难沉降煤泥水性质研究
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对煤泥做 X 衍射实验，以确定其矿物组成。 实验结果如图 1 所示。从图 1 中可以看出样品的 衍射峰很多，说明其矿物组成非常复杂。但可以确 定主要的矿物质种类，即非晶态的煤含量最多，同 时还含有其他的矿物质，如高岭石、石英、伊利石、 蒙脱石、方解石、白云石等。
图 1 煤泥水中固体颗粒的 X 衍射图
70.22
合计
100.00
表 4 0.045 mm 以下粒径颗粒分布
粒度 /μm - 0.66
产率 /% 0.001
累计产率 /% 0.001
0.66~1.00
2.69
2.70
1.00~5.29 5.29~12.21
33.46 22.55
36.15 58.70
12.21~22.84 22.84~28.15
高。
Zeta 电位是表示胶体颗粒荷电状态的一个重
要参数。已有研究结果表明，难沉降细粒煤泥水是
一个比较稳定的胶体体系，煤泥颗粒表面带有电
荷，正是由于这些颗粒带有电荷，才阻止了煤泥颗
粒间的相互碰撞而聚集，从而使得煤泥水不易沉
降，本实验中煤泥水的 Zeta 电位高达 - 49.75 mV。
本实验用 IC1010 型离子色谱分析仪测定煤
难沉降煤泥水所具有的浓度高、粒度细、粘土 矿物含量高、颗粒表面电负性强、水质硬度偏低的 这些特点决定了煤泥水的难沉降性。要达到较好 的固液分离效果，就必须结合煤泥水的特点，采取 有效的措施，减弱导致煤泥水难沉降因素的影响， 从而有效地实现煤泥水的澄清。
［参 考 文 献］
［1］ 张 明 旭. 选 煤 厂 煤 泥 水 处 理 ［M］. 徐 州:中 国 矿 业 大 学 出 版 社 ，2005.
21.75 8.50
80.45 88.95
+28.15
11.05
100.00
表 3 是通过煤泥湿筛得出的粒度分布数据， 表 4 是对 0.045 mm 以下进行激光粒度测定仪测 定得到的粒度分布数据。从表 3、4 中可以看出，煤 泥水中微细颗粒所占比例很大，其中粒径小于 0.074 mm 的颗粒所占比例为 85%以上，由 Stokes 沉降公式可以知道，颗粒沉降速度与颗粒的直径 平方呈正比例关系，粒径越小，沉降速度也越小， 沉降分离的难度就越大。由此可见，细小颗粒越多 的煤泥水体系，其处理难度就越大。本试验所用的 煤泥水体系之所以难于沉降，其主要原因就是该 煤泥水体系中微细颗粒过多。
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 0.5 mm、0.25 mm、0.125 mm、 0.074 mm、0.045 mm；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
（/ g/L） /(ms/cm)
硬度 /DH°
指标 75.14
0.35
7.66 10.25
Zeta 电位 /mV
- 49.75
从表 1 可以看出，该煤泥水的浓度为 75.14 g/L，
属于高浓度煤泥水。pH 值为 7.66，为中性偏弱碱
性。煤泥水的平均电导率为 0.35 ms/cm，电导率略
微偏低，说明煤泥水溶液中总的离子强度不是很
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。
实验测定的结果如表 1 所示。
表 1 煤泥水性质参数
浓度 电导率
样品
pH 值
［2］ 王少会,徐初阳.难净化煤泥水沉降试验研究［J］. 安徽 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ），2004，（增 刊 ）:80-82.
