煤泥水体系的主要性质及测定
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2009年第2期能源技术与管理难沉降煤泥水性质研究胡晓东(河南神火集团煤电公司薛湖选煤厂,河南永城476600)[摘要]以神火煤电公司新庄选煤厂的难沉降煤泥水为研究对象,利用离子色谱分析仪、X-射线衍射仪、激光粒度分析仪、傅立叶红外光谱分析仪、微型电泳仪等分析测试手段,全面分析难沉降煤泥水的水质特性、矿物组成、粒度组成、表面电性等特性,得出导致煤泥水难沉降的主要原因是煤泥水中粘土矿物含量较高,泥化现象严重,颗粒粒度小,表面带有很强的负电荷,具有胶体稳定特性。
[关键词]难沉降;煤泥水;性质[中图分类号]TQ533[文献标识码]B[文章编号]1672蛳9943(2009)02蛳0089蛳020引言煤泥水处理主要是指煤炭在分选加工过程中产生的介质用水的处理技术。
煤泥水体系是一个极其复杂的系统,它是由悬浮液、电解质和胶体组成的混合物,由于固体颗粒的粒度组成大小不一,又是一个多分散系统,其组成及特性比较复杂,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。
特别是对于难沉降煤泥水体系,我们更有必要去全面了解煤泥水的特性,选择合适的煤泥水处理方法,实现选煤厂洗水闭路循环[1]。
1实验材料及内容1.1实验材料取自神火煤电公司新庄选煤厂的难沉降煤泥水;筛子:孔径分别为0.5mm、0.25mm、0.125mm、0.074mm、0.045mm;精密pH计;LS100Q型激光粒度测定仪;JS94G+微型电泳仪;电导率测定仪;YD200型水质硬度仪;IC1010型离子色谱分析仪;日本理学D/Max-RA型转靶X-射线衍射仪、电子天平、托盘天平、真空泵、量筒等。
1.2实验内容本实验对难沉降煤泥水的固相性质和液相性质进行全面的测定,以得到决定影响煤泥水难沉降的因素。
实验测定内容包括:煤泥水浓度;煤泥水pH 值;煤泥水电导率;水质硬度;Zeta电位;煤泥水体系的离子组成;粒度分布;煤泥矿物组成。
在选煤工艺中煤泥水处理涉及面广、投资大,难于管理。
煤泥水特别稳定,静置几个月也不会自然沉降,处理非常困难。
为了满足煤泥水闭路循环的水质要求,防止煤泥水闭路循环过程中水质的恶化,保护环境,煤泥水的处理技术研究也愈显必要。
煤矿煤泥水可以分为两类:一类是由地质年代较短、灰分和杂质含量较高的原煤在洗选时所产生的;另一类是由地质年代较长,煤质较好的原煤在洗选时所产生的。
本试验用洗选长焰煤和无烟煤的煤泥水(分别称为长焰煤煤泥水和无烟煤煤泥水)进行研究,对比其水质特性,研究其处理技术。
1 煤泥水来源及水质特性分析1.1 煤泥水来源试验以长焰煤煤泥水和无烟煤煤泥水作为研究对象,长焰煤煤泥水取自陕北某选煤厂,长焰煤属于烟煤,是烟煤中地质年代最短,变质程度最低的煤种,其灰分较高、水分较多;无烟煤煤泥水取自山西晋城某选煤厂,无烟煤是地质年代最长,煤化程度最深的煤种,含碳量最多,灰分和水分均较少,发热量很高。
1.2 煤泥水水质特性对长焰煤煤泥水和无烟煤煤泥水的一般性质进行了常规分析,分析结果如表1 所示。
由表1 可知,两种煤泥水均呈弱碱性,带有一定的负电荷,但它们的SS 和CODCr 相差较大,密度也存在一定的差异。
煤泥水是一种复杂的多分散体系,它由一些粒度、形状、密度、岩相等不同的颗粒,以不同比例混合而成。
煤泥的成分很复杂,各选煤厂煤泥的矿物组成以及岩相特征都不一样。
