污染物的浓度和配位方式来实现污染物的去除。
电化学反应主要包括直接电化学氧化还原和间接电化学氧化还原两种方式，通过电化学反应将污染物转化为无害物质。
在悬浮填料法的应用过程中，需注意技术操作的合理性和工程实施的可行性。
首先，需要对污染源进行全面准确的调查和评估，明确污染物种类、浓度和迁移方向，以及修复目标和效果评价标准等。
在煤泥水处理中絮凝剂的应用及发展方向作者：罗纯昌来源：《科技创新导报》2011年第34期摘要：文中介绍了选煤作业中煤泥水的主要特点，并论述了煤泥水处理中使用絮凝剂是改善煤泥沉降效果的重要途径。
分析了当前煤泥水处理中絮凝剂的应用类型及特点,并对絮凝剂的研究与发展方向进行了展望。
关键词：煤泥水絮凝剂聚丙烯酰胺发展中图分类号：TD94 文献标识码: A 文章编号：1674-098X(2011)12(a)-0000-001.前言对于采用湿法分选的选煤厂的作业中，就会不可避免的产生大量的煤泥水，而在煤泥水组成极为复杂，但是极细颗粒煤泥水的处理显得尤为重要。
所谓极细颗粒煤泥水是指浮选尾煤水和负标高捞坑的溢流，它们共同的特点是粒度组成很细，这些微细颗粒由于表面电荷的作用，即使能沉降下来，当采用目前使用的压滤机回收煤泥时，也容易造成滤液浓度高、滤饼产率低、水分高、卸饼困难等问题，这样给煤泥水的固液分离带来困难。
为了提高选煤厂的经济效益和环境效益，在处理过程中往往用化学药剂来强化细颗粒煤泥水的沉降速度，而使用絮凝剂是水处理的主要途径之一。
2煤泥水的性质及主要特点煤泥水由煤和水组成,其性质主要有:煤泥水浓度、粘度、灰分、化学性质及煤泥的粒度,其中煤泥的粒度组成在很大程度上决定了煤泥水沉降过程的难易程度,且随着粒度变细及细粒含量的增多,将使颗粒的布朗运动加剧,煤泥水粘度增大,颗粒间表面电荷斥力作用明显,并使煤泥水具有某些胶体性质,从而导致煤泥水很难自然澄清。
煤泥水的主要特点是浓度高,粒度细,灰分高,颗粒表面多数带负电荷,同性相斥,使得这些微粒在水中保持分散状态,它们在水中不仅受重力的作用,还受布朗运动影响。
此外,煤泥水不但具有悬浮液的特点,往往还具有胶体的某些性质。
3絮凝剂的作用机理絮凝作用是非常复杂的物理、化学过程,絮凝作用机理是凝聚和絮凝两种作用过程。
凝聚过程是胶体颗粒脱稳并形成细小的凝聚体的过程；而絮凝过程是所形成细小的凝聚体在絮凝剂的桥连作用下生成大体积的絮凝物的过程。
不同特性煤泥水絮凝试验研究的开题报告一、研究背景在煤矿生产中，煤泥水是一种常见的污水，它含有大量的煤泥颗粒和矿物颗粒，对水环境的污染十分严重。
因此，对煤泥水进行处理是煤矿企业必须面对的一项难题。
目前，煤泥水的处理技术主要包括物理处理和化学处理两种，而其中一种重要的化学处理方法就是絮凝处理。
在碳酸盐岩煤矿、铝土矿煤矸石等行业应用广泛。
煤泥水的絮凝处理是利用絮凝剂在一定条件下作用于煤泥水中的颗粒物，使之聚集成为较大的颗粒团，从而方便后续处理。
不同种类的煤泥水由于组成成分的不同，其絮凝特性也会有所差异。
因此，对于不同特性煤泥水的絮凝试验研究是十分必要的。
二、研究目的本研究旨在通过对不同特性煤泥水的絮凝试验研究，探讨不同种类的煤泥水的絮凝特性，明确不同种类煤泥水的理化特性及水中污染物组成等因素对煤泥水絮凝处理的影响，为煤泥水后续的处理提供理论指导和技术支持。
三、研究内容（1）煤泥水采样与测定：选择代表性的不同种类煤泥水样品进行采样，经过处理后进行PH值、浊度、COD、悬浮物等理化指标测定。
（2）绮凝剂的选择与优化：选择常用的絮凝剂进行筛选，并对其进行优化试验，得到合适的絮凝剂种类和用量。
