核心觀點(diǎn)

水煤漿中水分狀態(tài)與含量的變化是產(chǎn)生其宏觀流變特性的根本原因，研究水分狀態(tài)的遷移變化有助于從微觀機(jī)理上闡釋水煤漿流變特性的變化規(guī)律，進(jìn)而為管道輸煤系統(tǒng)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。

1.試驗(yàn)原材料

試驗(yàn)選用煤粉作為原材料，經(jīng)50、70、100、200、270目篩網(wǎng)篩分得到樣品，然后經(jīng)水洗篩分，烘干后得到顆粒粒徑相對單一的A、B、C、D四種煤粉，各自的顆粒粒徑分布見圖1，顆粒粒徑及不均勻系數(shù)見圖2。

圖1：煤粉顆粒粒徑分布

圖2： 煤粉顆粒物理特性

2.試驗(yàn)設(shè)備與測試方法

試驗(yàn)采用蘇州紐邁分析儀器有限公司生產(chǎn)的PQ001型核磁共振分析儀進(jìn)行測試。儀器具體參數(shù)與CPMG試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置可參考原文，在此不再贅述。

試驗(yàn)測試方法

試驗(yàn)結(jié)果

1.漿體不同水分狀態(tài)分析
不同濃度、不同粒徑的水煤漿反演后的弛豫信號如下圖3所示。

圖3 水煤漿弛豫時(shí)間T2分布

從上圖中更可以看出：
① 各樣品的T2分布均包括三個(gè)弛豫峰，不同濃度水煤漿產(chǎn)生的弛豫信號存在明顯差異，且隨著濃度增加，最右側(cè)峰逐漸變?nèi)酢?br>② 不同粒徑的水煤漿，各峰加權(quán)平均T2值隨濃度的增加而減小，整個(gè)T2譜存在左移的趨勢。

2.漿體不同水分狀態(tài)的定量分析
水煤漿中存在三種不同狀態(tài)的水分，分別為顆粒表面的吸附水、顆粒間的間隙水、自由水，三種水分由于其物理化學(xué)狀態(tài)不同，自由活動能力存在本質(zhì)差異。具體如下圖所示。

圖4 漿體中不同狀態(tài)水分示意圖

根據(jù)上節(jié)中不同狀態(tài)T2圖譜的峰面積占比，可以得到不同濃度和不同粒徑條件下水煤漿中吸附水、間隙水和自由水占總水分含量的比例，進(jìn)而將其各自對應(yīng)的水含量定量化。

圖5 濃度與不同狀態(tài)水量的關(guān)系

3.不同粒徑下不同狀態(tài)水分含量分析

圖6 粒徑與不同狀態(tài)水分含量關(guān)系曲線

圖6a為不同濃度下，顆粒粒徑對間隙水量的影響，從整體變化趨勢來看，在一定濃度下，間隙水量隨顆粒粒徑的增加而減少，其變化幅度以濃度55%為分界線。
圖6b為不同濃度下粒徑與自由水量的關(guān)系，可以看出，當(dāng)濃度小于55%時(shí)，顆粒粒徑越大，單位質(zhì)量顆粒所含的自由水量越多；當(dāng)濃度大于55%時(shí)，自由水量變化不大，接近于0；這是由于顆粒粒徑越小，其吸附能力和團(tuán)聚作用也就越強(qiáng)，更多的水分以間隙水和吸附水的狀態(tài)存在。

結(jié)論

1）不同粒徑、不同濃度水煤漿主要存在三個(gè)不同水分狀態(tài)的弛豫峰，分別對應(yīng)吸附水、間隙水和自由水。
（2）在一定粒徑下，吸附水含量與濃度無關(guān)，間隙水的含量隨著濃度的增大而增多，自由水的含量則隨濃度的增大而減少。在一定濃度下，吸附水和間隙水量與粒徑呈負(fù)相關(guān)，自由水量與粒徑呈正相關(guān)。
（3）顆粒粒徑和濃度是影響不同狀態(tài)水分含量的重要因素。產(chǎn)生影響的根本原因是顆粒間距的大小以及細(xì)顆粒與水分子之間的吸附作用和顆粒間的團(tuán)聚作用的強(qiáng)弱。

參考文獻(xiàn)：
龍海潮,夏建新,曹斌.基于低場核磁共振技術(shù)的水煤漿水分狀態(tài)與定量分析[J].泥沙研究,2018,43(03):44-49.

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