对煤泥的矿物组成进行分析,有助于合理地选择混凝剂,也有助于对混凝过程和机理的理解。
煤泥的矿物组成分析结果见表2。
由表2 可知,两种煤泥的矿物组成的主要成分为都是SiO 2和Al 2O 3,其次是化合C ,其中SiO 2的含量都在41.5%以上,无烟煤煤泥中的Al 2O 3含量较长焰煤煤泥中的Al 2O 3含量高,长焰煤煤泥中化合C 的含量高于无烟煤煤泥中化合C 的含量,其余含量均较少。
煤泥水中所含颗粒粒度的分布对处理效果有较大的影响,煤泥颗粒的粒度分布,尤其是微细级的含量,对煤泥水的处理有着决定性的意义。
第一章概论1、煤泥水处理的主要内容包括煤泥水的分级、浓缩、澄清、分选和脱水等工艺、方法和设备,对不同特性(浓度、粒度、粘度、水质特点等)的煤泥水进行处理,完成资源的回收、洗煤循环用水的净化和防止对环境的污染等一系列任务。
第二章煤泥水体系的主要性质及测定1、煤泥水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。
(P6)2、常用的浓度表示有:固体重量百分数(百分浓度)、液固比R p(稀释度)、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(2)用煤泥的密度和煤泥水的密度计算δ——煤泥的密度,实验室预先测出,g/cm3 ;δn——煤泥水的密度,g/cm3。
2). 液固比Rp(又称稀释度):液固比是指煤泥水中水的质量与固体煤泥的质量比,它是一个比值,没有单位。
Δ=1时Δ——煤泥水中液体密度。
3). 固液比R B(又称稠度):固液比是煤泥水中固体煤泥质量与水的质量比,它和液固比Rp互为倒数。
Δ=1时4). 固体含量g:固体含量是指1 L煤泥水中含有固体煤泥的克数,单位是g/L。
V1——煤泥水中水的体积,cm3;V2——煤泥水中固体煤泥的体积,cm3。
5). 浓度换算:以上介绍的几种浓度表示方法使用场合不一。
通常在进行流程数、质量计算时多采用液固比Rp和百分浓度C,而大多数选煤厂在生产管理中习惯采用固体含量g。
由于采用的浓度单位不一样,需彼此对比和相互间进行换算,换算公式如下:(1)已知Rp,求C及g (2)已知C,求Rp及g (3)已知g,求Rp及C3、(选煤厂)常用的煤泥水浓度测定方法浓度壶法是一种间接测量法,即先测出煤泥的密度及煤泥水的重量,再间接算出煤泥水浓度,因而不如直接法(如烘干法)准确。
第一章概论1、煤泥水处理的主要内容包括煤泥水的分级、浓缩、澄清、分选和脱水等工艺、方法和设备, 対不同特性(浓度、粒度、粘度、水质特点等)的煤泥水进行处理,完成资源的回收、洗煤循环 用水的净化和防止对环境的污染等一系列任务。
第二章煤泥水体系的主要性质及测定1、煤泥水浓度是湿法选煤过程小表示煤泥和水混合物屮煤泥和水(固体和液体)数量比值的一 个重要参数。
(P6)2、常用的浓度表示有:固休重量百分数(百分浓度)、液固比Rp (稀释度)、固体含量等。
1)• I 古I 体质量百分数(乂称仃分浓度):I 古I 体质量百分数表示煤泥水中I 古I 体煤泥质量占煤泥水总 质量的百分数,常用C 表示。
其计算方法冇以下两种。
(1) 用煤泥水、固体煤泥质量计算T 丫丁——煤泥水中固体煤泥质量,g ; C = ~~ xlOO% w ----------------- 煤泥水中水的质量,g ; ° (/+"丿 Q —煤泥水总质罐,g, Q = T+W(2) 用煤泥的密度和煤泥水的密度计算6——煤泥的密度,实验室预先测出,g/cm3 ;8n ------ 煤泥水的密度,g/cm3 o 2) .液固比Rp (又称稀釋度):液固比是指煤泥水屮水的质量与I 古I 体煤泥的质量比,它是一个 比值,没有单位。
