难净化煤泥水沉降试验研究

第24卷　增刊安徽理工大学学报(自然科学版)V o l.24　Supp lem en t 2004年5月Journal of A nhui U niversity of Science and T echno logy (N atural Science )M ay .2004难净化煤泥水沉降试验研究王少会,徐初阳(安徽理工大学材料科学与工程系,安徽　淮南　232001)摘　要:针对煤泥水难以自然沉降的问题,从煤泥水性质出发,探讨了煤泥水中颗粒凝聚和絮凝机理,研究出凝聚剂和絮凝剂的最佳药剂量配比及合理的加药顺序,以加速煤泥水在浓缩机中的沉降,降低溢流浓度,实现洗水闭路循环。

关键词:煤泥水;凝聚剂;絮凝剂;闭路循环中图分类号:TD 926.21 文献标识码:A 文章编号:167221098(2004)S 020080203收稿日期:2004—01—05作者简介:王少会(1980—),男,江西吉安人,在读硕士,矿物加工工程专业,主要研究煤泥水处理及精细化工方向。

1　前言随着选煤机械化程度的提高,细粒煤所占的比重越来越大。

大多数选煤厂煤泥水处理系统或多或少地存在一些问题,煤泥水系统的运行好坏将直接影响选煤厂能否实现洗水闭路循环的关键因素。

潘一选煤厂主要通过浓缩-压滤工艺来回收系统中煤泥,由于煤泥水中微细粒含量高,循环水浓度一直高居不下,严重影响了选煤厂的正常生产。

因此,本文对潘一选煤厂煤泥水系统存在的问题,做一些探讨。

2　煤泥水性质对潘一选煤厂的浓缩入料做小筛分试验,小筛分资料如表1所示表1　入料性质分析粒级(mm )产率(%)灰分(%)>0.50.227.520.5～0.253.508.210.25～0.1255.1111.550.125～0.0786.6517.520.078～0.0368.6222.30<0.03675.9051.24总计100.0042.87 从表1可以看出,选煤厂的煤泥中极细粒<0.036mm ,含量为75.90%,灰分高达51.24%,而>0.5mm 的含量为0.22%,灰分为7.52%。

由于细粒含量比较多,它们在浓缩过程中依靠自身重力很难沉降,容易造成浓缩溢流中高灰分的细粒煤泥含量增多,这种煤泥粒度结构给煤泥水处理带来了很大的不便。

为了使循环水浓度满足正常生产,应添加药剂加速煤泥沉降,而单独的添加凝聚或絮凝剂对于高灰分的细粒煤泥效果并不是很理想,必须对煤泥水进行凝聚和絮凝复合处理,以改善煤泥水中颗粒的粒度组成,加速煤泥在浓缩中的沉降速度,降低溢流浓度。

3　作用机理3.1　颗粒凝聚机理细颗粒物料的沉降主要取决于该颗粒体系的分散与凝聚状态,而决定这种存在状态的因素主要是颗粒的表面电性。

当颗粒电性较大时,颗粒之间的电斥力占主导地位,阻碍颗粒在空间上的接近而是他们呈分散状态。

当颗粒电性较小时,电斥力降低,有利于颗粒相互靠近或结合絮团,细颗粒体系的自身凝聚为它们的自然沉降创造条件。

由于这种分散是由于固体颗粒表面电荷引起的,所以往煤泥水中加入某种电解质,通过电解质在水中电离出的正电离子中和固体表面电荷,压缩双电层,降低了颗粒的表面电动电位,减小了斥力,使凝聚发生。

这就是所谓的凝聚过程,而其中的电8解质则称为凝聚剂[1～3]。

3.2　颗粒絮凝机理在煤泥水中加入具有较长线性分子结构的高分子化合物,这些高分子化合物在水中溶解发生电离作用,并通过静电键合、氢键合、共价键合等作用与煤泥水的固体颗粒发生吸附作用。

由于这些线性化合物分子结构通常很长,在水中充分的伸展,而且链上有很多活性基团,因此通常可以同时粘结多个颗粒,从而引起颗粒的聚集,形成絮团[6]。

这个过程就叫做絮凝,而其中的高分子化合物就叫做絮凝剂[1～2]。

3.3　复配作用因煤泥水中极细高灰细泥表面带有负电荷,静电斥力使极细颗粒在水中呈分散稳定状态,很难沉淀,即使加入絮凝剂也不能形成絮团。

而无机凝聚剂可以抵消颗粒表面的电量,若只用凝聚剂,微细颗粒在高浓度煤泥水沉降过程中只表现为单颗粒沉降,沉降速度慢,效果差。

而有机高分子絮凝剂能通过高分子活性基的架桥作用使固体颗粒形成絮团而加速沉降,故无机凝聚剂与有机高分子絮凝剂配合使用,可大大改善沉降效果[5]。

由此可见,凝聚剂和絮凝剂在煤泥水处理中各有优缺点,复合使用不仅降低成本,而且进一步提高煤泥水澄清效果。

在二者联合使用的过程中,要注意的问题是:第一,药剂用量,絮凝剂和凝聚剂的用量比不同得出的结果也不同;第二,加药顺序,不同的加药顺序可以得出不同的实验效果[2]。

4　试验部分4.1　试验煤样、药剂和仪器煤样来源:潘一选煤厂1#浓缩机入料,浓度100g L。

试验药剂:絮凝剂(阴离子型,分子量700万,浓度:1.0‰) 凝聚剂(硫酸铝钾,化学纯,溶液浓度:5%)试验仪器:1000m l量筒,100m l烧杯各若干,分光光度计。