［作者简介］
胡晓东（1978-），助理工程师，本科毕业，现工作于神 火煤电公司薛湖选煤厂生产科。
［收稿日期：2008- 12- 24］
煤泥水体系中颗粒的粒度分布如表 3、4 所 示。
90
胡晓东 难沉降煤泥水性质研究
2009 年第 2 期
表 3 煤泥水中颗粒的粒度分布
粒级 /mm
产率 /%
+0.5
0.00
0.5~0.25
1.35
0.25~0.125
4.23
0.125~0.074
8.84
0.074~0.045
15.36
- 0.045
呈胶体体系所致。该胶体负电位主要是由于在该体
2-
系中存在如下胶粒，其结构分别为{[SiO2]m·nSiO3 ，
2(n-
x)H+}2x-
-
和{[Al(OH)3]m·nAlO2
,(n-
x)H+}x- ，致使颗
粒不易沉淀［2］。
3结论
本实验中的难沉降煤泥水具有以下几个显著 的特点：①煤泥水浓度高，煤泥水浓度高达 75.14 g/L，pH 值为 7.66，呈偏碱性；②煤泥水体系中，矿 物离子含量不是很高，水质硬度为 10.25 DH°，属 于中等硬度水，电导率为 0.35 ms/cm，偏低；③煤 泥水中颗粒的粒度较细，小于 0.074 mm 的颗粒的 占到 85%以上，这些微细颗粒主要是粘土矿物颗 粒，它们在水溶液中很容易形成胶体结构，这些胶 体结构会增加体系的稳定性，使颗粒不易自然沉 降下来；④颗粒表面带有较强的负电荷，而且 Zeta 电位值比较高，在 - 50 mV 左右，使体系中的颗粒 相互排斥，影响沉降效果。要处理煤泥水首先要降 低 Zeta 电位，破坏胶体的稳定性，然后再采取其 他措施，强化沉降效果。
2009 年第 2 期
能源技术与管理
89wenku.baidu.com
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。
泥水中无机盐离子的含量，试验结果如表 2 所示。
从表中可以看出，其中的
2+
SO4
离子和
Na+
离子含
量较多，说明原煤中含有可溶性的硫酸盐矿物和
钠盐矿物。
表 2 煤泥水体系中各离子浓度
离子
F-
Cl-
-
-
NO2 NO3
2-
SO4
Na+
K+ Mg2+ Ca2+
浓度 / 1.45 86.03 13.99 20.47 793.87 419.69 7.90 21.04 38.48 (mg/L）
［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02
0引言
2 实验结果与讨论
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］。
在煤泥水中除了 C 以外，SiO2 和 Al2O3 含量 较高，它们在煤泥水中可以形成带有较强负电荷
的胶体颗粒，而且胶粒的 zeta 电位愈高，静电斥力
就愈大。由于胶体带电，将极性水分子吸引到它的
周围，形成一层“水化膜”，水化膜能阻止胶粒间相
互接触。可以推测煤泥水的“稳定性”是由于悬浮
物粒度小，比重轻，带有较强的负电荷，使煤泥水
图 1 煤泥水中固体颗粒的 X 衍射图
70.22
合计
100.00
表 4 0.045 mm 以下粒径颗粒分布
粒度 /μm - 0.66
产率 /% 0.001
累计产率 /% 0.001
0.66~1.00
2.69
2.70
1.00~5.29 5.29~12.21
33.46 22.55
36.15 58.70
12.21~22.84 22.84~28.15
高。
Zeta 电位是表示胶体颗粒荷电状态的一个重
要参数。已有研究结果表明，难沉降细粒煤泥水是
一个比较稳定的胶体体系，煤泥颗粒表面带有电
荷，正是由于这些颗粒带有电荷，才阻止了煤泥颗
粒间的相互碰撞而聚集，从而使得煤泥水不易沉
降，本实验中煤泥水的 Zeta 电位高达 - 49.75 mV。
本实验用 IC1010 型离子色谱分析仪测定煤
难沉降煤泥水所具有的浓度高、粒度细、粘土 矿物含量高、颗粒表面电负性强、水质硬度偏低的 这些特点决定了煤泥水的难沉降性。要达到较好 的固液分离效果，就必须结合煤泥水的特点，采取 有效的措施，减弱导致煤泥水难沉降因素的影响， 从而有效地实现煤泥水的澄清。
［参 考 文 献］
［1］ 张 明 旭. 选 煤 厂 煤 泥 水 处 理 ［M］. 徐 州:中 国 矿 业 大 学 出 版 社 ，2005.