_w _Q-T —氏)_(5—氏)P = T =T 厂殆厂1)g 吋n A ——煤泥水中液体密度。
3) .固液比R B (又称稠度):固液比是煤泥水中固体煤泥质量与水的质屋比,它和液固比Rp 互 为倒数。
J 丁 R 厂吟-月 w Q-T B △(/_ 氏)4).固体含量g :固体含量是指1L 煤泥水小含有固体煤泥的克数,单位是g/L 。
TT g = -^—x 1000= ^-X1000g/L _ (& —10000 1+2 片十 § £= 5_1 &VI ——煤泥水屮水的体积,cm3; V2——煤泥水中I 司体煤泥的体积,cm3o5).浓度换算:以上介绍的儿种浓度表示方法使用场合不一。
洗煤厂煤泥水平衡研究与分析前言及工艺简介:东庞矿选煤厂为矿井型炼焦煤选煤厂,于1985年5月与投产,现有员工375人。
原设计年处理原煤能力1.80Mt/a,系统原采用了TS77180型通用设计。
后经2000年和2006年两次大规模工艺改造,设计达到能力4.50Mt/a以上。
入选原煤可选性属难选至极难选煤,现有50~0mm两套原煤不脱泥无压三产品重介工艺系统及一套脱泥有压三产品重介工艺系统,煤泥水系统采用浮选和尾煤两段浓缩两段回收的联合工艺流程。
重介选煤工艺分选精度高、对煤质适应性强,具有系统简单、处理量大的优点,数量效率达96%以上;并实现生产自动化,该工艺对原煤煤质的适应性强,严格按密度分选,减少了因煤质变化影响产品指标的现象。
利用旋流器分选下限达到0.25mm的优势,创造性建成了击打式弧形筛+高频筛的粗精煤回收系统,回收+0.25mm以上的精煤。
与脱介筛筛上物一同进入离心机,经过脱水后直接掺入精煤产品。
不仅降低了入浮煤泥水的浓度,减轻浮选环节的压力,而且减少了浮选药剂的用量;更重要的是减少了细泥对粗精煤的污染,降低了粗精煤灰分,保证了最终精煤产品质量稳定。
2001年投资5000多万元进行改扩建,增加了外来煤系统和入洗能力为120万吨的有压重介生产线,同时对原系统进行改造,对水煤浆生产系统进一步完善,形成了重介、跳汰、浮选、水煤浆同时生产的联合工艺,全厂入洗能力提高到330万吨。
2005年将原来的有压两产品重介系统改造为有压三产品重介系统,并增加一台加压过滤机。
2006年7月跳汰改重介技术升级改造一期工程开工,2007年2月A系统投产。
2007年12月跳汰改重介技术升级改造二期工程完成,重介B系统投入运行,选煤厂对所有原来的设备进行了彻底改造,形成了三套相互独立的重介生产系统。
2008年3月浮选机更换为20m3的大型设备,浮选精煤脱水全部采用高效的加压过滤机,尾煤处理采用快开压滤机,洗煤生产能力提高到年入洗原煤4.50Mt/a,均煤效益在全国洗煤厂名列第二位。
煤泥水的性质及絮凝沉降的影响因素汲万雷【期刊名称】《《选煤技术》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P64-66,70)【关键词】煤泥水; 胶体; 絮凝沉降【作者】汲万雷【作者单位】冀中能源邯矿集团运销分公司河北邯郸056000【正文语种】中文【中图分类】TD946.2煤泥水是湿法选煤产生的工业废水,其中悬浮物具有浓度高,颗粒细小,表面带有负电荷,极易形成胶体而稳定悬浮在水中,难于沉降处理等特点。
我国有很大比例的原煤是年轻煤种,原煤或矸石易泥化,洗选所产生的煤泥水浓度高,难处理的特点尤为突出。
