洗选加工
矿业类核心期刊 5CAJ-CD 规范6执行优秀期刊
煤泥水的处理技术研究
程小冬
(济宁职业技术学院, 山东济宁272037)
摘要:根据煤泥水的特性, 选用不同的絮凝剂和凝聚剂进行试验, 最终确定了煤泥水处理用药剂及最佳试验条件。
关键词:选煤厂; 煤泥水; 凝聚剂; 絮凝剂
中图分类号:TD946 文献标识码:B 文章编号:1006-6772(2009) 05-0027-03
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]
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75L m 的颗粒状煤泥易于沉降、脱水和精选, 而小于75L m 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
[3]
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。
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
[2]
。
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。
由表3可知, 煤泥水中主要粒度组成是小于50L m, 累计产率达93. 5%, 其中小于10L m 的粒度
收稿日期:2009-06-18
作者简介:程小冬(1962-), 女, 山东济宁人, 副教授, 现在济宁职业技术学院生物化学工程系从事教学工作, 主要研究方向废水治理。 27
洗选加工
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。
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, 分别投加1%的氯化钙, 投药量分别为2m L 、4mL 、6mL 、8mL 、10mL 、14m L , 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。
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, p H S -3C 精密p H 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105e 下烘干1h , 置干燥皿中冷却后称重, 计算煤泥水悬浮物浓度。
图2 投加不同量氯化钙沉降实验
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4m L 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P AM 作为絮凝剂。
每次取洗煤废水100mL , 分别投加1. 0j 的PAM, 投药量分别为0. 4mL 、0. 8m L 、1. 2mL 、1. 6mL 、2. 0mL 、2. 4m L 。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 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/mi n 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。
图1 沉降曲线
3. 3 投加凝聚剂与絮凝剂的实验
从以上实验结果来看, 煤泥水中单独加入凝聚
15卷第5期
洗选加工
矿业类核心期刊 5CAJ-CD 规范6执行优秀期刊
图3 加入不同量絮凝剂上清液深度比较
图4 复配试验结果
剂和絮凝剂, 都具有一定的处理效果, 但是效果都不理想。造成这种情况的原因比较复杂, 通常认为是由于煤泥水中含有大量细泥物所致。这些细泥物表面所带电荷往往较高彼此斥力较大, 影响和阻碍了絮凝作用。此时需要先加入一定量的无机电解质凝聚剂进行凝聚, 以压缩颗粒表面双电层, 然后加入高分子絮凝剂进行絮凝, 这些颗粒才能进行很好的沉降。目前, 国内有许多相关的实验与报道
[4-5]
(2) 水中加入凝聚剂可以破坏胶体, 悬浮物可自然沉降, 只是颗粒较细, 沉速较慢, 加入絮凝剂后, 可形成较大的絮体, 该絮体沉降速度快。无机混凝剂和有机高分子絮凝剂的种类对煤泥水的去除效果影响较大。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。故无机凝聚剂与有机高分子絮凝剂配合使用, 可大大改善沉降效果。
参考文献:
[1] 张明旭. 选煤厂煤泥水处理[M ].北京:中国矿业大学
出版社, 2005.
[2] 李亚峰, 刘铁成. 洗煤废水难处理的原因及处理方法
研究[J].矿业安全与环保, 1999(2):1-3.
[3] 李亚峰. 高浓度洗煤废水处理与回用技术研究[D ].沈
阳:东北大学, 2005:26.
[4] 康文泽, 韩春龙, 范成江. 凝聚剂和絮凝剂的合理选择
[J].东北煤炭技术, 1999(2):30-32.
[5] 苏丁, 雷灵琰, 王建新. 凝聚剂、絮凝剂在难净化煤泥
水中的使用[J].选煤技术, 2000(4):10-12.
