煤泥水的处理技术研究_程小冬_图文

1、洗 选 加 工 27煤泥水的处理技术研究程小冬(济宁职业技术学院 , 山东 济宁 272037摘要 :根据煤泥水的特性 , 选用不同的絮凝剂和凝聚剂进行试验 , 最终确定了煤泥水处理用药剂及最佳试验条件 。关键词 :选煤厂 ; 煤泥水 ; 凝聚剂 ; 絮凝剂中图分类号 :TD946文献标识码 :B 文章编号 :1006-6772(2009 05-0027-03收稿日期 :2009-06-18作者简介 :程小冬 (1962-, 女 , 山东济宁人 , 副教授 , 现在济宁职业技术学院生物化学工程系从事教学工作 , 主要研究方向废水治理。 随着对选煤产品的要求愈加严格、 选煤工艺的愈加复杂、 选煤

2、厂的大型化愈加明显 , 以及水资源的愈加珍贵和环境保护标准的愈加苛刻 , 煤泥水处理已经变成了整个选煤工艺中涉及面最广、 投资最大、最复杂、 最难管理的工艺环节。它的完善程度、 管理水平及效果好坏反过来又对其他 环节产生很大 影响 , 甚至决定全厂的经济 指标、 技 术效果和社会 效益 1。根据沉降试验可以得出特 定条件的煤泥 水所需的最佳药剂种类、 耗量及添加方式等 , 以达到最优化目的。现以山东某选煤厂煤泥水为例 , 选用不同的凝聚剂和絮凝剂进行沉降试验。1煤泥水性质分析煤泥水是一种复杂的多分散体系 , 它由一些粒度、 形状、 密度、 岩相等不同的颗粒 , 以不同比例混合而成。煤泥的成分很

3、复杂 , 各选煤厂煤泥的矿物组成以及岩相特征都不一样 2。1. 1煤泥的矿物分析有机物占 65%, 无机物占 35%。其中无机物矿物主要是粘土矿物 , 其晶层颗粒直径非常小 , 不宜自然沉降 , 由于其特有的物理化学性质 , 晶体带有负电性 , 颗粒之间相互排斥 , 加强了悬浮液的稳定性。煤泥水质分析见表 1、 表 2。1. 2煤泥的粒度特性煤泥的粒度组成 , 尤其是微细级的含量 , 对煤泥 水的处理有着决定性的意义。由斯托克斯公式可以 知道 , 颗粒沉降速度与颗粒的直径平方成正比关系 , 粒径越小 , 沉速越小 , 沉淀分离的难度就越大。对于 煤泥水中颗粒来说 , 大于 75L m 的颗粒状

4、煤泥易于 沉降、 脱水和精选 , 而小于 75L m 的微细煤泥则处理 难度增大 , 主要是悬浮液的性质有所改变 , 沉淀、 浓 缩及脱水都难 以进行 3。试 验采用 MALVERN 激 光粒度分析仪进行煤泥粒度分布测定 , 结果见表 3。由表 3可知 , 煤泥 水中主 要粒度 组成是 小于 50L m, 累计产率达 93. 5%, 其中小于 10L m 的粒度 矿业类核心期刊 5CAJ-CD 规范 6执行优秀期刊洗 选 加 工 15卷第 5期 组成为 42. 4%。其中很明显 , 煤泥水中的物料粒度偏细 , 且一部分细粒返回到循环水中 , 这是造成煤泥水处理系统恶化的主要原因。2试验部分2.

5、 1试验材料2. 1. 1试验仪器DBJ -621六联 搅拌仪 , BS210S 电子天 平 , p H S -3C 精密 p H 计 , 202-1A 型电热恒温干燥箱 , MALV-ERN 激光粒度分析仪等。2. 1. 2混凝剂和絮凝剂试验用混凝剂有硫酸镁、 氯化钙、 硫酸亚铁、 聚合氯化铝 , 均为 AR 级 ; 絮凝剂选用分子量为 800万的阳离子型聚丙烯酰胺。2. 2试验方法2. 2. 1试验设计合理选择混凝剂和絮凝剂 , 通过复配试验 , 最终确定煤泥水处理的最佳试验条件。2. 2. 2煤泥水悬浮物浓度的测定经滤纸过滤后 , 于 105e 下烘干 1h , 置干燥 皿中冷却后称重

6、, 计算煤泥水悬浮物浓度。3结果与讨论3. 1凝聚剂的选择煤泥水可以认为是一个胶体分散体系 , 煤泥水中极细高灰细泥表面带负电荷 , 静电斥力使极细颗粒在水中呈高分散稳定状态 , 很难沉淀 , 即使加入絮凝剂也不能形成絮团。要想使带电的胶体颗粒互相凝聚 , 必须首先破坏胶体的稳定性。而无机凝聚剂可以抵消颗粒表面的电 量 , 破坏胶 体的稳定性。本试验选用硫酸镁、 氯化钙、 硫酸亚铁、 聚合氯化铝进行 试 验 , 试 验 条 件 为 :取 洗 煤 废 水 100mL , 以100r/mi n 的速度搅拌 60s , 然后倒入量筒中沉淀 , 观察实验现象 , 记录不同时间的泥面高度。实验结果如图

