细粒煤泥的沉降方法--载体沉降.pdf

垒Q 煤芷遮让缝 生筮 翅 细粒煤泥的沉降方法 北京煤炭设计研究院章军 太原理工大学孙冬 载体沉降 摘要收捕介质 载体 与要处理的煤泥水混合，加入凝聚剂和絮凝剂，通过改变颗粒表 面性质或桥联作用使细颗粒粘附于收捕介质上或通过桥联作用形成粒度大、重量大的絮团，使 其整体沉降速度提高，澄清水浓度降低，最终达到细粒煤泥全部被捕获沉降。 关键词絮凝剂 收捕介质沉降速度澄清水浓度 选煤厂煤泥水处理的目的是为了实现洗水闭路循环， 即煤泥全部厂内回收，水全部循环使用。现在选煤厂煤泥 水处理采用的是煤泥自然沉降或加入一定量的絮凝剂使 煤泥形成絮团来加速沉降的方法。对于粒度比较大、密度 比较大的煤泥能够满足生产上的要求，但是，有些选煤厂， 其煤泥的粒度非常小、密度低，甚至以胶体的形式存在。 对于这样的煤泥，即使加入絮凝剂，形成的絮团也轻，沉降 速度慢或者根本不沉降，絮团在浓缩机中随溢流进入循环 水，使循环水浓度升高，满足不了生产上的需要，只能采用 加入大量清水稀释的方法解决，这种方法没有改变煤泥水 中固体物的总量，随着生产循环，固体物还会不断增加，循 环水浓度不断升高。在加入清水的同时必须外排一部分 循环水，必然要污染环境，不能实现洗水闭路循环。所以 寻求一种能有效加速煤泥沉降的方法是一个重要的课题。 1 国内外研究状况 目前国内外工业废水处理有一些比较先进的方法， 如扩散渗析、电渗析、反渗透及超过滤等。但这些方法投 资大、运行成本高、处理能力小，对于处理大量煤泥水不适 用．在选煤厂不能广泛应用。 资料表明，将悬浮体系中的小颗粒从体系中分离出来 的一种重要措施是采用收捕介质进行收捕。收捕物可以 是大颗粒，也可以是粒状、多孔的纤维介质，这些介质的存 在形式可以是静态，也可以是动态。本课题研究的内容就 是要突破单纯靠煤泥自身重量沉降的传统方法，而寻求一 种收捕介质，采用动态收捕介质使细颗粒被捕获．随收捕 介质快速沉降。与现有的煤泥沉降方法相比，工艺和技术 并不复杂，虽然生产成本略有提高，但能取得良好的经济 效益和社会效益，同时也为煤泥水处理提供一种经济、可 靠、适用的方法。 2 介质的选择 收捕介质作为细颗粒沉降的载体，要满足如下条件， 即必须具有很强的吸附能力和活性，能与絮凝剂分子发生 吸附，吸附强度大；动电位大小与细颗粒动电位接近或相 等，如果动电位过大，易发生反向吸附，动电位过小起不到 凝聚作用；密度大、成本低、易得到、易脱水；不造成二次污 染。根据上述要求，本课题选择的载体有无烟煤颗粒、矸 石颗粒、石英砂、烟煤颗粒等。经过初步试验，以矸石颗粒 效果最佳，所以后续试验均以矸石颗粒作为载体。 3 综合试验 3 ．1 药剂选择 药剂选择的原则是通用、廉价、无毒、易溶解。选择的 无机药剂有明矾、三氯化铁、聚合氯化铝等，有机药剂有 聚丙烯酰胺 P A M 、部分水解体的聚丙烯酰胺 P 唧 、有机 硅絮凝剂等。经试验，确定选用部分水解体的聚丙烯酰胺 P 船 和三氯化铁 眦1 3 二种药剂配合使用。 3 ．2 不加载体 收捕介质 沉降试验 试验用的煤泥取自古交矿区某选煤厂浮选尾矿，浓度 为3 卜5 0 9 ，l ，P H 值为7 ．2 8 ，煤泥水温度为2 l ℃，煤泥灰分 为3 9 ．3 7 ％。煤泥水中不加载体，只加絮凝剂，试验结果见 表1 。 表l不加载体沉降试验结果 浓度 P H P嗍3 澄清水浓沉降速度漂浮物 g ，1 留t 干煤泥 g ，一度 g ，1 I n ，m i I I 灰分 ％ 2 05 02 33 5 ．8 2 5 05 01 0 ．3 70 ．1 l3 5 ．6 1 3 0 1 0 05 01 2 ．6 9O ．1 23 4 ．2 8 2 0 0 5 01 6 ．7 20 ．2 l3 1 ．0 5 2 05 03 9 ．4 63 5 ．4 l 5 05 01 7 ．舳O ．0 83 5 ．呕 5 0 1 0 0 5 01 9 ．4 2O ．1 23 2 ．7 4 2 0 05 02 1 ．5 7O ．1 93 0 ．