。实
验以最佳投药量的混凝剂和絮凝剂联合处理煤泥
水, 确定不同药剂的组合对处理效果的影响, 并最终确定一组最优药剂组合作为处理煤泥水的方法。
取水样5份各100mL , 分别定为1号、2号、3号、4号和5号水样。首先向1号、2号、3号、4号、5号水样中各加入浓度为1%的氯化钙溶液1mL, 3m L , 5mL , 7mL , 9m L 搅拌60s , 然后向1号、2号、3号、4号、5号水样中依次加入浓度为1j 的PAM 溶液0. 8m L , 搅拌60s , 其它条件同前。记录不同时间的泥面高度, 实验结果如图4所示。
4 结 论
(1) 煤泥水难以自然沉降的原因是悬浮物浓度高、粒度小、且带有负电荷, 形成了胶体体系。
Study on the treatm ent technology of coal sl urry
C H ENG X i a o -dong
(J i ning Vocati ona l T echnology College , J ini ng 272037, China)
Abstract :A ccord i n g to the characteristics of coal slurry , conduct tex t by using the appropr i a te flocculating agents and agglo m erate agents . F i n ally , the opti m a l cond itions are obtai n ed . Keywords :coal preparati o n ; slurry ; floccu lation ; agg lo m eration
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(济宁职业技术学院, 山东济宁272037)
摘要:根据煤泥水的特性, 选用不同的絮凝剂和凝聚剂进行试验, 最终确定了煤泥水处理用药剂及最佳试验条件。
关键词:选煤厂; 煤泥水; 凝聚剂; 絮凝剂
中图分类号:TD946 文献标识码:B 文章编号:1006-6772(2009) 05-0027-03
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]
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75L m 的颗粒状煤泥易于沉降、脱水和精选, 而小于75L m 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
[3]
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。
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
[2]
。
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。
由表3可知, 煤泥水中主要粒度组成是小于50L m, 累计产率达93. 5%, 其中小于10L m 的粒度
收稿日期:2009-06-18
作者简介:程小冬(1962-), 女, 山东济宁人, 副教授, 现在济宁职业技术学院生物化学工程系从事教学工作, 主要研究方向废水治理。 27
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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。
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, 分别投加1%的氯化钙, 投药量分别为2m L 、4mL 、6mL 、8mL 、10mL 、14m L , 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。
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, p H S -3C 精密p H 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105e 下烘干1h , 置干燥皿中冷却后称重, 计算煤泥水悬浮物浓度。
图2 投加不同量氯化钙沉降实验
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4m L 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P AM 作为絮凝剂。
每次取洗煤废水100mL , 分别投加1. 0j 的PAM, 投药量分别为0. 4mL 、0. 8m L 、1. 2mL 、1. 6mL 、2. 0mL 、2. 4m L 。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 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/mi n 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。
图1 沉降曲线
3. 3 投加凝聚剂与絮凝剂的实验
从以上实验结果来看, 煤泥水中单独加入凝聚
15卷第5期
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图3 加入不同量絮凝剂上清液深度比较
图4 复配试验结果
剂和絮凝剂, 都具有一定的处理效果, 但是效果都不理想。造成这种情况的原因比较复杂, 通常认为是由于煤泥水中含有大量细泥物所致。这些细泥物表面所带电荷往往较高彼此斥力较大, 影响和阻碍了絮凝作用。此时需要先加入一定量的无机电解质凝聚剂进行凝聚, 以压缩颗粒表面双电层, 然后加入高分子絮凝剂进行絮凝, 这些颗粒才能进行很好的沉降。目前, 国内有许多相关的实验与报道
[4-5]
(2) 水中加入凝聚剂可以破坏胶体, 悬浮物可自然沉降, 只是颗粒较细, 沉速较慢, 加入絮凝剂后, 可形成较大的絮体, 该絮体沉降速度快。无机混凝剂和有机高分子絮凝剂的种类对煤泥水的去除效果影响较大。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。故无机凝聚剂与有机高分子絮凝剂配合使用, 可大大改善沉降效果。
参考文献:
[1] 张明旭. 选煤厂煤泥水处理[M ].北京:中国矿业大学
出版社, 2005.
[2] 李亚峰, 刘铁成. 洗煤废水难处理的原因及处理方法
研究[J].矿业安全与环保, 1999(2):1-3.
[3] 李亚峰. 高浓度洗煤废水处理与回用技术研究[D ].沈
阳:东北大学, 2005:26.
[4] 康文泽, 韩春龙, 范成江. 凝聚剂和絮凝剂的合理选择
[J].东北煤炭技术, 1999(2):30-32.
[5] 苏丁, 雷灵琰, 王建新. 凝聚剂、絮凝剂在难净化煤泥
水中的使用[J].选煤技术, 2000(4):10-12.
。实
验以最佳投药量的混凝剂和絮凝剂联合处理煤泥
水, 确定不同药剂的组合对处理效果的影响, 并最终确定一组最优药剂组合作为处理煤泥水的方法。
取水样5份各100mL , 分别定为1号、2号、3号、4号和5号水样。首先向1号、2号、3号、4号、5号水样中各加入浓度为1%的氯化钙溶液1mL, 3m L , 5mL , 7mL , 9m L 搅拌60s , 然后向1号、2号、3号、4号、5号水样中依次加入浓度为1j 的PAM 溶液0. 8m L , 搅拌60s , 其它条件同前。记录不同时间的泥面高度, 实验结果如图4所示。
4 结 论
(1) 煤泥水难以自然沉降的原因是悬浮物浓度高、粒度小、且带有负电荷, 形成了胶体体系。
Study on the treatm ent technology of coal sl urry
C H ENG X i a o -dong
(J i ning Vocati ona l T echnology College , J ini ng 272037, China)
Abstract :A ccord i n g to the characteristics of coal slurry , conduct tex t by using the appropr i a te flocculating agents and agglo m erate agents . F i n ally , the opti m a l cond itions are obtai n ed . Keywords :coal preparati o n ; slurry ; floccu lation ; agg lo m eration
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