煤泥水的處理技術(shù)研究_程小冬_圖文

1、洗 選 加 工 27煤泥水的處理技術(shù)研究程小冬(濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 , 山東 濟(jì)寧 272037摘要 :根據(jù)煤泥水的特性 , 選用不同的絮凝劑和凝聚劑進(jìn)行試驗(yàn) , 最終確定了煤泥水處理用藥劑及最佳試驗(yàn)條件 。關(guān)鍵詞 :選煤廠 ; 煤泥水 ; 凝聚劑 ; 絮凝劑中圖分類號(hào) :TD946文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文章編號(hào) :1006-6772(2009 05-0027-03收稿日期 :2009-06-18作者簡(jiǎn)介 :程小冬 (1962-, 女 , 山東濟(jì)寧人 , 副教授 , 現(xiàn)在濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物化學(xué)工程系從事教學(xué)工作 , 主要研究方向廢水治理。 隨著對(duì)選煤產(chǎn)品的要求愈加嚴(yán)格、 選煤工藝的愈加復(fù)雜、 選煤

2、廠的大型化愈加明顯 , 以及水資源的愈加珍貴和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的愈加苛刻 , 煤泥水處理已經(jīng)變成了整個(gè)選煤工藝中涉及面最廣、 投資最大、最復(fù)雜、 最難管理的工藝環(huán)節(jié)。它的完善程度、 管理水平及效果好壞反過(guò)來(lái)又對(duì)其他 環(huán)節(jié)產(chǎn)生很大 影響 , 甚至決定全廠的經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)、 技 術(shù)效果和社會(huì) 效益 1。根據(jù)沉降試驗(yàn)可以得出特 定條件的煤泥 水所需的最佳藥劑種類、 耗量及添加方式等 , 以達(dá)到最優(yōu)化目的?，F(xiàn)以山東某選煤廠煤泥水為例 , 選用不同的凝聚劑和絮凝劑進(jìn)行沉降試驗(yàn)。1煤泥水性質(zhì)分析煤泥水是一種復(fù)雜的多分散體系 , 它由一些粒度、 形狀、 密度、 巖相等不同的顆粒 , 以不同比例混合而成。煤泥的成分很

3、復(fù)雜 , 各選煤廠煤泥的礦物組成以及巖相特征都不一樣 2。1. 1煤泥的礦物分析有機(jī)物占 65%, 無(wú)機(jī)物占 35%。其中無(wú)機(jī)物礦物主要是粘土礦物 , 其晶層顆粒直徑非常小 , 不宜自然沉降 , 由于其特有的物理化學(xué)性質(zhì) , 晶體帶有負(fù)電性 , 顆粒之間相互排斥 , 加強(qiáng)了懸浮液的穩(wěn)定性。煤泥水質(zhì)分析見(jiàn)表 1、 表 2。1. 2煤泥的粒度特性煤泥的粒度組成 , 尤其是微細(xì)級(jí)的含量 , 對(duì)煤泥 水的處理有著決定性的意義。由斯托克斯公式可以 知道 , 顆粒沉降速度與顆粒的直徑平方成正比關(guān)系 , 粒徑越小 , 沉速越小 , 沉淀分離的難度就越大。對(duì)于 煤泥水中顆粒來(lái)說(shuō) , 大于 75L m 的顆粒狀

4、煤泥易于 沉降、 脫水和精選 , 而小于 75L m 的微細(xì)煤泥則處理 難度增大 , 主要是懸浮液的性質(zhì)有所改變 , 沉淀、 濃 縮及脫水都難 以進(jìn)行 3。試 驗(yàn)采用 MALVERN 激 光粒度分析儀進(jìn)行煤泥粒度分布測(cè)定 , 結(jié)果見(jiàn)表 3。由表 3可知 , 煤泥 水中主 要粒度 組成是 小于 50L m, 累計(jì)產(chǎn)率達(dá) 93. 5%, 其中小于 10L m 的粒度 礦業(yè)類核心期刊 5CAJ-CD 規(guī)范 6執(zhí)行優(yōu)秀期刊洗 選 加 工 15卷第 5期 組成為 42. 4%。其中很明顯 , 煤泥水中的物料粒度偏細(xì) , 且一部分細(xì)粒返回到循環(huán)水中 , 這是造成煤泥水處理系統(tǒng)惡化的主要原因。2試驗(yàn)部分2.

