基本信息
- 项目名称：
- 超声电化学处理难沉降煤泥水装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 在探索超声-电化学预处理难沉降煤泥水作用机理的基础上设计了本装置，它是将超声波及电化学方法结合在同一处理体系，优势互补、相互协同的一种新型煤泥水处理装置。本装置优势在于降低上清液浊度的同时还可以大大降低药耗。
- 详细介绍：
- 本产品是采用超声—电化学法处理难沉降煤泥水的一种装置。在通过分析煤泥水浓度、酸碱性、粒度、电性等基本性质的基础上，设计正交实验，考察不同电极、电解质、电流密度、电解时间及超声能量密度和超声时间对煤泥水沉降效果和能耗的影响，确定难沉降煤泥水的超声—电化学预处理的最佳工艺条件，最终实现节约药剂20%，洗水浓度降低至10g/L以下的效果。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 煤泥水的处理效果决定着选煤过程中各项重要的技术经济指标，煤泥水的净化问题，是选煤厂正常生产的首要前提。随着采煤机械化程度提高，细粒级煤越来越多，同时由于矸石泥化程度加大，使煤泥水具有粒度细、灰分高、粘性大、难以沉降的特点，现有煤泥水沉降方法难以奏效。由此煤泥水处理尤其是难沉降煤泥水的处理成为研究焦点问题。通过设计正交实验，确定超声—电化学预处理煤泥水的最佳工艺条件，探索超声—电化学预处理煤泥水的作用机理，在此基础上设计研发了超声电化学处理难沉降煤泥水装置。本装置利用超声波空化作用改变煤粒表面性质，同时在电解过程中加速反号离子吸附在煤颗粒表面，两者共同作用降低颗粒之间的静电斥力，促进絮团沉降。二者优势互补、相互协同，取得节约药剂20%，洗水浓度降低至10g/L以下的效果。技术指标得以保证，经济效益显著提高。
科学性、先进性
- 传统的煤泥水处理常采用絮凝剂与凝聚剂复合使用的方法，但随着细粒煤所占比例越来越大，这些方法已无法满足用户对水分的要求。传统的方法是利用静电引力压缩双电层，减小颗粒之间的斥力，进而絮凝剂作用形成絮团加速沉降。而本装置是一种工艺清洁的煤泥水净化装置，不存在二次污染的问题，在本装置的处理体系中超声波的空化作用强化了电化学传质过程，使的细粒煤泥加速凝聚，沉降速度加快。超声电化学法的优势在于在降低上清液浊度的同时还可以降低药耗。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 已在实验的基础上研制出超声电化学处理难沉降煤泥水装置。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 一套超声电化学处理难沉降煤泥水装置实物，并可以进行现场演示处理过程。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- (1) 精选化学物质材料: 细粒煤、洁净水、聚丙烯酰胺、硫酸铝 (2) 配制煤泥水：50g/L (3) 配制电解液：0.73mol/L的硫酸铝水溶液 (4) 配制絮凝剂水溶液：1‰浓度 (5) 超声处理煤泥水：20KHz (6) 电解处理煤泥水：用量2400 g/t干煤泥 (7) 絮凝处理煤泥水：用量为80g/t干煤泥 (8) 干燥处理煤泥 (9) 检测、分析、表征 本研究在原有的絮凝沉降的基础上加入了电解超声新型工艺，利用煤带微电荷的基本特性，将超声波及电化学方法结合在同一处理体系中，利用超声波空化作用清洗煤粒表面，同时在电解过程中反号离子吸附煤颗粒表面，两者共同作用降低颗粒之间的静电斥力，促进絮团沉降。近些年细粒煤所占的比重越来越大，这些颗粒粒度细、灰分高、粘性大、难以沉降。然而超声电化学法可以在优于技术指标的前提下，降低药耗20%以上，每处理一吨干煤泥可节约药剂费6000元。这使得这项技术在选煤厂有很好的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外对煤泥水处理的研究不断发展。近年来也不断有新药剂被开发，蒋卫红、中国矿业大学刘炯天以及日本小田节子等都在新药剂的研发上有很大进展。同时，新的思路也不断涌现，II.II.Paiiikob等人将自己研制的用直流非对称电流处理悬浮液的电凝聚方法和设备用于矿浆浓缩和净化废水。 Ozkan.S等人研究了超声波在电化学预处理中影响。研究结果表明：由于悬浮物的均匀分布和化学药品的优化作用，超声波技术能够提高试剂的浮选效率。 董宪姝等在发现添加絮凝剂和凝聚剂解决高泥化煤泥水沉降存在成本高、效果不佳的问题时， 采用电化学预处理煤泥水的方法， 考察了电解后煤泥水的沉降特性，研究并优化了电解条件。利用电泳仪、红外光谱以及影像分析仪表征了电解前后煤颗粒表面电动电位、官能团以及絮团大小变化。结果表明： 采用3 种电解质对煤泥水进行电化学预处理后沉降效果得到明显改善，氯化镁电解质好于氯化钠和氯化铝。康文泽与胡军等在超声处理煤泥与浮选药剂的作用研究中发现超声处理使煤泥与煤油的润湿热增大,同时使煤与煤油的接触角也降低了，此种处理方法降低了浮选药耗,提高了煤泥浮选的效率和选择性。 在沉降机理方面E. Sabah在研究Tuncbiled coal preparation plant煤泥水时证实,约一半的悬浮颗粒是黏土矿物,从而判定黏土矿物决定煤泥水的凝聚效果和煤泥的脱水性能。Arnold和Ap-lan通过试验证明高岭石和伊利石对煤泥分选精度影响不大,而蒙脱石影响较大,提出了黏土种类是影响分选精度的关键因素。 以上方法虽取得较好效果，但任无法改变处理难沉降煤泥水时对药剂的大量消耗。超声与电化学在处理煤泥水领域的单独使用都有前例，但二者的复合使用还没有先例，而本装置将二者结合于同一处理体系，实验证明二者优势互补，在降低上清液浊度的同时还可以大大降低药耗。