煤泥水处理一般工艺为:分选回收、沉降浓缩、压滤。
其中,沉降浓缩环节易于发生问题,经常出现沉降效果不理想的问题。
药剂强化絮凝沉降是常用的措施,药剂类型、加药制度、强化药剂效果是影响药剂使用效果的几个主要方面。
1 煤泥水的性质煤泥水是一种较为复杂的悬浮液,同时具有部分胶体的性质。
煤泥水的性质从大的方面包括固相、液相、胶体体系等几个方面,具体特性又分为浓度、粒度、成分、颗粒硬度、pH值、表面带电性等。
1.1 煤泥水的固相性质煤泥水固相中除含有少量的有机质煤之外,还含有大量的其它矿物,比如粘土矿物、氧化矿物、硫化矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐类矿物等[1]。
氧化矿物主要是石英,其密度较大,不易粉碎和泥化,在煤泥水处理过程中该矿物的粒度粗,比表面小、性质稳定,易沉降、易于处理。
碳酸盐矿物、硫酸盐矿物和硫化矿物在水中都会发生一定的化学变化,会对煤泥水的性质产生一定的影响。
而就其物理性质而言,这些矿物与石英较为相似,在煤泥水中易于沉降。
有机质煤机械强度低、较脆,在开采和运输过程中较易粉碎成细粒度。
煤的细颗粒在整个煤泥组成中相对较粗,利于沉降和过滤。
而泥岩类矿物则完全不同,如粘土矿物的泥化率高达70%以上。
这类物质是造成煤泥水难于沉降的关键。
泥岩的矿物组成主要包括蒙脱石、高岭石和伊利石等[2]。
1.2 煤泥水的液相性质煤泥水的液相性质主要包括煤泥水的硬度、溶解物的组成、pH值等。
选煤厂难沉降煤泥水性质及特点相关分析在本文中,我们通过选煤厂难沉降煤泥水的相关实验,对难沉降煤泥水的性质进行了分析。
同时,结合实际对选煤厂难沉降煤泥水形成的原因及其特点进行了总结。
这些研究对选煤厂的发展和难沉降煤泥水的处理有着重要的意义。
标签:选煤厂;煤泥水;性质特点0 引言选煤厂承担着选煤的工作,以实现对煤炭内部灰分、硫分的控制。
煤炭湿法加工是现代选煤工序中的重要一环,对于选煤的质量有着很深的影响。
但在选煤工艺中,煤泥水的处理涉及面广,投资大,难以管理,即使静置很长时间也很难发生沉降的现象。
如果不能实现对其的有效处理,会严重制约选煤厂的进一步发展,对社会经济的发展也会造成一定的影响。
本文拟通过分析选煤厂难沉降煤泥水的性质,对其形成原因和特点进行研究探讨。
1 选煤厂难沉降煤泥水性质分析(1)选煤厂难沉降煤泥水实验。
为了研究选煤厂难沉降煤泥水的性质,我们通过采集选煤厂煤泥水难沉降期间的浓缩机入料样进行了相关实验。
为了方便对实验结果的分析,我们采集了两组样本。
第一组的浓缩机入料样是在煤泥水浓度正常时采集,循环水可以澄清;第二组的入料样则是在循环水高浓度循环的煤泥水浓度不断增加时采集的。
其中,第一组样本是我们研究的重点,第二组样本则作为参考样本进行试验。
在试验中,我们首先利用精密PH计和电导率仪对煤泥水的性质参数进行了测定。
随后,利用DIONEX ICS-1100离子色谱分析仪对煤泥水中的离子组成进行了测量,并对具体数据进行了记录。
煤泥水粒度的组成我们则采用了筛分测定的方式,即从样本中取出一部分,进行烘干。
在烘干后会留下一定量的煤泥。
以此煤泥为基础,对粒度组成进行筛分。
随后,再利用Microtrac S3500激光粒度分析仪进行详细的测量工作,并记录数据。
(2)选煤厂难沉降煤泥水性质分析。
通过上述对比试验,我们对选煤厂难沉降煤泥水的性质进行了总结,具体如下:首先,通过分析实验数据,我们认为煤泥水的浓度并不高,在酸碱性上呈现出中性偏弱酸性的特点。
