煤泥水沉降速度实验报告

基于图像灰度识别的煤泥水絮凝沉降速率快速检测方法耿延兵1， 王章国2（1. 平顶山中选自控系统有限公司，河南 平顶山　461700；2. 中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州　221116）摘要：目前矿物组成等影响煤泥水絮凝沉降效果的重要参数缺乏有效的在线检测手段，而浓缩池溢流浊度和界面又存在滞后性问题，限制了选煤厂煤泥水智能加药的发展。

针对该问题，提出了基于图像灰度识别的煤泥水絮凝沉降速率快速检测方法。

利用CCD 相机在线采集煤泥水沉降过程图像，并通过均值滤波法进行降噪，计算图像的平均灰度和平均灰度变化率，利用沉降速率与平均灰度变化率的关系得到沉降速率。

通过絮凝沉降实验提取图像的灰度、能量、对比度、方差和相关度等特征值，进行分析验证。

分析结果表明：① 5种图像特征中，平均灰度的变化符合煤泥水批次沉降过程中沉降速率的变化规律，即存在缓冲区、线性区和稳定区，且变化特征可以在30 s 内获得。

② 平均灰度变化率与沉降速率存在较好的线性相关性，煤泥水质量浓度为20 g/L 时，不同絮凝剂添加量下图像平均灰度变化率与沉降速率的线性相关系数达0.977 2；煤泥水质量浓度5～25 g/L 、絮凝剂添加量为0.1～0.2 kg/t 条件下，图像平均灰度变化率与沉降速率的线性相关系数为0.944 1。

③ 平均灰度变化率可以在较大范围内适应煤泥水絮凝沉降状态的变化，可用于快速检测煤泥水絮凝沉降速率并作为煤泥水加药智能调节的依据。

关键词：选煤；智能化加药；煤泥水；絮凝；沉降速率；图像灰度识别；平均灰度变化率中图分类号：TD67/948 文献标志码：AA fast detection method for slime water flocculation and sedimentation rate based onimage grayscale recognitionGENG Yanbing 1, WANG Zhangguo 2(1. Pingdingshan Zhongxuan Automation Co., Ltd., Pingdingshan 461700, China ； 2. School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)Abstract : At present, there is a lack of effective online detection methods for important parameters such as mineral composition that affect the flocculation and sedimentation effect of slime water. There are also lagging issues in the turbidity and interface of the overflow of the concentration tank, which limits the development of intelligent dosing for slime water in coal preparation plants. In order to solve the above problems, a fast detection method for slime water flocculation and sedimentation rate based on image grayscale recognition is ing a CCD camera to collect images of the sedimentation process of slime water online, and using the mean filtering method for noise reduction, the average grayscale and average grayscale change rate of the image are calculated. The sedimentation rate is obtained by using the relationship between the sedimentation rate and the收稿日期：2023-05-24；修回日期：2023-12-15；责任编辑：胡娴。

第24卷　增刊安徽理工大学学报(自然科学版)V o l.24　Supp lem en t 2004年5月Journal of A nhui U niversity of Science and T echno logy (N atural Science )M ay .2004难净化煤泥水沉降试验研究王少会,徐初阳(安徽理工大学材料科学与工程系,安徽　淮南　232001)摘　要:针对煤泥水难以自然沉降的问题,从煤泥水性质出发,探讨了煤泥水中颗粒凝聚和絮凝机理,研究出凝聚剂和絮凝剂的最佳药剂量配比及合理的加药顺序,以加速煤泥水在浓缩机中的沉降,降低溢流浓度,实现洗水闭路循环。

关键词:煤泥水;凝聚剂;絮凝剂;闭路循环中图分类号:TD 926.21 文献标识码:A 文章编号:167221098(2004)S 020080203收稿日期:2004—01—05作者简介:王少会(1980—),男,江西吉安人,在读硕士,矿物加工工程专业,主要研究煤泥水处理及精细化工方向。

1　前言随着选煤机械化程度的提高,细粒煤所占的比重越来越大。

大多数选煤厂煤泥水处理系统或多或少地存在一些问题,煤泥水系统的运行好坏将直接影响选煤厂能否实现洗水闭路循环的关键因素。

潘一选煤厂主要通过浓缩-压滤工艺来回收系统中煤泥,由于煤泥水中微细粒含量高,循环水浓度一直高居不下,严重影响了选煤厂的正常生产。

因此,本文对潘一选煤厂煤泥水系统存在的问题,做一些探讨。

2　煤泥水性质对潘一选煤厂的浓缩入料做小筛分试验,小筛分资料如表1所示表1　入料性质分析粒级(mm )产率(%)灰分(%)>0.50.227.520.5～0.253.508.210.25～0.1255.1111.550.125～0.0786.6517.520.078～0.0368.6222.30<0.03675.9051.24总计100.0042.87 从表1可以看出,选煤厂的煤泥中极细粒<0.036mm ,含量为75.90%,灰分高达51.24%,而>0.5mm 的含量为0.22%,灰分为7.52%。