试验结果确定:采用分光光度计测出煤泥水透光率高低。

4.2　药剂用量的初步确定在装有1000m l的煤泥水的量筒中,单独加入絮凝剂和凝聚剂,充分摇匀并静置2h后,对上清液进行透光率的测定,以初步确定单独使用絮凝剂和凝聚剂时各自的用量(见表2,表3)。

表2　絮凝剂用量初步确定絮凝剂用量(m g L)0369121518透　光　率(%)10153045587274表3　凝聚剂用量初步确定凝聚剂用量(m g L)02575100125150175透　光　率(%)10203040607375 从表2和表3可以看出,絮凝剂单独使用时最合理用量为15m g L,此时透光率为72%,而凝聚剂单独使用时最合理的用量为150m g L,此时透光率为73%,很显然单独使用絮凝剂和凝聚剂处理煤泥水时,其效果仍不理想,复合使用凝聚剂和絮凝剂,以改善煤泥沉降效果。

4.3　复合药剂用量的确定通过上面的作用机理研究,同时使用絮凝剂和凝聚剂将产生复配作用。

选择凝聚剂和絮凝剂的用量分别为150m g L,15m g L,将絮凝剂和凝聚剂同时加入到装有1000m l的煤泥水的量筒中,并进行充分摇匀,摇匀时间为0.5m in,然后静置2h。

对试验后物料进行水筛,粒度组成分析见表4。

表4　底流物料粒度结构分析粒级(mm)>0.50.5～0.250.125～0.250.078～0.1250.036～0.078<0.036总计产率(%)31.5619.3510.518.433.3025.23100.0018增刊 王少会,等:难净化煤泥水沉降试验研究 从上面可以看出,在煤泥水中添加药剂后,微细粒在凝聚和絮凝的作用下,形成絮团,加药后的煤泥水中粗颗粒百分比增加,絮凝剂和凝聚剂的复合使用大大改善粒度组成,加速煤泥水中颗粒沉降速度。

在此基础上分别调整了絮凝剂和凝聚剂的用量,作煤泥水透光率的测定,以取得最佳的实验用量配比。

采用分光光度计测定透光率的实验结果(见图1)。

m (絮凝剂) m g ・L -1图1　絮凝剂用量的试验从图1中可以看出,当凝聚剂用量为150m gL 时,絮凝剂用量为12m g L ,透光率为88%。

然后在絮凝剂用量为12m g L 的情况下,来确定凝聚剂的用量(见图2)。

m (凝聚剂) m g ・L -1图2　凝聚剂用量试验 从图2可以看出,在确定絮凝剂用量为12m g L 时,凝聚剂的用量为125m g L ,此时透光率为92%。

综上所述,在采用絮凝剂和凝聚剂的复合使用后,效果显著,最佳用量配比可分别为:絮凝剂12m g L 和凝聚剂125m g L 。

由此可见,复合用药时的用药量比单独用药量要少,而且沉降效果更好。

4.3　加药顺序的确定在实际生产中,加药顺序对药剂复配的效果也有一定的影响,在选用相同的试验煤样,不同的加药顺序,其加药间隔要搅拌10s 。

加药量为絮凝剂(12m g L ),凝聚剂(125m g L )其透光率如表3所示。

表3　不同加药顺序对透光率的影响加药顺序先絮凝剂后凝聚剂先凝聚剂后絮凝剂透光率(%)9290从表3可以看出,不同的加药顺序对试验结果有一定的影响。

加药方式应该是先加絮凝剂,搅拌10s 后加凝聚剂,再充分搅拌30s 。

5　结论(1)对于难自然沉降的煤泥水,单独使用凝聚剂或絮凝剂,其效果一般不能满足要求,只有同时使用才可以提高煤泥沉降速度,降低溢流浓度,使循环水浓度满足生产要求。

(2)复合用药量比单独用药量要少,而且效果更好。

(3)在同时使用凝聚剂和絮凝剂时,不仅不同用量对沉降效果有影响,同时加药顺序也有一定的影响。

(4)对于不同性质的煤泥水,在处理时要重新试验,寻找最佳的药剂配比。

总之,通过添加凝聚剂和絮凝剂来处理煤泥水,操作简单,投资少,在不需改造选煤厂现有设备和工艺流程的情况下,就可以实现煤泥水的澄清效果[6]。

煤泥水的良好处理将不仅给选煤厂创造经济效益,而且带来了社会效益。

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