煤泥水处理技术研究.docVIP

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。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。煤泥的成分很复杂,各选煤厂煤泥的矿物组成以及岩相特征都不一样。 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75μm 的颗粒状煤泥易于沉降、脱水和精选,而小于75μm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。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50μm, 累计产率达93.5%,其中小于10μm 的粒度组成为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 2.1试验材料 2.1.1 试验仪器 DBJ-621六联搅拌仪,BS210S 电子天平, pHS-3C精密pH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105下烘干1h,置干燥皿中冷却后称重,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/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1所示。 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,分别加1% 的氯化钙,投药量分别为2mL、4mL、6mL、8mL、10mL、14 mL,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。 根据以上实验结果,当投药量为4mL时与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4mL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800万的PAM 作为絮凝剂。 每次取洗煤废水100mL,分别投加1.0%的PAM,投药量分别为0.4mL、0.8mL、1.2mL、1.6mL、2.0mL、2.4mL。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0.8~ 1.2mL。 3.