6 煤泥水沉降实验煤泥水的沉降试验参照MT190-88《选煤厂煤泥水沉降试验方法》进行。

煤泥水的采制方法参照设计用煤泥水原始试样的采取方法，取设计用原始煤样（按各粒级所占比例的不同配比）150kg，缩分至25kg于转筒中，加水75kg，转动30min后，过0.5mm筛子。

筛下水为试验用煤泥水。

6.1自然沉降试验试验结果见表6.1。

根据表6.1绘制了沉降速度分布曲线，见图6-1。

表6.1 煤泥水自然沉降特性试验结果分析煤泥水来源：按MT190-88制取溶解性固体含量：0.57g/L 水温：18℃煤泥水初始浓度：54.43g/L图6-1 煤泥水自然沉降速度分布曲线6.2絮凝沉降试验试验过程参照MT/T190-1988《选煤厂煤泥水沉降试验方法》，在500mL带塞量筒中进行。

将盛有500mL试验用样的量筒静置，用移液管抽出与所加药剂体积相同的上澄清液。

然后按照所需量加入药剂，将量筒作5个循环上下的自然翻转，使药剂分散均匀。

在每次沉降试验开始10min后，用移液管于量筒液面下100mm刻度处吸取50mL 上澄清液，测定其悬浮物浓度，并以此来表示该次试验的澄清效果。

试验中所使用的药剂：明矾（现场用药）；聚合氯化铝（巩义市清源化材厂）；聚丙烯酰胺（天津福晨化学药剂厂）。

6.2.1探索性试验1.PAM絮凝效果试验使用聚丙烯酰胺对循环水进行絮凝沉降试验。

试验结果见表6.2。

絮凝剂用量与上清液浓度关系图见图6-2。

表6.2 絮凝剂沉降结果表图6-2 絮凝剂用量与上清液浓度关系图由表6.2和图6-2可以看出在絮凝剂用量在8mg/L时，上清液浓度最低，但从上清液浓度和药耗（假设选煤厂煤泥水循环量为1000m3/h，絮凝剂用量在1mg/L时，药耗为1kg/h，每班用量为8kg）综合考虑，絮凝剂用量为4mg/L比较合适，从而选择4mg/L为絮凝剂的最佳用量。

2.明矾凝聚效果试验使用明矾对循环水进行凝聚沉降试验。

试验结果见表6.3。

李家壕煤矿煤泥水沉降试验的研究与实践柴进1，孙美伦2（1.神华集团包头矿业公司李家壕煤矿选煤厂，内蒙古鄂尔多斯017000；2.内蒙古自治区煤田地质局科研所，内蒙古呼和浩特010000）摘要：针对李家壕煤矿选煤厂入洗原煤易泥化的特点，对原始煤泥水试样进行了自然沉降和絮凝沉降试验，观察4种絮凝剂和两种凝聚剂单独使用和复配使用时对煤泥水的沉降效果；根据试验确定采用1号絮凝剂与聚合氯化铝复配，应用于选煤厂煤泥水处理系统。

关键词：选煤厂；煤泥水；絮凝剂；凝聚剂；复配；沉降试验中图分类号：TD946.2文献标识码：A文章编号：1005-8397（2013）04-0004-05收稿日期：2013-06-21作者简介：柴进（1972—），男，陕西府谷人，2007年毕业于内蒙古科技大学机械工程与自动化专业，工学学士，神华集团包头矿业有限责任公司李家壕煤矿选煤厂党总支书记兼副厂长，工程师。