5、 1試驗(yàn)材料2. 1. 1試驗(yàn)儀器DBJ -621六聯(lián) 攪拌儀 , BS210S 電子天 平 , p H S -3C 精密 p H 計(jì) , 202-1A 型電熱恒溫干燥箱 , MALV-ERN 激光粒度分析儀等。2. 1. 2混凝劑和絮凝劑試驗(yàn)用混凝劑有硫酸鎂、 氯化鈣、 硫酸亞鐵、 聚合氯化鋁 , 均為 AR 級(jí) ; 絮凝劑選用分子量為 800萬(wàn)的陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺。2. 2試驗(yàn)方法2. 2. 1試驗(yàn)設(shè)計(jì)合理選擇混凝劑和絮凝劑 , 通過(guò)復(fù)配試驗(yàn) , 最終確定煤泥水處理的最佳試驗(yàn)條件。2. 2. 2煤泥水懸浮物濃度的測(cè)定經(jīng)濾紙過(guò)濾后 , 于 105e 下烘干 1h , 置干燥 皿中冷卻后稱重

6、, 計(jì)算煤泥水懸浮物濃度。3結(jié)果與討論3. 1凝聚劑的選擇煤泥水可以認(rèn)為是一個(gè)膠體分散體系 , 煤泥水中極細(xì)高灰細(xì)泥表面帶負(fù)電荷 , 靜電斥力使極細(xì)顆粒在水中呈高分散穩(wěn)定狀態(tài) , 很難沉淀 , 即使加入絮凝劑也不能形成絮團(tuán)。要想使帶電的膠體顆?；ハ嗄?, 必須首先破壞膠體的穩(wěn)定性。而無(wú)機(jī)凝聚劑可以抵消顆粒表面的電 量 , 破壞膠 體的穩(wěn)定性。本試驗(yàn)選用硫酸鎂、 氯化鈣、 硫酸亞鐵、 聚合氯化鋁進(jìn)行 試 驗(yàn) , 試 驗(yàn) 條 件 為 :取 洗 煤 廢 水 100mL , 以100r/mi n 的速度攪拌 60s , 然后倒入量筒中沉淀 , 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 , 記錄不同時(shí)間的泥面高度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖

7、1所示。圖 1沉降曲線從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得如下結(jié)論 :所選的 4種混凝劑均能使煤泥水產(chǎn)生沉淀。其 中氯化鈣、 聚合氯化鋁效果較好 , 硫酸鎂、 硫酸亞鐵 效果較差。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 , 并考慮到經(jīng)濟(jì)因素 , 最終 決定使用氯化鈣作進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。取洗煤廢水 100mL, 分別投加 1%的氯化鈣 , 投 藥量分別為 2m L 、 4mL 、 6mL 、 8mL 、 10mL 、 14m L , 以 100r /min 的速度攪拌 60s , 然后倒入量筒中沉淀 , 觀 察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 , 記錄不同時(shí)間的泥面高度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果 如圖 2所示。圖 2投加不同量氯化鈣沉降實(shí)驗(yàn)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果 , 當(dāng)投藥量為 4mL 時(shí)

8、與 6mL 時(shí)的處理效果相差不大 , 再考慮藥劑費(fèi)用 , 實(shí)際應(yīng)用 當(dāng)中建 議采用 :100mL 洗 煤廢水中 投加 4m L 氯化 鈣 , 攪拌 60s 。3. 2絮聚劑的實(shí)驗(yàn)3. 2. 1絮凝劑的選擇絮凝作用是加入帶有許多能吸附微粒的有效官 能團(tuán)的線狀高分子化合物 , 它像一條長(zhǎng)繩將許多微 粒吸附在一起 , 形成一個(gè)絮團(tuán) , 從而加速了沉降。 如果只用凝聚劑 , 微細(xì)顆粒在高濃度煤泥水中只是 單顆粒沉降 , 沉降速度慢且效果差。有機(jī)高分子絮 凝劑能通過(guò)高分子活性基的架橋作用使固體顆粒形 成絮團(tuán)加速沉降。不同類型的聚丙烯酰胺 , 其絮凝 效果有差別。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮 , 決定采用分子量 為

