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基本信息

項(xiàng)目名稱：
外電場(chǎng)加速煤泥水沉降技術(shù)與裝置
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
我們的裝置用于凈化選煤廠生產(chǎn)產(chǎn)生的煤泥水。在煤泥水中，煤泥顆粒會(huì)吸附介質(zhì)中的反號(hào)離子，使得顆粒荷電。在這些反號(hào)離子的作用下，難以聚集沉降。如果在煤泥水中構(gòu)建電場(chǎng)，使得荷電的煤泥顆粒在受到向下的電場(chǎng)力的作用，以克服排斥力而沉降。另外，通過(guò)調(diào)整煤泥水的pH值，也可以使得煤泥顆粒表面的荷電量增大，從而加大顆粒受的電場(chǎng)力，加速顆粒的沉降，以達(dá)到快速處理煤泥水的目的。
詳細(xì)介紹：
在煤炭洗選過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煤泥水，這些煤泥水中含有大量表面帶負(fù)電的顆粒，在靜電斥力的作用下處于懸浮狀態(tài)，難以沉降，影響選煤廠的正常生產(chǎn)，甚至污染環(huán)境。 現(xiàn)行煤泥水處理普遍采用化學(xué)藥劑沉降法，其原理是通過(guò)添加化學(xué)藥劑壓縮煤泥顆粒雙電層，減小煤泥顆粒表面帶電量，實(shí)現(xiàn)顆粒的團(tuán)聚沉降。而現(xiàn)實(shí)中，煤泥礦物種類繁多，藥劑處理不能適用于各種礦物顆粒，所以導(dǎo)致產(chǎn)生的煤泥水無(wú)法循環(huán)再利用，只能外排或添加清水稀釋，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)水資源。 外加電場(chǎng)加速煤泥水沉降技術(shù)，利用煤泥顆粒表面帶電特性，在高壓電場(chǎng)的作用下，煤泥顆粒受到電場(chǎng)力的作用加速沉降，能提高煤泥水的澄清效率。其技術(shù)特點(diǎn)如下：①外電場(chǎng)的加速作用，能夠有效的減少煤泥水沉降時(shí)間，從而減小藥劑的使用量，節(jié)約大量成本；②該技術(shù)沉降效果好，可以將煤泥水處理設(shè)備小型化，減小占地面積；③可以設(shè)置不同的電場(chǎng)強(qiáng)度，來(lái)適應(yīng)相應(yīng)的生產(chǎn)情況；④通過(guò)調(diào)節(jié)煤泥水的pH值，來(lái)增大煤泥顆粒表面的帶電量，提高沉降效果；⑤該技術(shù)對(duì)其他工業(yè)廢水的處理也有很好的參考價(jià)值。 該技術(shù)已經(jīng)在淮南丁集礦區(qū)開展了技術(shù)服務(wù)并簽署了相關(guān)合同，應(yīng)用前景廣闊。

作品圖片

  • 外電場(chǎng)加速煤泥水沉降技術(shù)與裝置
  • 外電場(chǎng)加速煤泥水沉降技術(shù)與裝置
  • 外電場(chǎng)加速煤泥水沉降技術(shù)與裝置

