电化学抑制煤系黏土岩泥化的孔隙结构作用机制

李明明， 高越， 丁淑芳， 孟凡娜， 彭德强

黑龙江科技大学 矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022

煤炭是我国最主要的一次能源，洗选是其实现清洁高效综合利用的基本途径。易泥化煤中因含有一定量的煤系黏土岩，洗选过程会形成高泥化难沉降煤泥水，导致洗选分离精度降低、洗水闭路循环困难等问题产生，故探索黏土岩的泥化抑制技术，对于从根源上解决易泥化煤炭的洗选问题具有重要意义[1,2]。据文献报道[3～5]，外加电场作用下煤或黏土岩水化及泥化性能可以得到有效抑制，分析原因为煤或黏土岩表面润湿性降低所致。物质的理化特性与其孔隙结构密切相关，然而有关电化学作用对黏土岩孔隙结构影响的研究却鲜见文献报道。因此，本文拟以通辽煤系黏土岩为研究对象，通过系统研究不同电解质浓度下煤系黏土岩孔隙结构特征变化规律，分析其孔隙结构变化与泥化的关联，揭示电化学抑制煤系黏土岩泥化的孔隙结构作用机制。

1 试验部分

1.1 试样制备

黏土岩取自通辽某褐煤矿煤层顶板，并将其粉碎至-0.5 mm；然后采用电化学方法对黏土岩样进行处理，试验条件为：矿浆质量浓度40 g·L-1，电位梯度1.5 V·cm-1，处理时间4 h，CaCl2电解质浓度(0.1 mol·L-1、0.5 mol·L-1、1.0 mol·L-1、1.5 mol·L-1、2.0 mol·L-1)；经电化学处理的黏土岩样沉降分级和H2O2消化处理后用于孔隙结构参数测定。

1.2 试验仪器

自制电化学试验装置(见图1)，FA214电子天平，2100/3CPro pH计，85-2磁力搅拌器，ASAP2000型全自动氮气吸附仪。

1-Anode;2-Thermometer;3-Cathode;4- Outlet of water bath at constant temperature;5- Jacket of water- bath pot;6-Stirring rotor;7- Inlet of water bath at constant temperature图1 电化学装置示意图Fig. 1 Schematic diagram of electrochemical device

1.3 试验方法

采用ASAP2000型全自动氮气吸附仪测定样品的吸附-脱附过程。……