8 6 万方数据 巡 生筮l 期堪贮邈盐 垒 从试验观察和表l 数据可以看出，加入絮凝剂以后， 煤泥形成絮团，但是絮团在水中处于漂浮状态，随着絮凝 剂用量的增加，下沉部分的沉降速度逐渐增加，漂浮物的 灰分降低，说明漂浮物主要是低灰分的煤，丽高灰分的矸 石则下沉。 3 ．3 加载体沉降试验 选择的载体为矸石粉，灰分为4 7 ．9 5 ％，载体的粒度分 别是一O ．5 n 吼和0 ．5 1 姗，载体的加入量不同时，试验结 果见表二。 表2载体加量不同时沉降试验结果 载体 澄清水浓度沉降速度漂浮物灰分 粒度 m 加量 ％ g ，1 m ，m 抽 ％ 51 ．6 4 3O ．1 8 83 8 ．4 l 1 0 3 ．1 5 5 O ．2 2 1 3 8 ．钙 一O ．51 51 ．6 l OO ．2 3 83 7 ．5 6 2 0O ．7 5 2O ．2 5 03 8 ．O l 2 5 O ．4 5 lO ．2 6 83 8 ．9 3 51 ．9 3 6O ．2 0 03 8 ．5 2 l O2 ．8 9 40 ．2 3 l3 8 ．6 7 0 ．5 一l 1 54 ．9 2 20 ．2 4 23 7 ．0 6 2 04 ．3 3 7O ．2 6 33 7 ．5 8 2 57 ．0 3 50 ．3 1 33 7 ．2 9 注P 鄱用量2 0 0 9 ，t 干煤泥；眦1 3 用量5 0 可m 3 ，浓度 5 0 ∥l ，载体加重3 0 ％ 表2 数据表明，当载体粒度相同时，随载体加入量的 增加，沉降速度提高，溢流浓度变化不明显。载体粒度增 大，溢流浓度略有增加，沉降速度有所提高，但漂浮物灰分 无明显变化。为了保证溢流浓度，选择载体粒度一0 ．5 n 瑚 进行试验，试验结果见表3 。 表3加载体l 一0 ．5 m m 沉降试验结果 浓度P 船脚3澄清水浓沉降速度漂浮物 ∥1 留t 干煤泥 g ，m 3 度 ∥1 1 n ，m i l l 灰分 ％ 2 05 00 ．7 5 2O ．0 6 33 8 ．2 4 5 05 0O ．9 2 30 ．1 3 53 8 ．4 3 3 0 1 0 05 00 ．9 1 8O ．1 6 33 7 ．6 8 2 0 05 0O ．2 7 2O ．3 4 93 8 ．0 5 2 05 03 ．0 0 0O ．0 6 43 8 ．4 7 5 05 02 ．3 2 5O ．0 9 l3 9 ．0 0 5 0 r 1 0 05 01 ．7 9 1 4O ．1 6 33 7 ．9 5 2 0 0 5 00 ．7 4 60 ．3 3 3 3 8 ．6 l 从表l 和表3 数据可以看出，对于该煤泥，加入载体 后，可以明显降低澄清水浓度，使原来处于漂浮状态的絮 团发生沉降，漂浮物的灰分提高，这说明加入的载体与漂 浮的煤泥通过絮凝剂 凝聚剂 的作用形成絮团，絮团的重 量较大，沉降速度增加。沉降曲线如图1 所示。 0 5 芭1 0 √ 鼍1 5 羹2 0 2 5 3 0 0 l O2 03 4 05 06 07 08 0 I f 寸司s 1 4 结语 图1 加载体与不加载体沉降曲线 流体动力学的研究结果表明，两粒径不同的颗粒相互 碰撞时，发生凝聚的几率很高，而且这一几率随碰撞频率 而增大，导致凝聚的基本机理是速度梯度凝聚；另一方面， 胶体化学和物理化学研究结果表职，高分子絮凝剂可以同 时吸附在两个颗粒的表面上而起到桥联作用使颗粒形成 絮团。 煤泥水中加入载体以后，之所以能够取得良好的效 果，这两种作用均存在。矸石颗粒与煤颗粒相互碰撞，在 无机凝聚剂劂。的辅助作用下发生凝聚，高分子絮凝剂 P 卿可以把颗粒或凝聚作用形成的小絮团桥联成大絮团， 二者综合作用的结果，既降低了澄清水浓度，同时也加速 了沉降过程，取得了良好的沉降效果。 参考文献 1 沈钟，胶体与表面化学，化学工业出版社，1 9 9 7 ．9 2 戴干策译，物理一化学流体动力学导论，华东化工学院 出版社，1 9 9 2 ．2 3 卢寿慈，粉体加工技术，中国轻工业出版社，1 9 9 9 ．4 责任编辑严民杰 万方数据