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216 科技与应用经济与社会发展研究 煤泥水的性质及絮凝沉降的主要影响因素探究 四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿 袁文春 摘要该公司进行多次技术改造，主要是调节煤泥水处理工艺。本文针对笔者该公司多年工作经验，在理论结合实际的框架下展开细节研究， 为同行提供煤泥水的性质及絮凝沉降方面的主控因素分析。 关键词煤泥水；性质；絮凝；沉降 一、引言 绿水洞煤矿系属于四川省川煤集团广能 公司下属企业。在 2006 年集团公司又相继组 建了一座百万吨级矿井型模块式现代化洗煤 厂，技术上运用了三产品旋流器重介脱泥工艺 综合设备，能适应本地区大多数焦煤产品。本 地的煤层相关特性是粘结指数高，G 指数一直 稳定在 89 以上，胶质厚度大，对于炼钢焦炭 结焦率提高有着十分重要作用，但也存在一个 问题，其硫份较高，全硫 St,d 稳定 2.5 左右， 其中又以有机硫占比高，为了保护这一有益资 源，加强洗煤工艺的完善，对该厂进行多次技 术改造，主要是调节煤泥水处理工艺本文针对 笔者该公司多年工作经验，在理论结合实际的 框架下展开细节研究，为同行提供煤泥水的性 质及絮凝沉降方面的主控因素分析。 二、煤泥水的性质 煤泥水是通过制备湿煤而产生的工业废 水。悬浮物具有高浓度，细颗粒和表面带负电 荷。容易形成胶体并将它们以稳定的方式悬浮 在水中，这很难沉降。在中国原煤中，很大一 部分是年轻煤。原煤或岩石很容易混浊。洗涤 产生的淤泥水浓度高，并且难以处理的特征特 别突出。煤泥水处理的一般过程是分离和回 收，沉淀和浓缩以及压力过滤。其中，下沉集 中的粘结容易出现问题，下沉效果往往不尽人 意。建立改进的絮凝剂是一种常用的措施，改 进剂的种类，剂量体系，改进剂的作用是影响 该剂使用的几个主要方面。 洗煤操作中会产生多重物质混合而成的 悬浮液状煤泥水，该种物质存在一定粘性和胶 体性质。同时具有部分胶体的典型特性。经过 多重手段化验，相关的煤泥水大多由固相、液 相、胶体体系等不同性质组成，在不同的煤层 产区中其具体浓度、粒度、成分、颗粒硬度、 pH 值、表面带电性等特性又不经相同，需要 具体问题具体分析。 三、煤泥水性质对絮凝沉降的影响 淤泥水的性质包括淤泥水的浓度、粒径、 组成、硬度、pH 值、表面电荷等。成分和硬 度对淤泥水沉降的影响已经改变了淤泥水的固 相和液相性质。以下是淤泥水其他特性对其絮 凝和沉淀的影响 （1）浓度和粒径的影响淤泥水的浓度不 同，并且药剂量对絮凝和沉淀作用的影响也不 同。当浓度低时，随着药剂剂量的增加，絮凝 沉降效果将很快达到其最佳水平，并且如果剂 量继续，则絮凝沉降效果不会有太大变化。随 着煤泥水浓度的增加，絮凝剂的使用量比煤泥 水浓度的增加要快得多。同时，絮凝物的沉降 速度迅速降低，特别是当浑浊水的浓度增加到 接近絮凝物的堆积密度时，淤泥水的沉降速度 非常慢，并且澄清水的量也增加了。 粒度越细，重力对粉尘颗粒的影响越小， 其性质接近胶体。这样，淤泥水沉淀的难度增 加。同时，粒径越细，表面积越大，絮凝剂的 吸附量也随之增加，因此絮凝剂的用量也随之 增加。