7、1所示。图 1沉降曲线从上述实验数据可得如下结论 :所选的 4种混凝剂均能使煤泥水产生沉淀。其 中氯化钙、 聚合氯化铝效果较好 , 硫酸镁、 硫酸亚铁 效果较差。根据实验结果 , 并考虑到经济因素 , 最终 决定使用氯化钙作进一步实验。取洗煤废水 100mL, 分别投加 1%的氯化钙 , 投 药量分别为 2m L 、 4mL 、 6mL 、 8mL 、 10mL 、 14m L , 以 100r /min 的速度搅拌 60s , 然后倒入量筒中沉淀 , 观 察实验现象 , 记录不同时间的泥面高度。实验结果 如图 2所示。图 2投加不同量氯化钙沉降实验根据以上实验结果 , 当投药量为 4mL 时

8、与 6mL 时的处理效果相差不大 , 再考虑药剂费用 , 实际应用 当中建 议采用 :100mL 洗 煤废水中 投加 4m L 氯化 钙 , 搅拌 60s 。3. 2絮聚剂的实验3. 2. 1絮凝剂的选择絮凝作用是加入带有许多能吸附微粒的有效官 能团的线状高分子化合物 , 它像一条长绳将许多微 粒吸附在一起 , 形成一个絮团 , 从而加速了沉降。 如果只用凝聚剂 , 微细颗粒在高浓度煤泥水中只是 单颗粒沉降 , 沉降速度慢且效果差。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 成絮团加速沉降。不同类型的聚丙烯酰胺 , 其絮凝 效果有差别。从经济的角度考虑 , 决定采用分子量 为

9、800万的 P AM 作为絮凝剂。每次取 洗 煤 废 水 100mL , 分 别 投 加 1. 0j 的 PAM, 投药量分别为 0. 4mL 、 0. 8m L 、 1. 2mL 、 1. 6mL 、 2. 0mL 、 2. 4m L 。通过测得絮团沉降速度和上清液悬 浮物浓度 , 可以确定絮凝剂的最佳用量。结果如图 3所示。当煤泥水中 PAM 的投加量对沉降效果影响较 大。最佳投药量为 0. 81. 2mL 。3. 3投加凝聚剂与絮凝剂的实验从以上实验结果来看 , 煤泥水中单独加入凝聚洗 选 加 工 29图 3 加 入不同量絮凝剂上清液深度比较剂和絮凝剂 , 都具有一定的处理效果 , 但是

10、效果都不 理想。造成这种情况的原因比较复杂 , 通常认为是 由于煤泥水中含有大量细泥物所致。这些细泥物表 面所带电荷往往较高彼此斥力较大 , 影响和阻碍了 絮凝作用。此时需要先加入一定量的无机电解质凝 聚剂进行凝聚 , 以压缩颗粒表面双电层 , 然后加入高 分子絮凝剂进行絮凝 , 这些颗粒才能进行很好的沉 降。目前 , 国内有 许多相关的实验与报道4-5。实验以最佳投药量的混凝剂和絮凝 剂联合处理煤 泥水 , 确定不同药剂的组合对处理效果的影响 , 并最终 确定一组最优药剂组合作为处理煤泥水的方法。取水样 5份各 100mL , 分别定为 1号、 2号、 3号、 4号和 5号水样。首先向 1号

11、、 2号、 3号、 4号、 5号水样中各 加入浓度为 1%的氯化钙溶液 1mL, 3m L , 5mL , 7mL , 9m L 搅拌 60s , 然后向 1号、 2号、 3号、 4号、 5号水样中依次加入浓度为 1j 的 PAM 溶液 0. 8m L , 搅拌 60s , 其它条件同前。记录不同时 间的泥面高度 , 实验结果如图 4所示。4 结 论(1 煤泥水难以自然沉降的原因是悬浮物浓度 高、 粒度小、 且带有负电荷 , 形成了胶体体系。图 4 复配试验结果(2 水中加入凝聚剂可以破坏胶体 , 悬浮物可 自然沉降 , 只是颗粒 较细 , 沉速 较慢 , 加 入絮凝剂 后 , 可形成较大的絮

12、体 , 该絮体沉降速度快。无机 混凝剂和有机高分子絮凝剂的种类对煤泥水的去除 效果影响较大。如果只用凝聚剂 , 微细颗粒在高浓 度煤泥水 中只是单颗 粒沉降 , 沉降 速度慢 且效果 差。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。参考文献 :1 张明旭 . 选煤厂煤泥水处 理 M .北京 :中国 矿业大学出版社 , 2005.2 李亚峰 , 刘铁成 . 洗煤废 水难处 理的原 因及处 理方法研究 J.矿业安全与环保 , 1999(2:1-3.3 李亚峰 . 高浓度洗煤废水处理与回用技术研

13、究 D .沈阳 :东 北大学 , 2005:26.4 康文泽 , 韩春龙 , 范成江 . 凝聚 剂和絮 凝剂的 合理选择J.东北煤炭技术 , 1999(2:30-32.5 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 , 2000(4:10-12.Study on the treatm ent technology of coal sl urryC H ENG X i a o -dong(J i ning Vocati ona l T echnology College , J ini ng 272037, ChinaAbstract :A ccord i n g to the characteristics of coal slurry , conduct tex t by using the appropr i a te flocculatin