（3）煤泥水絮凝试验：将不同特性的煤泥水分别与合适的絮凝剂进行反应，在不同时间下测定其浊度、悬浮物微元等指标，探究煤泥水不同特性对絮凝处理效果的影响。
（4）实验结果分析：对试验所得结果进行分析，探讨不同特性煤泥水的絮凝特性，并得出相关结论。
四、研究意义本研究结果能为不同类型煤泥水的絮凝处理提供技术支持，为煤矿企业提供处理煤泥水的技术参考，对减少煤泥水对周围水环境的污染，保护水环境具有重要的实践意义。
同时，本研究的结论还能为相关领域的科研提供借鉴和参考。
的。
因此,在图4和图5的两条等ΔB线上,α值是相同的。
如改变P C的值做实验,当P C增大,α的值也相应增大。
由于P C变化不大,在一级近似上可视精矿率不变。
在这一推断下,曲线上各点所代表的处理量与其所内含的产量是成正比的。
本文以处理量为变量进行的分析和结论,同样应适用于以精产量为变量的情况。
即是说,在产品质量标准不变的前提下,以处理量为变量所得到的最佳参量配置就是以产量为变量所得到的最佳参量配置。
参考文献〔1〕 R.G erber and R.Birss,High Gradient Magnetic Separation, England Research Studies Press,1983〔2〕 Y.J.Yu,H.L.Nan etc,Feasibility study on kaolin clay pu2 rification and coal desulphurization by superconducting HGMS,Cryogenics》Vol.30,September Supplement1990,(收稿日期 1999年4月10日)〔作者简介〕南和礼 中国科学院电工研究所副研究员煤泥水悬浮液体系中EDL VO理论及应用郭玲香(太原理工大学・030024) 欧泽深(中国矿业大学・徐州 221008)胡明星(东南大学・上海 210000) 摘 要 阐述了EDLVO理论的基本原理,并计算了煤泥水悬浮液体系中颗粒间的作用能。
煤是天然疏水性矿物,煤粒表面间的疏水吸引力对颗粒的凝聚起主导作用。
计算结果表明:EDLVO理论综合考虑颗粒间的各种相互作用能,能够很好地说明细粒煤的凝聚与分散行为。
关键词 煤泥水 颗粒 相互作用 EDLVO理论EDL V O THEOR Y AN D ITS APPL ICATION IN COALSL URR Y SUSPENSIONGuo Lingxiang(Taiyuan University of Technology)Ou Zeshen(China University of Mining&Technology)Hu Mingxing(S outheast University)Abstract:Not only the basic principle of the EDLVO theory has been expounded,but also the every kind interaction of fine coal particles in coal slurry suspension is calculated in this paper.Coal has the character of nat2 ural hydrophobicity,and the hydrophobic interaction between particles is a decisive factor to the aggregation of particles in hydrophobic suspension.The calculated results show that only the EDLVO theory can explain suc2 cessfully the aggregation or dispersion of fine coal particles.K eyw ords:Coal slurry,Particle,Interaction,EDLVO theory 近十几年来,化学工作者发现在亲水或疏水胶体粒子间存在某种特殊的相互作用力,对胶体分散体系的稳定性起决定性作用,从而提出了EDLVO理论〔1〕。