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)的目的： 我國(guó)的煤炭產(chǎn)量豐富，在能源結(jié)構(gòu)中，63% 的能源都是由煤炭提供的。在煤炭的洗選加工過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煤泥水。現(xiàn)今煤泥水凈化普遍使用的方法是通過(guò)加入藥劑幫助煤泥顆粒凝聚，但是藥劑普遍很貴，從而給選煤廠帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，并造成環(huán)境污染。我們的技術(shù)就是為了解決煤泥水沉降問(wèn)題，提高選煤廠煤泥水處理環(huán)節(jié)中煤泥的回收率，降低澄清水濃度，顯著減小煤泥水系統(tǒng)的占地面積，使得煤泥水的凈化更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。 基本思路： 在煤泥水中，煤泥顆粒會(huì)吸附介質(zhì)中的反號(hào)離子，使得顆粒荷電。在這些反號(hào)離子的作用下，同時(shí)在顆粒與水的極性作用下，使得顆粒難以聚集沉降。如果在煤泥水中構(gòu)建電場(chǎng)，使得荷電的煤泥水顆粒在受到向下的電場(chǎng)力的作用，顆粒就可以克服水化力而沉降。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）利用顆粒自身荷電特性在外加電場(chǎng)下進(jìn)行沉降，提高沉降效率 （2）設(shè)計(jì)出靜電場(chǎng)加速煤泥水沉降試驗(yàn)裝置，為煤泥水沉降設(shè)備小型化提供了依據(jù) （3）減少藥劑用量且耗電小，節(jié)能環(huán)保 技術(shù)關(guān)鍵： 外電場(chǎng)加速煤泥水沉降技術(shù)與裝置已申請(qǐng)國(guó)家兩項(xiàng)專利(專利號(hào)申請(qǐng)?zhí)柗謩e為：（201020650615、201010581139），其關(guān)鍵技術(shù)在于利用煤泥顆粒的表面荷電特性，借助外加電場(chǎng)，加大煤泥顆粒的沉降力，從而達(dá)到更好的凈化煤泥水的目的。 技術(shù)指標(biāo)： 通過(guò)求算顆粒的在電場(chǎng)中的沉降速度，來(lái)評(píng)估外加電場(chǎng)對(duì)煤泥水沉降的作用效果。煤泥顆粒沉降速度越大，作用效果越佳。

科學(xué)性、先進(jìn)性

首先，這種技術(shù)是比較經(jīng)濟(jì)的。在工業(yè)生產(chǎn)中，與加入絮凝劑的方法相比，這種方法可以避免藥劑的使用，節(jié)省藥劑的開支。與耙式濃縮機(jī)的占地相比，利用靜電場(chǎng)加速沉降技術(shù)節(jié)約用地。 其次，這種技術(shù)是更加環(huán)保的。由于這種方法不需要使用藥劑，降低了對(duì)環(huán)境的污染?；炷椒▽?duì)煤泥水處理有累積作用，很多細(xì)粒級(jí)的顆粒無(wú)法沉降下來(lái)，有時(shí)不得不將這些廢水排出廠外，對(duì)環(huán)境會(huì)造成較大的污染，而在靜電場(chǎng)的加速沉降的生產(chǎn)中，由于帶沉降顆粒都會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，不存在這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于那些較難沉降的顆粒，可以在二段沉降的時(shí)候增大電極電壓，或是通過(guò)加入調(diào)整劑調(diào)節(jié)水介質(zhì)硬度或pH值增大煤泥顆粒表面的荷電量，增大電場(chǎng)對(duì)煤泥顆粒的作用，實(shí)現(xiàn)難沉降的顆粒二次沉降。 再次，本技術(shù)對(duì)降低煤泥水中微細(xì)泥顆粒的含量，獲得澄清的循環(huán)水，防止裝置跑粗的放生都有很大的幫助，當(dāng)然，這也能有效的控制煤泥水的外排現(xiàn)象，能夠有效的控制選煤廠對(duì)環(huán)境的污染。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

在第四界“挑戰(zhàn)杯”合鍛股份安徽省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲二等獎(jiǎng)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

合同方式轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

事物樣機(jī)，動(dòng)畫，圖片，文字。

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

使用說(shuō)明： （1）檢查裝置的安全性 （2）將待測(cè)溶液倒入沉降杯 （3）調(diào)整電場(chǎng) 強(qiáng)度或溶液pH值實(shí)現(xiàn)顆粒沉降 （4）靜電場(chǎng)下的沉降與數(shù)據(jù)的記錄 （5）關(guān)掉電源 作品的技術(shù)特點(diǎn)： 該作品充分利用煤泥顆粒表面荷電這一特性，使得煤泥顆粒在電場(chǎng)力的帶動(dòng)下克服其他阻力發(fā)生沉降。并通過(guò)調(diào)整煤泥水的pH值，增加煤泥顆粒表面荷電量，加大煤泥顆粒所受的電場(chǎng)力，加速顆粒的沉降速度。 作品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)： （1）占地面積小。 （2）藥劑耗量小，降低成本。 （3）更加環(huán)保。 作品的使用范圍: 適用于煤泥顆粒的沉降，還適用于其他污水體系中荷電顆粒的凈化處理。 推廣前景與市場(chǎng)分析： 在環(huán)保方面，很大程度上的避免了煤泥水的外排，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。本技術(shù)藥劑耗量很小，與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少每年節(jié)約62.4億元人民幣的藥劑成本。提高煤泥回收率，如果煤泥的價(jià)格以40元/噸計(jì)，煤泥回收率每提高0.1個(gè)百分點(diǎn)，就會(huì)創(chuàng)收19000萬(wàn)余元。