相反，淤泥水中的粗颗粒或粗颗粒含量 较高，有利于淤泥的絮凝和沉降。 （2）离子在水中的影响水中存在诸如 Ca 离子，Al 离子，Fe 离子等多价金属离子，这 些离子可以中和颗粒表面的负电荷，从而形成 一层双电较薄，这又使电势降低的颗粒紧密靠 近，从而促进了阴离子聚丙烯酰胺的吸附。 （3）pH 和表面电荷的影响通常，阳离子 絮凝剂可用于酸性和中性品质的水中。阴离子 絮凝剂可用于中性和碱性水中。非离子絮凝剂 适用于从强酸到强碱的环境。在酸性条件下， 有机聚合物絮凝剂应单独用于泥浆水的絮凝。 在中性至碱性条件下，泥水的絮凝更适合于无 机絮凝剂和有机絮凝剂的组合。因此，在实际 生产中，必须根据煤泥水的性质合理确定化学 体系，或者必须使用 pH 调节剂适当地调节煤 泥水的 pH 值。 四、煤泥水的絮凝沉降 由于淤泥水（特别是尾部煤淤泥水）的特 殊性能，很难自然地冲洗洗煤厂的洗涤水。除 了合理的工艺流程和必要的设备外，还应加强 淤泥水的沉降和浓缩。在澄清和分离设备中添 加药物是促进澄清的有效手段。 （一）絮凝机理及絮凝药剂 工作液在化学反应驱动下会发生桥接等 不同反应，其中不同剂量和反应时间的聚合化 合物过量添加会导致悬浮液不同程度的波动 最终导致絮凝反应的发生。不同的聚合物其链 结构和分子链长度各异，在多维活性基团作用 下，分子电荷会产生吸附力，将活性基团获取 并吸附表明颗粒。如果吸附作用适当，分子链 吸附了多个颗粒就会逐步放大弱化相对结构， 形成不同大小的成絮状物。测定相关絮凝剂吸 附作用力可知，静电键、氢键和共价键占比最 大，并起到了联合性多维交互作用。而环境所 述的水溶液的性质会最终平衡这种相对关系， 多重联合作用会导致不同系统特性的反应力作 用， 而工区所在的絮凝剂运用聚丙烯酰胺最佳。 （二）凝聚机理及凝聚药剂 泥浆水中的细小固体颗粒表面经常带有 残留电荷。在泥浆水中添加电解质会去除双层 压缩固体，并通过水中的电解质产生的离子去 除表面电荷，从而减少甚至消除相同固体颗粒 的相互排斥作用，使它们凝结成团块，这是凝 结机制，其中的电解质称为凝结剂。中和粒子 上的电荷以使粒子凝聚是无机絮凝剂的主要作 用机理， 这就是为什么将其称为凝结剂的原因。 硫酸铝、石灰、明基、氯化钠、氯化铁、无水 氯化钙、碱性氯化铝等，都是常见的凝结剂。 其中，明基、硫酸铝和无水氯化钙由于其来源 广泛，价格低廉，无污染且易于储存而被广泛 使用。 （三）加药顺序 在淤泥水的絮凝和沉降过程中，还必须考 虑诸如剂量顺序，药剂比例和促进剂混合方法 等因素。剂量顺序一般分为三种1. 直接加入 絮凝剂；2.先加入凝结剂， 再加入凝结剂；3.把 两者都加。另外，絮凝剂也可以分批加入以获 得最佳效果，或者分批加入不同分子量的絮凝 剂也有很好的效果。由于煤泥水的特性不同， 混凝剂和絮凝剂的用量也有所不同。所有这些 必须在分析和测试特定淤泥水的物理和化学 特性之后确定。搅拌能有效促进絮凝剂与淤泥 水的混合作用，提高絮凝沉降效果。 五、结语 本文基于笔者多年工作经验，在理论结合 实际的前提下针对煤泥水的性质进行系统分 析。在多维理论证明的前提下分批论证煤泥水 沉降的影响要因，在机理阐述明确的基础上促 进煤泥水絮凝沉降理论发展。全面提升煤泥水 的现场管理和相关工序的合理推进。为同行提 供建设性意见。