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絮凝剂和凝聚剂在煤泥水处理中的复配作用 ① 徐初阳,王少会 安徽理工大学 材料系,安徽 淮南232001 摘 要针对祁东选煤厂煤泥水中的细粒含量多、 处理困难的特点,通过理论分析和试验研究,阐明了煤泥水处理过程中应将凝聚 剂和絮凝剂配合使用。 关键词煤泥水;凝聚剂;絮凝剂;复配作用 中图分类号TD92文献标识码A文章编号0253 - 6099200403 - 0041 - 03 Synergistic Effect between Flocculant and Coagulant in Slurry Processing XU Chu2yang ,WANG Shao2hui Department of Material Engineering , Anhui University of Science and Technology , Huainan232001, Anhui , China Abstract The coal slurryfrom Qidong coal preparation plant are difficult to treat due to its high content of fine particles. Ac2 cording to its characteristics , it is pointed out that the coal slurry should be processed by combined use of coagulant and floc2 culant. Key words coal slurry; flocculate ; coagulant ; synergistic effect 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都或多或少地 存在一些问题,煤泥水系统的运行好坏是影响选煤厂能 否实现洗水闭路循环的关键因素。解决煤泥水的问题 成为选煤厂正常生产的前提。本文以祁东选煤厂煤泥 水系统存在的问题,对煤泥水处理方面做一些探讨。 1 煤泥特征 对祁东选煤厂的浓缩入料做小筛分试验,筛分结 果如表1所示。 表1 入料粒度结构分析质量分数 / 粒 级/ mm产 率/ 0.50.26 - 0.5 0.252.57 - 0.25 0.1257.58 - 0.125 0.0788.17 - 0.078 0.0362.44 - 0.03678.99 总计100.00 从表1可以看出,选煤厂的煤泥中极细粒即 - 0. 036 mm粒级含量为78. 99 ,而 0. 5 mm粒级含 量为0. 26 。这种煤泥粒度结构给煤泥水处理带来 了很大的不便,为了使循环水浓度能够满足正常生产, 必须对煤泥水进行凝聚和絮凝处理,以改善煤泥水中 颗粒的粒度组成。 2 凝聚和絮凝机理 2. 1 凝聚机理 由于煤泥水中细小的固体颗粒表面常有剩余电荷 相同的固体颗粒带有相同的电荷 , 在细小颗粒表面 上存在一定的电位差,在自然pH值下,多数颗粒带负 电[1]。为了消除电位差,使整个颗粒处于电中性状态, 颗粒表面附近通过静电作用吸附了一定数量的反号离 子,形成双电层结构[1～2]。当两个颗粒双电层产生重 叠时,重叠之处的反号离子同时处于两个颗粒的作用 范围之内,产生的斥力更大,重叠区的反号离子将重新 分配,当重叠区的离子浓度高于其它部位,结果引起离 子向非重叠区渗透[1～5]。另外,双电层的重叠破坏了 原有电平衡,使两个颗粒不能继续靠近,产生排斥现 象。正是这种排斥现象的产生才使煤泥水中固体颗粒 保持相对分散状态而难于自然沉降[2]。这种分散是由 固体颗粒表面的电荷引起的,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去中 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。 第24卷第3期 2004年06月 矿 冶 工 程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.24№3 June 2004 ①收稿日期 2003210212 作者简介徐初阳1960 - ,男,安徽淮南人,副教授,硕士生导师,主要从事矿物加工、 精细化工方面的教学和科研工作。 2. 2 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并发生电离作 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]。 