煤中全水分的测定方法标准号:GB/T211-2007。
代替GB/T211-1996《煤中全水分的测定方法》。
2008-06-01实行。
水是煤炭的组成部分,煤中水分含量与其变质程度有一定的关系。
煤中含水量过多,会增加加工利用的难度,同时也会给运输、贮存带来不利的影响;煤中含水量高,其发热量就降低,因为煤在燃烧过程中,水分蒸发要消耗相当热量。
全水分还是商品煤的定量指标,如:洗精煤的计量指标定在7.0 %。
煤中水分按其存在状态,可以分为游离水和化合水。
图1 煤中水分存在状态的分类游离水:以吸附、附着等机械方式与煤结合的水。
化合水:以化合的方式与煤中矿物质结合的水,也叫结晶水。
例如:硫酸钙(CaSO4.H2O)、高岭土(Al2032siO22H2O)中的水。
煤中的游离水又分为外在水分和内在水分。
外在水分:是附在煤的表面上的水,在实际测定中是指煤样达到空气干燥状态时所失去的水。
内在水分:是吸附在煤颗粒内部的毛细孔中的水。
煤中水分的测定主要是指全水分的测定和空气干燥基水分的测定,这两种测定的原理和操作基本相同。
煤中全水分的测定包括内在水分和外在水分的测定。
1范围△规定测定煤中全水分的试剂、仪器设备、实验步骤、结果计算及精密度等。
△在氮气流中干燥的方式(方法A1和方法B1)适用于所有煤种;△在空气流中干燥的方式(方法A2和方法B2)适用于烟煤和无烟煤;△微波干燥法(方法C)适用于烟煤和褐煤。
△方法A1为仲裁方法。
2规范性引用文件GB/T474 煤样的制备方法GB/T19494.2 煤炭机械化采样第二部分:煤样的制备GB/T212 煤的工业分析方法3 方法分类「方法A1 (在氮气流中干燥)方法A(两步法)4、方法A2 (在空气流中干燥){(方法B1 (在氮气流中干燥)方法B(一步法)y“方法B2 (在空气流中干燥)方法C(微波干燥法)图 2 煤中全水分测定方法分类4试剂△氮气:99.9%,含氧量<0.01%。
(氮气为实验室常用惰性气体,主要作用—-防止样品氧化。
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 。
也可用产品水分W Q 来表示固体产品所带的水分占总质量的百分数。
C 和W Q 的关系为()%100100⨯-=Q W C (6-1-2)此法对浓度的测定比较精确且十分简单。
适用于现场流程检查、实验室各种试验对浓度的测定。
但矿浆需要脱水、干燥,时间较长,耗电较多,不能适应现场快速、及时的调节要求。
(2) 用煤泥的密度和煤泥水的密度计算()()%10011⨯--=δδδδn n C (6-1-3) 式中 δ——煤泥的密度,实验室预先测出,g/cm 3;δn ——煤泥水的密度,g/cm 3。
2. 液固比R p (又称稀释度)液固比是指煤泥水中水的质量与固体煤泥的质量比,它是一个比值,没有单位。
TT Q T W R p -== (6-1-4) 式中 T 、W 和Q 的意义同式(2-1)。
若已知煤泥的密度和煤泥水的密度,则有()()1--∆=n n P R δδδδ (6-1-5) 式中 Δ——煤泥水中液体密度。
当Δ=1时,有()()1--=n n p R δδδδ (6-1-6) 3. 固液比R B (又称稠度)固液比是煤泥水中固体煤泥质量与水的质量比,它和液固比R p 互为倒数。
TQ T W T R B -== (6-1-7) 同样,当知道煤泥密度与煤泥水密度时()()n N B R δδδδ-∆∆-= (6-1-8)当Δ=1时()()n n B R δδδδ--=1 (6-1-9) 4. 固体含量g固体含量是指1 L 煤泥水中含有固体煤泥的克数。
