近年来,随着采煤机械化程度的提高,选煤过程中细粒煤(-0.5mm)的数量剧增,入选原煤中细粒级含量多在20％以上。动力煤水分过高会影响发热量,炼焦煤水分过高会消耗热量,降低炉温,延长炼焦时间,降低生产效率。细粒煤水分过高还将增加运输成本、堵塞储运设备、易冻结、污染环境,给生产带来诸多不便。因此,降低细粒煤产品的水分具有非常重要的理论意义和深远的经济、环保效益。传统的细粒煤脱水方法,如使用压滤机、添加絮凝剂和助滤剂等,由于受设备投资大、药剂来源和成本等条件的限制,脱水效果并不理想。
　　为了解决这个难题,利用电化学脱水技术促进细粒煤脱水已引起世界各国选矿工作者的高度重视。
　　本论文以-0.5mm的焦煤、无烟煤、弱粘煤、气煤为研究对象,以过滤速度和滤饼水分为主要指标,分别考察一价、二价、三价阳离子电解质对细粒煤电化学脱水效果的影响。采用FTIR、XRD、TG等手段对电化学处理前后的煤样进行表征,初步探索电化学脱水的机理,结论如下:
　　1、以焦煤为研究对象,采用单因素实验法进行探索性试验,考察矿浆浓度、电流密度、电解时间对细粒煤电化学脱水效果的影响,试验结果表明,通过电化学预处理后的细粒煤比未经过处理的原煤易于脱水。当矿浆浓度20％,电流密度5mA/cm2,电解时间30min时,脱水效果最佳,滤饼水分为23.53％,原煤样滤饼水分为24.20％,降低了0.67％。2、选用NaCl和Na2CO3、MgCl2和MgSO4、CaCl2和Ca(OH)2、AlCl3和A12(SO4)3、FeCl3和Fe2(SO4)3十种电解质,分别考察一价、二价、三价阳离子对不同细粒煤电化学脱水效果的影响。试验结果表明,一价的NaCl和Na2CO3使滤饼水分增大,不利于细粒煤脱水。二价、三价电解质如MgCl2和MgSO4、CaCl2和Ca(OH)2、AICl3和Al2(SO4)3、FeCl3和Fe2(SO4)3、可以提高过滤速度和降低滤饼水分,其中AlCl3电解质脱水效果最为理想,焦煤、无烟煤、弱粘煤、气煤滤饼水分分别降低了4.00％、2.10％、10.42％、3.22％。3、电解质加入矿浆中,可以中和细粒煤表面的电荷,压缩双电层,降低ξ-电位,细粒煤表面水化膜被减弱。电解使原来的强极性官能团转化为弱极性官能团,使其表面非极性增强,即憎水性增强。在煤颗粒表面形成疏水性膜,起到疏水作用,有利于形成紧密的颗粒,降低水分。4、红外测试结果表明,细粒煤在电解后颗粒表面没有产生新型的官能团,各官能团基本没有变化,说明煤的性质没有改变。—OH、＞C=O和—COOH略有减弱,这些官能团带负电性与煤颗粒表面ξ-电位密切相关,它们的减少使煤颗粒表面的ζ-电位降低,亲水基团减少,加速细粒煤脱水。5、带负电荷的细粒煤在电场力作用下向阳极定向移动,在阳极板上失去电子,降低细粒煤之间的静电斥力,降低表面能,使近似于布朗运动状态的细粒煤颗粒趋于稳定,有利于颗粒的聚沉,加速细粒煤脱水。