2. 3 复配作用 絮凝剂与凝聚剂对煤泥沉降所引起的机理完全不 同。凝聚剂靠改变颗粒表面的电性质来实现凝聚作 用。当它处理粒度大、 荷电量大的颗粒时,用量大,成 本高;处理荷电量小的微细颗粒时,作用较好,得到的 澄清水和沉淀物的质量都很高。絮凝剂用于水处理 时,不改变颗粒的表面电性,颗粒间的力仍然存在,产 生的絮团蓬松,其间还有大量的水,澄清水中还含有细 小的颗粒,但絮凝剂用量较低。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,且能 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 1 加药顺序。 2 药剂用量[1]。 3 试验部分 3. 1 试验煤样、 药剂和仪器 试验所用煤样为祁东选煤厂1 浓缩机入料,浓度 为150 g/L。试验所用药剂有絮凝剂,阴离子型聚丙 烯酰胺,分子量800万,溶液浓度为1. 5‰;凝聚剂,硫 酸铝钾,化学纯,溶液浓度为5 。试验所用仪器有 1 000 mL量筒、500 mL烧杯各若干;使用分光光度计测 定试样的透光率。 3. 2 单独使用絮凝剂的效果 将预先溶解好的絮凝剂按一定量加入到装有 1 000 mL的煤泥水的量筒中,并进行充分搅拌,搅拌时 间为0. 5 min ,静置2 h。对上清液进行透光率的测定, 结果如图1所示。 图1 絮凝剂用量对沉降的影响 从图1可以看出,单独使用絮凝剂时,最佳用量 为21 mg/L ,此时上清液透光率为69 。 3. 3 单独使用凝聚剂的效果 按相同的试验步骤,做单独使用凝聚剂的澄清效 果,结果如图2所示。 图2 凝聚剂用量对沉降的影响 从图2可以看出,单独使用凝聚剂时最佳用量为 200 mg/L ,此时上清液透光率为75 。 单独使用凝聚剂或絮凝剂,澄清效果都不理想,在 此基础上选择絮凝剂和凝聚剂的复合使用,以达到理 想的澄清效果,取得最佳的实验用量配比。 凝聚剂用量为100 mg/L时,絮凝剂用量对沉降的 影响结果如图3所示。从图3可以看出,絮凝剂的最 佳用量为15mg/L ,此时透光率为91 。 图3 复配中絮凝剂用量对沉降的影响 在絮凝剂用量为15 mg/L的情况下,凝聚剂用量 对沉降的影响结果如图4所示。从图4可以看出,在 絮凝剂用量为15 mg/L时,凝聚剂的最佳用量为150 mg/L ,此时透光率为94 。 综上所述,在采用絮凝剂和凝聚剂的复合使用后, 不但降低了絮凝剂和凝聚剂的各自使用量,而且复合 使用效果显著,絮凝剂和凝聚剂最佳用量分别为15 mg/L和150 mg/L。 24矿 冶 工 程第24卷 图4 复配中凝聚剂用量对沉降的影响 3. 4 加药顺序的确定 在实际生产中发现,加药顺序对药剂复配的效果 也有一定的影响。选用相同的试验煤样,不同的加药 顺序,其加药间隔要搅拌10 s。加药量为絮凝剂15 mg/L ,凝聚剂150 mg/L。其透光率如表2所示。 表2 不同加药顺序对透光率的影响 加药顺序透光率/ 先絮凝剂后凝聚剂95 先凝聚剂后絮凝剂93 从表2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10 s 后加凝聚剂,再充分搅拌30 s。 4 结 语 1 对于粘土含量高、 较难处理的超细粒煤泥水, 单独使用凝聚剂或絮凝剂,沉降效果不能满足要求。 同时使用凝聚剂和絮凝剂,可以将煤泥水中的粘土和 细粒煤都除去,使煤泥水澄清。 2 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。 3 在同时使用凝聚剂和絮凝剂时,要注意加药 顺序。 4 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。在加强煤 泥水系统管理的同时还要转变观念,重视煤泥水处理 的重要地位。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。 参考文献 [1] 谢广元.选矿学[M].徐州中国矿业大学出版社,2001. [2] 苏 丁,雷灵琰,王建新.凝聚剂、 絮凝剂在难净化煤泥水中的使 用[J ].选煤技术,20032 10 - 11. [3] 胡筱敏.化学助滤剂[M].北京冶金工业出版社,1999. [4] 张明旭.煤泥水处理[M].徐州中国矿业大学出版社,2000. [5] 蔡 璋.浮游选煤与选矿[M].徐州煤炭工业出版社,1991. [6] 黄廷林,解 岳,丛海兵,等.水厂生产废水结团凝聚处理的中试 研究[J ].给水排水, 2003 ,293 9 - 12. 34第3期徐初阳等絮凝剂和凝聚剂在煤泥水处理中的复配作用