10001000121⨯+=⨯+=δT V T V V T g g/L (6-1-10)式中 V1——煤泥水中水的体积,cm 3;V2——煤泥水中固体煤泥的体积,cm 3。
若已知煤泥的密度和煤泥水的密度,则有()11000--=δδδn g g/L (6-1-11) 5. 浓度换算以上介绍的几种浓度表示方法使用场合不一。
通常在进行流程数、质量计算时多采用液固比R p 和百分浓度C ,而大多数选煤厂在生产管理中习惯采用固体含量g。
由于采用的浓度单位不一样,需彼此对比和相互间进行换算,换算公式如下:(1) 已知R p ,求C 及g %10011⨯+=p R C (6-1-12) δ11000+=p R g g/L (6-1-13) (2) 已知C ,求Rp 及gCC R p -=100 (6-1-14) ⎪⎭⎫ ⎝⎛--=δ111001000C C g (6-1-15) (3) 已知g ,求Rp 及Cδ11000-=g R p (6-1-16) ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=δ111000100g g C (6-1-17)(二) 煤泥水浓度的测定1. 烘干法烘干法是取一定容积的煤泥水试样进行烘干(温度在110℃以下)至恒重,称量固体质量,并按下式计算WT g = (6-1-18) 式中 T ——煤泥烘干后质量,g;V ——煤泥水体积,L 。
该法测定很精确,但耗时、耗能较多。
有时为了加快速度,常在煤泥水中加入一定絮凝剂或凝聚剂,沉降后抽出上部澄清液,将沉积物烘干,以减少时间和能耗。
2. 浓度壶法连续试验和生产中,通常需快速测定某些工艺环节的煤泥水浓度,此时多用浓度壶法。
浓度壶法是一种间接测量法,即先测出煤泥的密度及煤泥水的质量,再间接算出煤泥水浓度,因而不如直接法(如烘干法)准确。
图6-1-1浓度壶示意图浓度壶法的具体做法是将试样灌入一定容积的浓度壶内(选煤厂常用的容积为1 L ,形状见图6-1-1),然后称出煤泥水的质量Δ,用下式计算()11000--=δδV Q g g/L (6-1-19) 式中 Δ——1 L 煤泥水的质量,g;δ——煤泥的密度,g/cm 3。
通常某个环节在正常生产时,煤泥的密度变化不大,所以只需事先测得,不必每次都测。
如果工艺或原料有了变化,则需要重新测定(即进行标定)。
(三) 煤泥水浓度自动检测简介煤泥水浓度是选煤工艺过程中一个重要的参数和控制指标。
随着选煤厂自动化程度的提高,越来越多的环节要求对煤泥水浓度进行自动检测,并以此作为控制参数,如浓缩机的溢流和底流、浮选入料等。
目前选煤厂煤泥水浓度自动检测主要有两种基本类型:一种是直接检测,如超声波浓度计;另一种是间接检测,即通过煤泥水密度的测量而换算成煤泥水的浓度,1. 直接检测法图6-1-2超声波测量示意图图6-1-3振幅与浓度的关系1——超声波发射源;2——超声波接收装置;3——矿浆测量管直接检测法常用的测量设备是超声波浓度计。
超声测量技术在各个领域中已得到越来越广泛的应用,已用于选煤厂物位(仓位)及液位的测量。
超声波应用于矿浆浓度的测量是一种非常有前途的方法。
超声波浓度计可用在管路上连续在线测量,效果很理想,检测元件不与被测液体直接接触,安全可靠。
与放射性同位素浓度计相比,不存在放射源的安全防护问题,且放射性同位素浓度计测定的二次仪表也很复杂,相比之下,超声波浓度计更具有优越性。