煤泥水沉降试验资料是选煤厂设计和生产管理的重要基础资料之一。

随着采煤机械化程度的提高，细粒煤所占比例越来越大，在洗选过程中也会产生次生煤泥，大多数选煤厂的煤泥水处理系统都存在一些问题。

煤泥水系统的运行效果直接影响选煤厂洗水系统的闭路循环，保障煤泥水处理系统高效正常运行是维持选煤厂正常生产的首要前提。

因此，对煤与矸石极易泥化的煤泥水，更有必要增加凝聚剂的沉降试验和凝聚剂与絮凝剂的复配沉降试验，从而探索处理难沉降煤泥水的方法。

1李家壕煤矿生产原煤特性李家壕煤矿原煤属低中灰、低硫、特低磷、中高热值的不粘煤，井田内可采煤层顶板岩性多为砂质泥岩、粉砂岩，局部为细粒砂岩，底板为砂质泥岩。

煤泥水中的煤与矸石细粒极易泥化，直接影响选煤效果，因此，有必要进行煤泥水沉降试验，以确定新建李家壕选煤厂尾煤系统的回收工艺和加药沉降方案。

2原始煤泥水试样的制备制备用于设计选煤厂的煤泥水试样，称为原始煤泥水试样。

所用试验煤样取自生产煤样，粒级范围是13.2 100mm ，按照粒级比例配制150kg ，缩取25kg 用于试验，其余煤样备用。

Vol. 33 No. 4July 2020第30卷第4期2020年07月黑龙江科技大学学报Journal of Heilongjiang University of Science & Technology褐煤煤泥水沉降特性的实验研究李明明，尹禹琦(黑龙江科技大学矿业工程学院，哈尔滨150022)摘 要：针对褐煤煤泥水难沉降的问题，利用EDLV 0理论计算褐煤的煤颗粒、伊利石颗粒、煤与伊利石颗粒在水中的静电作用能、极化作用能和范德华作用能,分析各类颗粒间的凝聚与分散状态。

研究结果表明:煤颗粒间总相互作用能为负值，煤易于凝聚沉降;伊利石颗粒间以及煤与伊利 石颗粒间总相互作用能为正值，伊利石趋于分散。

褐煤煤泥水难于沉降是供含伊利石类黏土矿物所致。

该研究可为解决褐煤煤泥水的沉降问题提供理论参考。

关键词：褐煤；煤泥水；沉降；伊利石；EDLV 0理论doi ：15. 4369/j. issn. 4090 -7262. 4020.44.405中图分类号:TD94文章编号:2060 - 7262 (2020 )04- 0351-05 文献标志码：AExperimental study on settling characteristics oflignite slime slurryLi Mingming , Yin Yuqi(School of Minina Enaineerina , Heilonyiana University of Science & Technology, Harbin 150022, Chinn)Abstract ： Thin panes is intendeC to aldresn the notorionn settlment of linnite slime slrrrn The studybuildinn on the coai i C illite in linnite involves celchlatinn the electrostatie , pombzdtion i C ven den Waais interactioo eeny betaeee coal panicles , illia panicles , coal anC illite particles in waten rsiny theEDLV0 teeon , anC 101＞小,analyzina tie aggmmeration on dispesion bewm panicms. The re-su 11s show thal W c totai interaction eeay between coni panicles is neeative , manina coai more lineiz teagglomeraie anC settle ; the total interaction eeay betweee illite panicles , coal anC illite panicles is pos ­itive ,manina illite more Veely to disperse ； anC the more nownons settlemeel of linnite sUnie slrrTa re ­sults from the presence of illite type cVy minerals irCWnsic to linnite. The study conlV provine n theereti- d reference for eliminatina the settlina proniem of liynile sUrne smrra.Key wordt : linnite ; sUnie slrna ; settlina ; illite ; EDLV0 theora收稿日期：2222 -09 -00基金项目：黑龙江省省属高校基本科研业务费项目(2215-KYYWF -0702)第一作者简介：李明明(1972 -)男，河北省石家庄人,副教授，博士，研究方向：洁净煤技术,E-mail ：820901593@qq. com,352黑龙江科技大学学报第35卷我国褐煤资源约占煤炭保有储量的13% ,洗选 是实现其大规模清洁高效利用的基础技术［3］0然而,褐煤在洗选过程中因泥化形成的大量难沉降煤 泥水，严重影响了选煤工艺的正常运行，导致我国褐 煤入洗比例一直处于较低水平［3-5］0研究褐煤煤泥水的沉降特性，对于开发褐煤煤泥水高效处理技术褐煤 洗选有 0 国学者对难沉降煤泥水处理开展了大量的研究工作,并取得一定成果，大致可归纳为三方面:研究煤泥水特性 其 沉降的 用制;研究煤泥水溶液化学环境对其沉降的影响及相关作用机制［4'6 ］;研究混凝剂、电化学、磁场、微波等辅助技术对煤泥水的处理效果及相关作用机 制［7-10 ］。