同類課題研究水平概述

我國(guó)是一個(gè)煤炭資源十分豐富的國(guó)家，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。我國(guó)煤炭已探明儲(chǔ)量1.2萬(wàn)億噸，2010年煤炭占我國(guó)的一次能源的61.2%，煤炭產(chǎn)量達(dá)到32億噸。開發(fā)推廣潔凈煤技術(shù)是減少污染物排放的最有效的途徑之一，也是我國(guó)以煤為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)下解決環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)必然選擇。 選煤是潔凈煤技術(shù)中的源頭技術(shù)，但在選煤廠里，煤粉和其他雜質(zhì)在洗選過(guò)程中懸浮于分選介質(zhì)中成為煤泥水，煤泥水處理系統(tǒng)是全廠最復(fù)雜、投資最多、生產(chǎn)成本最大、管理最困難的部分。 國(guó)內(nèi)在煤泥水沉降澄清領(lǐng)域進(jìn)行較多研究的機(jī)構(gòu)主要有中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，太原理工大學(xué)，安徽理工大學(xué)，東北大學(xué)，黑龍江科技學(xué)院等單位。在煤泥水中微細(xì)顆粒的沉降澄清特性方面的研究主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）煤泥微細(xì)顆粒表面荷電特性及金屬陽(yáng)離子在其表面吸附作用研究。張明青，劉炯天等研究了水質(zhì)硬度對(duì)煤泥水中微細(xì)煤泥顆粒分散行為的影響，并研究了鈣離子在微細(xì)顆粒表面的吸附特性及不同變質(zhì)程度煤顆粒間的相互作用能等，并進(jìn)行了通過(guò)調(diào)整煤泥水水質(zhì)硬度來(lái)實(shí)現(xiàn)煤泥微細(xì)顆粒聚集沉降的研究；郭玲香等研究了煤泥水懸浮液體系中顆粒間的作用能，并用EDLVO理論進(jìn)行了分析。（2）原煤泥化特性的研究。朱金波等進(jìn)行了煤的泥化特性及煤泥水的絮凝沉降試驗(yàn)研究。（3）煤泥水絮凝沉降試驗(yàn)研究，在這一方面國(guó)內(nèi)有大量的文獻(xiàn)報(bào)道。徐初陽(yáng)等針對(duì)不同選煤廠煤泥水開展了絮凝沉降的藥劑選擇及藥劑用量的優(yōu)化試驗(yàn)研究；聶容春等進(jìn)行了光引發(fā)合成陽(yáng)離子型PAM絮凝劑的研究并對(duì)其絮凝沉降效果進(jìn)行了研究（4）近年來(lái)一些研究者開展了煤泥水的微生物絮凝沉降處理研究。張東晨，吳學(xué)鳳等采用醬油曲霉等生物質(zhì)絮凝劑進(jìn)行了煤泥水的絮凝沉降處理；LIANG Zhi 等開展了微生物絮凝劑在高泥化煤泥水沉降處理方面的研究。 國(guó)外在煤泥水沉降澄清方面的研究報(bào)道較少， Brian等研究了高嶺石表面電荷特點(diǎn)；Blanco等采用紅外技術(shù)研究了粘土礦物表面酸性吸附與解吸的特點(diǎn)；Van Oss等研究了蒙脫石顆粒間的靜電和非靜電作用；Duran等研究了粘土礦物懸浮液體系的流變性和電動(dòng)電位；Karlsson等研究了在不同溶液中氧化硅表面荷電特性；Sabah等(進(jìn)行選煤廠浮選尾煤絮凝沉降的研究。此外，國(guó)外較早地報(bào)道了用酵母念珠菌及其衍生物絮凝一些礦物的研究。
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