超声波测浓度最适合于矿浆粒度较小、组成较匀的矿浆。
如果被测矿浆粒度组成或密度组成经常变化,需通过标定验证误差。
此外,矿浆中若混有气泡或没被矿浆充满时,也将造成误差,因为声波在气体中的衰减比在液体或固体中大得多,所以测量时要避免气泡进入测量管,并使矿浆充满测量管,为减少误差可采取缩小管径和矿浆自下而上的流向等措施。
2. 间接检测法间接检测法是通过煤泥水密度的测定,通过煤泥水的密度换算成煤泥水浓度,这是由于煤泥密度不变时,煤泥水密度和浓度之间存在单值对应关系。
现选煤厂许多场合是通过测量矿浆密度来代替直接测浓度的。
间接检测法测量矿浆浓度在选煤厂使用较多的有两类:一类是压差式密度计测量矿浆密度,这类方法从20世纪50年代开始使用,现还有部分仍在使用;另一类是放射性同位素(γ射线)密度计,此类装置从20世纪60年代开始在选煤厂使用,现使用较多。
图6-1-4压差式密度计原理(1)压差式密度计其原理是测量煤泥水不同高度上两点压力差,当高差一定时该压力差即反映了煤泥水密度。
如图6-1-4所示,两点间压力差p=Δhρs,即和两点间垂直高差以及介质密度成正比。
高差Δh在测量过程中是定值,所以p和ρs之间的转换关系呈线性。
在压差式密度计的测量中,关键是要测准压差。
压差的测量方法很多,可以采用各种压差传感器,如U形管压差测量装置、双管压差式密度计、电阻应变式压力压差传感器、压力与压差变送器、压电式压力压差变换器等。
选用时要根据被测介质的性质、测量条件、参数变化速度和所需求的灵敏度来定。
(2)放射性同位素密度计放射性同位素测煤泥水浓度时精度一般在1%以内,测量装置可安装在管路上连续测量,探测装置不与矿浆直接接触,为非接触式测量,因此不会被磨损或腐蚀,可靠性高,维护量小,便于在密闭管道条件下使用。
此外,输出的电信号易与和电动单元组合仪表或计算机配合,实现自动控制,但存在安全防护问题。
总的现状是虽然压差式密度(浓度)计仍在使用,但放射性同位素密度(浓度)计正得到更广泛的应用。
(3)矿浆密度与浓度的转换以上介绍的间接检测法测浓度均是根据测得的矿浆密度再转换成矿浆浓度的,其首要条件是要知道矿浆中固体如煤泥水中煤泥的真密度,所以,固体的密度必须实测,如果某个工艺环节固体密度不稳定,则这种间接检测法也就不稳定,需要经常根据固体密度的变化重新标定。
矿浆密度和浓度之间的关系如式(6-1-19)。
6.1.2 煤泥水的粘度及测定(一) 流体的粘度流体在运动时,在流体内部两流体层的接触面上会产生内摩擦力,阻止流体层间的相对运动,流体具有的这一性质称为粘性或粘度,这种内摩擦力也称为粘性阻力,它是由于流体分子间内聚力所致。
煤泥水是由煤泥颗粒和水组成的混合液体,煤泥的含量、粒度组成、性质等方面差别较大,所以严格地说是非均质液体,不同的煤泥水由于煤泥性质的差异,表现在粘度上也有较大的差别。
在均质的流体中加入固体颗粒,如煤泥,其重要的影响是使非均质混合液的粘度增加,且在很多情况下形成一种非牛顿流体,仅仅在固体含量很低时其性质才与牛顿流体相似,可用牛顿定律说明其流变特性。
牛顿首先对均质液体进行了研究后指出:两个流动介质层间的摩擦力不仅与介质的性质有关,还与介质层间的相对运动速度及两层间的接触表面积成正比,但与介质层间的法向力大小无关,这被称为牛顿内摩擦定律。
代表介质性质的量度就是液体粘度,或称为流体介质的动力粘度。
有时流体的粘度也可用动力粘度与流体的密度比值来表示,称之为流体的运动粘度。
水的动力粘度随温度升高而降低,在20 ℃时为0.001 Pa·s,温度每升高10 ℃大约降低2%。