21.75 8.50
80.45 88.95
+28.15
11.05
100.00
表 3 是通过煤泥湿筛得出的粒度分布数据， 表 4 是对 0.045 mm 以下进行激光粒度测定仪测 定得到的粒度分布数据。从表 3、4 中可以看出，煤 泥水中微细颗粒所占比例很大，其中粒径小于 0.074 mm 的颗粒所占比例为 85%以上，由 Stokes 沉降公式可以知道，颗粒沉降速度与颗粒的直径 平方呈正比例关系，粒径越小，沉降速度也越小， 沉降分离的难度就越大。由此可见，细小颗粒越多 的煤泥水体系，其处理难度就越大。本试验所用的 煤泥水体系之所以难于沉降，其主要原因就是该 煤泥水体系中微细颗粒过多。
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 0.5 mm、0.25 mm、0.125 mm、 0.074 mm、0.045 mm；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
（/ g/L） /(ms/cm)
硬度 /DH°
指标 75.14
0.35
7.66 10.25
Zeta 电位 /mV
- 49.75
从表 1 可以看出，该煤泥水的浓度为 75.14 g/L，
属于高浓度煤泥水。pH 值为 7.66，为中性偏弱碱
性。煤泥水的平均电导率为 0.35 ms/cm，电导率略
微偏低，说明煤泥水溶液中总的离子强度不是很
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。
实验测定的结果如表 1 所示。
表 1 煤泥水性质参数
浓度 电导率
样品
pH 值
［2］ 王少会,徐初阳.难净化煤泥水沉降试验研究［J］. 安徽 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ），2004，（增 刊 ）:80-82.
［作者简介］
胡晓东（1978-），助理工程师，本科毕业，现工作于神 火煤电公司薛湖选煤厂生产科。
［收稿日期：2008- 12- 24］
煤泥水体系中颗粒的粒度分布如表 3、4 所 示。
90
胡晓东 难沉降煤泥水性质研究
2009 年第 2 期
表 3 煤泥水中颗粒的粒度分布
粒级 /mm
产率 /%
+0.5
0.00
0.5~0.25
1.35
0.25~0.125
4.23
0.125~0.074
8.84
0.074~0.045
15.36
- 0.045
呈胶体体系所致。该胶体负电位主要是由于在该体
2-
系中存在如下胶粒，其结构分别为{[SiO2]m·nSiO3 ，
2(n-
x)H+}2x-
-
和{[Al(OH)3]m·nAlO2
,(n-
x)H+}x- ，致使颗
粒不易沉淀［2］。
3结论
本实验中的难沉降煤泥水具有以下几个显著 的特点：①煤泥水浓度高，煤泥水浓度高达 75.14 g/L，pH 值为 7.66，呈偏碱性；②煤泥水体系中，矿 物离子含量不是很高，水质硬度为 10.25 DH°，属 于中等硬度水，电导率为 0.35 ms/cm，偏低；③煤 泥水中颗粒的粒度较细，小于 0.074 mm 的颗粒的 占到 85%以上，这些微细颗粒主要是粘土矿物颗 粒，它们在水溶液中很容易形成胶体结构，这些胶 体结构会增加体系的稳定性，使颗粒不易自然沉 降下来；④颗粒表面带有较强的负电荷，而且 Zeta 电位值比较高，在 - 50 mV 左右，使体系中的颗粒 相互排斥，影响沉降效果。要处理煤泥水首先要降 低 Zeta 电位，破坏胶体的稳定性，然后再采取其 他措施，强化沉降效果。
2009 年第 2 期
能源技术与管理
89wenku.baidu.com
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。
泥水中无机盐离子的含量，试验结果如表 2 所示。
从表中可以看出，其中的
2+
SO4
离子和
Na+
离子含
量较多，说明原煤中含有可溶性的硫酸盐矿物和
钠盐矿物。
表 2 煤泥水体系中各离子浓度
离子
F-
Cl-
-
-
NO2 NO3
2-
SO4
Na+
K+ Mg2+ Ca2+
浓度 / 1.45 86.03 13.99 20.47 793.87 419.69 7.90 21.04 38.48 (mg/L）
［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02
0引言
2 实验结果与讨论
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］。
在煤泥水中除了 C 以外，SiO2 和 Al2O3 含量 较高，它们在煤泥水中可以形成带有较强负电荷
的胶体颗粒，而且胶粒的 zeta 电位愈高，静电斥力
就愈大。由于胶体带电，将极性水分子吸引到它的
周围，形成一层“水化膜”，水化膜能阻止胶粒间相
互接触。可以推测煤泥水的“稳定性”是由于悬浮
物粒度小，比重轻，带有较强的负电荷，使煤泥水