添加钙、镁离子型凝聚剂实现煤泥水深度澄清的实验室试验.doc

添加钙、镁离子型凝聚剂实现煤泥水深度澄清的实验室试验 江明东1，宋晓1，罗琼2，李正明1，李健刚1，王鹏1 （1 唐山国华科技有限公司，河北 唐山，063020 2 中凯国际工程有限责任公司，北京 100080，） 摘要：简述钙、镁离子型凝聚剂和聚丙烯酰胺絮凝剂配合添加强化煤泥水澄清的作用机理，重点介绍采用氯化钙和氯化镁的凝聚—絮凝煤泥水深度澄清实验室试验的结果，以及使用分光光度计快速测定澄清水浓度的方法。 关键词：钙、镁离子型凝聚剂；调整水体硬度；煤泥水深度澄清；聚丙烯酰胺 炼焦煤选煤厂煤泥水处理系统主要任务有三项：一是从煤泥水中高效分选出质量合格的精煤泥，最大限度地提高选煤厂的精煤产率；二是实现煤泥水深度澄清，进而清水（＜200mg·L-1）—聚丙烯酰胺的架桥絮凝作用只适用于粗粒（＞0.075mm）和细粒（0.075~0.0125mm），对于属于类胶体范畴的微细颗粒（＜0.0125mm）是不起作用的。 中国矿业大学刘炯天教授首先倡导用矿物型凝聚剂MC对煤泥水进行沉降、澄清，其实质是人为增加Ca2+或Mg2+离子在选煤厂循环水中的含量来提高水的硬度。对于水的软硬等级划分，我国尚未有统一标准，一般常采用德国度。1德国度相当于1L水中含l0mg氧化钙（CaO）或7.2mg的氧化镁（MgO），水的软硬等级划分见表1。 表1 水的软硬等级 等级 德国度 CaCl2溶解量 g·m-3 MgCl2·6H2O溶解量g·m-3 极软水 ＜4.2 ＜83.3 ＜153.5 软水 4.2～ 83.3～ 153.5～ 中等硬水 8.4～16.8 166.5～333.0 306.9～613.9 硬水 16.8～ 333.0～ 613.9～ 极硬水 ＞25.2 ＞499.5 ＞920.8 无机电解质凝聚剂水溶添加在循环水中，被电离的正离子（如Ca2+、Mg2+）中和或降低细泥表面的负电，减小未补偿的键能，减弱它们之间的同性斥力，破坏类胶体的稳定态，促使它们在分子间的作用下碰撞接触形成凝块，但这些凝块质量仍然较小，沉降速度缓慢。此时向（二段）浓缩机入料中添加的高分子絮凝剂水溶液可将凝块架桥絮凝成絮团，沉降速度大大加快，能产生清净的澄清水。且凝块表面电性弱，颗粒之间的斥力小，形成的絮团比较紧密，可提高压滤速度。以凝聚剂为主、絮凝剂为辅的凝聚—絮凝作用机理如图1所示。 图1 凝聚剂和絮凝剂配合添加作用机理示意图 MC矿物型凝聚剂来源广、价格便宜，其澄清效果远好于传统水处理领域使用的硫酸铝、碱式氧化铝、硫酸亚铁、氯化铁等正3价金属盐的凝聚剂，但它的缺陷是溶解度极低，溶解速度很慢，在选煤厂生产使用中有相当多的部分来不及溶解便沉淀在煤泥之中，利用率较低。为此，笔者以溶解度高、溶解速度快、利用率高的氯化钙和氯化镁两种凝聚剂为主，以絮凝剂聚丙烯酰胺为辅，进行了系列的煤泥水凝聚—絮凝澄清实验室试验。 2. 氯化钙和氯化镁的凝聚—絮凝试验 2.1 澄清水浓度与吸光度的关系 选煤厂常用浓度壶来快速测定煤泥水浓度，但这种方法只能用于测定浓度大于30g·L-1的煤泥水（MT/T808《选煤厂技术检查》中规定）。本试验的澄清水浓度均小于1.0g·L-1，若按MT/T805《煤矿水中悬浮物的测定》采用定量分析滤纸进行过滤、烘干、称重来测定，既费时又费工。 为了简化测定工序，缩短试验时间，提高工作效率，对已知浓度的较浑浊的澄清水逐步定量稀释，采用722型可见分光光度计，以纯净饮用水作参比，快速测定各水样的吸光度。当单色光穿过分光光度计盛有水样的比色皿时，水样中悬浮的细泥将阻止光波穿过，水样浓度越高（即悬浮颗粒越多），吸光度越高。表2列出了不同浓度水样的吸光度。对表中数值进行处理后得到回归方程，即澄清水浓度q与吸光度A的关系式。 表2 澄清水浓度与吸光度相关关系计算表 序号 澄清水浓度X,　mg/L X2 吸光度Y Y2 XY 1 315.2 99351.0 0.484 0.2343 152.56 2 157.6 24837.8 0.254 0.0645 40.03 3 105.1 11046.0 0.165 0.0272 17.34 4 78.8 6209.4 0.124 0.0154 9.77 5 63.0 3969.0 0.098 0.0096 6.17 6 52.5 2756.3 0.071 0.0050 3.73 7 45.0 2025.0 0.061 0.0037 2.75 8 39.4 1552.4 0.049 0.0024 1.93 9 35.0 1225.0 0.043 0.0018 1.51 10 31.5 992.3 0.040 0.0016 1.26 11 2