煤泥水悬浮液体系中,各种化学药剂的作用使煤粒间不仅存在静电作用能、范德华氏作用能,还存在水化排斥能或疏水吸引作用能,经典的DLVO 理论难以解释细粒煤的凝聚与分散行为。
本文将系统地讨论煤泥水悬浮液体系中EDLVO理论及其应用。
1 扩展的DLVO理论(EDLVO)胶体分散体系中颗粒受到多种力的综合作用,互相碰撞、接触,形成聚团。
EDLVO理论认为,颗粒间的界面能包括〔2〕:DLVO相互作用和AB-非DL2 VO相互作用。
其中DLVO相互作用包括胶体颗粒间的静电作用能和范德华氏作用能,二者仅能作用于短程距离(<5nm);LOW和Skvarla等认为AB-非DLVO相互作用能比静电作用能和范德华氏作用能大2个数量级以上,对胶体稳定性起主导作用,且作用于中长程或长程距离(>10nm)。
一般假设小于20μm的矿物微粒为球形粒子,胶体分散体系中颗粒间的各种作用能计算如下:111 范德华氏作用能V A两个半径为R的颗粒间范德华氏作用能V A为:V A=-A131R12H(1)式中 V A为颗粒间范德华氏作用能,J;H为颗粒间界面力作用距离,m。
A131为颗粒在介质中的有效哈马克(Ham arker)常数,J。
可用下式计算:A131≈(A11-A33)2(2)式中,A11为颗粒本身在真空中的哈马克常数,J; A33为介质本身在真空中的哈马克常数,J。
112 静电作用能V R两个半径均为R的颗粒双电层重叠时,颗粒间的静电作用能V R为:V R=12εRΦ2L n〔1+exp(-k H)〕(3)式中 V R为颗粒间双电层排斥作用势能,J;Φ0为颗粒表面电位,通常可用ζ电位代替,V;k为De2 bye常数,其倒数为双电层厚度,m-1;ε为溶液的介电常数,F/m,可用ε=ε0×εR计算,其中ε0为真空中的介电常数,81854×10-12F/m;εR为溶液的相对介电常数。
113 界面极性相互作用能V H目前关于颗粒间界面极性相互作用能的计算尚无理论推导,通过实验研究得出大量经验公式。
半径分别为R1、R2的两个球形颗粒,在水溶液中的界面极性相互作用能V H为〔3〕V H=2πR1R2R1+R2h0V0H exp(-Hh0)(4)式中 V0H为颗粒界面极性相互作用能常数,J/m2; h0为衰减长度,nm或m。
对于亲水矿物表面或矿物表面吸附化学药剂后,矿物表面极性区对邻近水分子的极化作用,形成水化力。
当两个矿粒接近时,产生较强的水化排斥能,此时,V0H>0,被称为水化排斥能能量常数,V H>0,被称为亲水胶体颗粒间的水化排斥能;对于天然疏水性矿物或诱导疏水性矿物,由于疏水颗粒周围水分子结构的重排,产生熵变。
当两个矿粒接近时,水分子结构进一步重排,导致矿粒表面产生疏水引力作用,此时V0H<0,被称为疏水引力能能量常数,V H<0,被称为疏水胶体颗粒间的疏水吸引能。
可见:亲水胶体颗粒间的水化排斥能或疏水胶体颗粒间的疏水吸引能归因于颗粒界面极性相互作用。
2 煤泥水悬浮液中颗粒间的相互作用总势能对于疏水颗粒在水中形成絮团的行为,一般都是采用EDLVO理论加以解释。