9、800萬(wàn)的 P AM 作為絮凝劑。每次取 洗 煤 廢 水 100mL , 分 別 投 加 1. 0j 的 PAM, 投藥量分別為 0. 4mL 、 0. 8m L 、 1. 2mL 、 1. 6mL 、 2. 0mL 、 2. 4m L 。通過(guò)測(cè)得絮團(tuán)沉降速度和上清液懸 浮物濃度 , 可以確定絮凝劑的最佳用量。結(jié)果如圖 3所示。當(dāng)煤泥水中 PAM 的投加量對(duì)沉降效果影響較 大。最佳投藥量為 0. 81. 2mL 。3. 3投加凝聚劑與絮凝劑的實(shí)驗(yàn)從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看 , 煤泥水中單獨(dú)加入凝聚洗 選 加 工 29圖 3 加 入不同量絮凝劑上清液深度比較劑和絮凝劑 , 都具有一定的處理效果 , 但是

10、效果都不 理想。造成這種情況的原因比較復(fù)雜 , 通常認(rèn)為是 由于煤泥水中含有大量細(xì)泥物所致。這些細(xì)泥物表 面所帶電荷往往較高彼此斥力較大 , 影響和阻礙了 絮凝作用。此時(shí)需要先加入一定量的無(wú)機(jī)電解質(zhì)凝 聚劑進(jìn)行凝聚 , 以壓縮顆粒表面雙電層 , 然后加入高 分子絮凝劑進(jìn)行絮凝 , 這些顆粒才能進(jìn)行很好的沉 降。目前 , 國(guó)內(nèi)有 許多相關(guān)的實(shí)驗(yàn)與報(bào)道4-5。實(shí)驗(yàn)以最佳投藥量的混凝劑和絮凝 劑聯(lián)合處理煤 泥水 , 確定不同藥劑的組合對(duì)處理效果的影響 , 并最終 確定一組最優(yōu)藥劑組合作為處理煤泥水的方法。取水樣 5份各 100mL , 分別定為 1號(hào)、 2號(hào)、 3號(hào)、 4號(hào)和 5號(hào)水樣。首先向 1號(hào)

11、、 2號(hào)、 3號(hào)、 4號(hào)、 5號(hào)水樣中各 加入濃度為 1%的氯化鈣溶液 1mL, 3m L , 5mL , 7mL , 9m L 攪拌 60s , 然后向 1號(hào)、 2號(hào)、 3號(hào)、 4號(hào)、 5號(hào)水樣中依次加入濃度為 1j 的 PAM 溶液 0. 8m L , 攪拌 60s , 其它條件同前。記錄不同時(shí) 間的泥面高度 , 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 4所示。4 結(jié) 論(1 煤泥水難以自然沉降的原因是懸浮物濃度 高、 粒度小、 且?guī)в胸?fù)電荷 , 形成了膠體體系。圖 4 復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果(2 水中加入凝聚劑可以破壞膠體 , 懸浮物可 自然沉降 , 只是顆粒 較細(xì) , 沉速 較慢 , 加 入絮凝劑 后 , 可形成較大的絮

12、體 , 該絮體沉降速度快。無(wú)機(jī) 混凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑的種類對(duì)煤泥水的去除 效果影響較大。如果只用凝聚劑 , 微細(xì)顆粒在高濃 度煤泥水 中只是單顆 粒沉降 , 沉降 速度慢 且效果 差。有機(jī)高分子絮凝劑能通過(guò)高分子活性基的架橋 作用使固體顆粒形成絮團(tuán)加速沉降。故無(wú)機(jī)凝聚劑 與有機(jī)高 分子絮凝劑 配合使用 , 可 大大改 善沉降 效果。參考文獻(xiàn) :1 張明旭 . 選煤廠煤泥水處 理 M .北京 :中國(guó) 礦業(yè)大學(xué)出版社 , 2005.2 李亞峰 , 劉鐵成 . 洗煤廢 水難處 理的原 因及處 理方法研究 J.礦業(yè)安全與環(huán)保 , 1999(2:1-3.3 李亞峰 . 高濃度洗煤廢水處理與回用技術(shù)研

13、究 D .沈陽(yáng) :東 北大學(xué) , 2005:26.4 康文澤 , 韓春龍 , 范成江 . 凝聚 劑和絮 凝劑的 合理選擇J.東北煤炭技術(shù) , 1999(2:30-32.5 蘇丁 , 雷靈琰 , 王 建新 . 凝 聚劑、 絮 凝劑 在難 凈化 煤泥水中的使用 J.選煤技術(shù) , 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