[发明专利]一种获得煤泥滤饼动态生长规律的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤泥滤饼结构的研究方法，具体的是一种获得煤泥滤饼动态生长规律的方法。

背景技术

现如今，随着我国国民经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，社会各界对煤炭产品的要求也越来越高，因此选煤事业的发展刻不容缓，以推动合理、高效、洁净地利用煤炭资源。煤炭要实现清洁利用主要通过洗选来达到，目前我国洗选比例已超过60%。但是由于所采煤质的降低、采煤机械化程度的提高、洗选过程中浮选药剂的残留等原因，使得细粒煤的脱水成为煤炭洗选过程亟待解决的一大难题，同时也对洁净煤技术的发展提出了一定的挑战。

随着选煤技术的发展，在大多数选煤厂中，湿法选煤占据主要地位，由此带来的问题便是最终煤炭产品中的水分需要脱除。目前，选煤厂中的精煤水分需要控制在10%才能达到客户要求，部分高寒地区或是需要出口的精煤则需要水分低于8%。据有关资料研究表明，精煤水分每上升1%，炼焦时长增加10-20 min，焦炭产量减少3%-4%。

因此，细粒煤的脱水是选煤过程中不可忽视的一个环节，脱水对固液两相体系而言，就是固液分离的过程。在过滤过程中，一方面，煤泥特性、煤浆的性质、药剂制度等影响着滤饼的形成，另一方面，滤饼结构在很大程度上影响水分的排出，所以，从滤饼的结构出发，分析细粒煤脱水过程的机理对改善脱水效果也是非常必要的。而滤饼结构在整个过滤过程中呈现出动态变化的特点，随着过滤的进行，煤泥颗粒逐渐沉积形成滤饼，液体对颗粒的拖拽力、颗粒间的挤压力等均会导致滤饼的结构发生变化，进而影响过滤的进行。因而，研究过滤过程中，滤饼的动态生长规律就显得尤为重要，只有深化过滤过程中整体的滤饼结构的研究，才能优化过滤过程，获得理想的过滤效果。

熊汉桥等人在“钻井完井中动态外滤饼形成的数学模型研究（《天然气技术与经济》, 2010 , 04 (1) :42-44）”中研究了钻井完井液中固相颗粒侵入地层造成地层损害的基础上，建立了固相颗粒在静、动态条件下形成外滤饼的数学模型，量化了滤饼质量与各相关参数之间的关系。黄冲等人在“过滤用离心机中浆料脱水和滤饼生成的模型（《现代矿业》, 1994 (24) :9-15）”中开发了一个新的分析模型用于对筐式离心机的离心滤液流量数据进行分析，从而能够预测机筐中沉积的固体质量以及它的沉积速度。许莉等人在“动态过滤滤饼结构的研究（《流体机械》, 2000 , 28 (5) :26-28）”中对过滤结束时的滤饼结构进行了分析，提出了以滤饼孔隙尺寸特征参数C表征滤饼孔隙结构，探讨了十字流微滤滤饼结构及性能的变化规律。朱辉等人在“滤饼生长模拟及其分形特性（《桂林航天工业学院学报》, 2010 , 15 (1) :1-4）”中基于受限扩散凝聚模型(DLA)，建立纤维过滤介质表面二维滤饼的生长模型。模拟中考虑了颗粒粒径分布对滤饼孔隙结构的影响。但是，众多学者对于滤饼的动态生长的研究主要集中在数值模拟阶段，本发明旨在提出一种利用试验的手段来获得煤泥滤饼动态生长规律的方法，该方法比数值模拟更具有真实性，更可靠。

发明内容

本发明所要解决的具体问题是如何通过试验研究的手段获取不同过滤时刻下滤饼内部结构的信息，进而得到滤饼的动态生长规律，其目的在于提供一种获得煤泥滤饼动态生长规律的方法，用以弥补当前利用试验方法来获得滤饼生长规律方面的不足，进而从滤饼结构上优化过滤过程，得到理想的过滤效果。

为实现上述技术目的，本发明所采取的技术解决方案如下。

一种获得煤泥滤饼动态生长规律的方法，所述方法是按下列步骤进行的：

（1）将原煤烘干至空气干燥状态，破碎至小于0.5mm粒度备用；

（2）将原煤用去离子水配制成200g/L的悬浮液，打开真空泵，将煤泥搅拌均匀后一次性注入布氏漏斗中，并从液体计量管读取并记录等体积的滤液所间隔的时间，过滤一定时间后，停止过滤，将漏斗中未形成滤饼的煤泥移出，获取已形成的滤饼；重复上述操作，进行不同时长的过滤，获取不同时长的滤饼；

（3）取不同时长的滤饼，待滤饼部分干燥后，用小刀对其进行切片，将切好的滤饼置于空气中自然晾干，待滤饼的各个剖面干燥后，将滤饼置于电子显微镜下放大观察并拍照，获得滤饼各剖面照片后，利用图像处理软件求得滤饼各层的孔隙率和分形维数，进而从结构上获得滤饼的动态生长规律。