煤属于天然疏水性矿物,因此煤泥水悬浮液中微细粒煤间的相互作用总势能包括:V ED T=V A+V R+V H(5)式中 V A、V R分别为范德华氏作用能、静电作用能,J,分别采用式(1)、式(2)计算;V H为疏水吸引能,J。
迄今为止,对疏水作用力的研究未能获得合理的理论模型,故疏水颗粒在水中的疏水吸引能的表达式也仅是一个经验公式。
煤泥水悬浮液中细粒煤之间疏水吸引能的计算也采用经验公式,并且按拉2捷经验公式〔4〕,确定常数项和衰减长度。
具体公式为V H=-2151×10-3Rk1h0exp(Hh0)(6)其中 k1=exp(θ100-1)e-1(7) h0=(1212±110)k1(8)式中 k1为不完全疏水化系数,0≤k1≤1;θ为煤在水中的润湿角,(°);h0为衰减长度,m。
颗粒间相互吸引或排斥,即颗粒间的凝聚与分散行为,由式(5)决定,若V ED T>0,颗粒间相互排斥,处于分散状态;若V ED T<0,颗粒间相互吸引,处于凝聚状态。
3 EDLVO理论在煤泥水悬浮液体系中的应用研究311 计算原始条件为了了解细粒煤泥絮凝过程中各种作用能以及PQAAM 接枝共聚物对细粒煤泥的絮凝作用,依据实验数据与相关文献,计算煤粒之间的各种作用势能。
计算所用的试验条件为p H =6;煤粒在真空中的哈马克常数A 11=6107×10-20J 〔5〕,水在真空中的哈马克常数A 33=4184×10-20J ,根据式(2),煤粒在水介质中的哈马克常数A 131=0108×10-20J ;介质介电常数ε=8185×10-12×7815Fm -1;Debye 常数k =3×107;煤粒的当量半径R =215μm ;煤粒表面zeta 电位ζ=-2418mV ;煤粒润湿接触角θ=62°;煤粒吸附PQAAM 接枝共聚物后,煤粒表面zeta 电位ζ=-1213mV ,煤粒的润湿接触角θ=92°〔6〕。
312 计算结果讨论(1)煤粒间的作用能图1 煤粒间的相互作用能图2 煤粒间的相互作用能在煤泥水悬浮液体系中,煤粒间的相互作用总势能的计算结果如图1所示。
图1曲线1“V A ～H ”,表示范德华氏作用势能V A 随颗粒间距离H 的变化趋势,在整个粒间距上,V A <0,为吸引势能,且随着H 的增大,|V A |逐渐减小;曲线2“V R ～H ”,表示静电作用势能V R 随颗粒间距离H 的变化趋势,在整个粒间距上,V R >0,为排斥势能,且随着H 的增大,V R 逐渐减小;若不考虑煤粒间的疏水性,据DLVO 理论:V D T =V A +V R ,计算煤粒间相互作用的DLVO 势能,如图1中曲线3“V D T ～H ”所示,在整个粒间距上,V D T ～H 曲线全部在零轴上方,煤粒间相互作用势能V D T 均为正值,表现为排斥势能,存在一个较大的能垒,且能垒位置在较小的间距处,说明在此条件下,煤泥水悬浮液不可能形成聚团,只能处于分散悬浮状态。
实际煤泥水悬浮液中,煤粒间存在疏水性。
图2中曲线3“V H ～H ”,表示疏水引力势能V H 随颗粒间距离H 的变化趋势,在整个粒间距上,V H <0,为吸引势能,且随着H 的减小,|V H |逐渐增大;图2中曲线2“V ED T ～H ”表示煤粒间相互作用的EDL 2VO 势能,当两个煤粒开始靠近时,V ED T 表现为排斥势能,并随着颗粒间距离的减小,排斥势能V ED T 逐渐上升,大约是颗粒间距离H =42nm 时,V ED T 达到一个峰值;当两个煤粒进一步靠近时,该“能垒”被越过,排斥势能V ED T 逐渐减小;当颗粒间距离小至约28nm 时,疏水引力势能V H 克服静电排斥势能V R 占优势,总作用势能V ED T 由正转负,进而急剧下降,细粒煤泥发生絮凝。