絮凝剂对煤泥水沉降速度影响研究张征福摘要：本文根据中阳钢铁有限公司选煤厂煤泥水性质及煤泥絮凝作用的机理，选用两种粒度不同的絮凝剂进行沉降实验。

通过对上清液浊度的测定以及经济性的考虑，得出了细粒级絮凝剂较粗粒级絮凝剂溶解时间短，加入后煤泥水沉降速度快的结论。

关键词：煤泥水，絮凝剂，沉降实验，粒度0.概述水是湿法选煤过程中重要的介质，原煤在洗选过程中经分级、脱泥、脱介、浮选、脱水等作业后分选出产品，大量粒度小于0.5mm的颗粒残留在水中形成煤泥水。

随着煤炭分选设备精度的提高，分选下限降低，煤泥水的处理难度不断增加，从而造成了选煤厂不能及时获得清净的循环水。

为此我们对中阳钢铁有限公司选煤厂煤泥水进行了絮凝沉降实验，从而确定出最优性能的絮凝剂，达到适宜的煤泥水澄清方法。

1.煤泥水的性质及主要特点煤泥水由煤和水组成，其性质既与煤的性质有关又与水的性质有关，并受它们相互关系的影响，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，还收布朗运动影响。

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。

2.煤泥水处理流程中阳钢铁有限公司选煤厂采用了两段浓缩、两段回收模式的煤泥水处理流程（见图1），其实质是利用第一段浓缩设备和粗煤泥脱水设备大量回收>0.045 mm 的煤泥，做到物尽其用，并大幅度减小压滤机的负荷，使其充分发挥回收细煤泥的作用，以达到固液分离彻底、煤泥水良性循环，用清水或低浓度洗水选煤的目的。

图1 两段浓缩、两段回收流程在该流程中斜管的分级效果及处理能力是毋庸置疑的，但由于二段斜管上没有澄清水浊度前置反馈伺服装置，不能很好的监控二段斜管沉降效果，导致溢流水经常出现浑浊。

6煤泥水沉降实验煤泥水的沉降试验参照MT190-88《选煤厂煤泥水沉降试验方法》进行。

煤泥水的采制方法参照设计用煤泥水原始试样的采取方法，取设计用原始煤样（按各粒级所占比例的不同配比）150kg，缩分至25kg于转筒中，加水75kg，转动30min后，过0.5mm筛子。

筛下水为试验用煤泥水。

6.1自然沉降试验试验结果见表6.1。

根据表6.1绘制了沉降速度分布曲线，见图6-1。

表6.1煤泥水自然沉降特性试验结果分析煤泥水来源：按MT190-88制取溶解性固体含量：0.57g/L水温：18℃煤泥水初始浓度：54.43g/L图6-1煤泥水自然沉降速度分布曲线6.2絮凝沉降试验试验过程参照MT/T190-1988《选煤厂煤泥水沉降试验方法》，在500mL带塞量筒中进行。

将盛有500mL试验用样的量筒静置，用移液管抽出与所加药剂体积相同的上澄清液。

然后按照所需量加入药剂，将量筒作5个循环上下的自然翻转，使药剂分散均匀。

在每次沉降试验开始10min后，用移液管于量筒液面下100mm刻度处吸取50mL 上澄清液，测定其悬浮物浓度，并以此来表示该次试验的澄清效果。

试验中所使用的药剂：明矾（现场用药）；聚合氯化铝（巩义市清源化材厂）；聚丙烯酰胺（天津福晨化学药剂厂）。

6.2.1探索性试验1.PAM絮凝效果试验使用聚丙烯酰胺对循环水进行絮凝沉降试验。

试验结果见表6.2。

絮凝剂用量与上清液浓度关系图见图6-2。

表6.2絮凝剂沉降结果表PMA/mg/L 1 2 4 6 8 10 12 上清液浓度/g/L 1.47 0.93 0.66 0.56 0.52 0.71 0.81图6-2絮凝剂用量与上清液浓度关系图由表6.2和图6-2可以看出在絮凝剂用量在8mg/L时，上清液浓度最低，但从上清液浓度和药耗（假设选煤厂煤泥水循环量为1000m3/h，絮凝剂用量在1mg/L时，药耗为1kg/h，每班用量为8kg）综合考虑，絮凝剂用量为4mg/L比较合适，从而选择4mg/L为絮凝剂的最佳用量。

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。