  潍坊天洁 等级：五级士官 累计积分：144 可用积分：144 |
楼主 发表于：2007-08-16 09:35:53 煤泥水是湿法选煤厂生产过程中的工业污水，其中含有大量的煤泥和泥砂，是煤炭工业主要污染源和煤炭损失源。煤泥水的性质与人选原煤的性质有关，一般地质年代较老的原煤所产生的煤泥水浓度低，泥化度小，处理比较容易；年轻煤种产生的煤泥水浓度较高、泥化度和粘度大、粒度小，较难处理。
李雅庄选煤厂采用先进的重介质一浮选工艺，主要入选古生代下二迭纪陆相沉积特低硫分的肥煤。尾煤煤泥水浓度大、固体物粒度细、灰分高、浊度高，-0.5mm煤泥浮沉级灰分比自然级灰分高6.3％，泥化现象较严重。沉降速度慢，静置24h后呈灰绿色悬浊液，清水层浓度24g/L。该厂已实现了洗水闭路循环，但这部分难于沉降的高灰细粒煤泥极易在洗选系统中积聚，影响洗水浓度和合格介质浓度。针对该厂煤泥水的性质进行研究与试验，采用Ga2+试剂与聚丙烯酰胺混凝沉淀法处理煤泥水，取得了较理想的效果。
1煤泥水性质
煤泥水难于处理的主要原因在于它是一个稳定的体系，静置几天甚至几个月也不会自然沉降，这主要是由煤泥水的性质决定的。
1．1胶体性质
煤泥水由煤、细粒矿物质和水组成，其性质主要指煤泥水的浓度、粘度、灰分、化学性质及煤泥的粒度组成，其中粒度组成在很大程度上决定了煤泥水沉降过程的难易程度。随着细粒级物料含量增多，颗粒的布朗运动加剧，煤泥水粘度增大，使其具有某些胶体性质，导致煤泥水很难自然澄清。
1．2双电层的作用
由于煤泥水中细小的固体颗粒表面带有剩余电荷(相同的固体颗粒带有同种电荷)，固一液界面上存在一定的电位差，因而在外围吸咐了一定数量的异性离子，即所谓的双电层结构。对于单个颗粒，双电层的存在使其呈电中性，在一定距离以外没有电场作用。但是当两种颗粒相互靠近时，根据库仑定律，它们之间将产生斥力。特别是当两种颗粒的双电层重叠时，重叠之处的异性离子同时处于两颗粒的作用范围之内，破坏原有的平衡状态。重叠区的异性离子将重新平衡分配，当重叠区内的离子浓度高于其它部位时，离子就会向非重叠区渗透。另外，双电层的重叠破坏了原来的电平衡，出现了附加静电不平衡力。在渗透力与静电力综合作用下，两种颗粒相互排斥，不能继续靠近。正是这种排斥力使煤泥水中的固体颗粒保持相对分散状态，难于自然沉降。
1．3煤泥水电动电位的测试
通过对煤泥水进行电泳试验，测量煤泥水胶体分散体系所带电荷。所用煤泥水样的性质列于表1。实验条件：直流电压E=160V，介电常数D=81，两铂电极间距 l=32cm，KCI稀溶液的电导率K=5200μΩ/cm。试验结果见表2。
实验现象是阳极液面升高，阴极液面下降，说明胶体带负电。计算出煤泥水的电动电位为-53mV，说明它形成了胶体分散体系。通过分析煤泥灰分中的矿物组成可知，SiO2含量为49.92％，Al203为37.41％。因此，
于煤泥中含有这些带有较强负电荷的胶粒，使其中的悬浮物难于自然沉降。胶体的稳定性和ζ电位间存在一种依存关系，只有降低和消除ζ电位，才会破坏其稳定性。
2凝聚剂的选择
为了破坏固体颗粒的分散性，向煤泥水中添加一定量的电解质。电解质主要带正电离子，它们能与胶粒结构化合，生成相对稳定的弱电解质，消除固体表面的电荷和双电层，降低和消除ζ电位，从而破坏胶体的稳定性，使其凝结成絮团。这就是所谓的凝聚过程，其中的电解质称为凝聚剂。
2．1 药剂的选择
常见的凝聚剂有多种，如石灰、硫酸铝、氯化钠、无水氯化钙、三氯化铁、碱式氯化铝等。在选煤厂，合理地选择质优价廉的凝聚剂会对煤泥水的沉降起到事半功倍的效果。考虑到价格低、来源广、易储存、无污染等因素，应优先选取硫酸铝、氯化钠、无水氯化钙和电石渣四种凝聚剂。
2．2不同凝聚剂对煤泥水ζ电位的影响
取四份煤泥水样，每份50mL，分别加入相同体积浓度(2％)、不同量的混凝剂，测试ζ电位，结果见表3。
由表3可知，ζ电位随凝聚剂加入量增多而减小，其中加氯化钙和电石渣(主要化学成分是Ca(OH)2)效果较好。这是由于它们都含有Ca2+，带有正电荷，能降低胶粒表面的负电性，而且煤泥水中含有大量的SiO2，它们混合后，在碱性条件下，会发生下列反应：
5Ca(OH)2+5Si02=5CaO·5Si02·H20+4H20
反应产物为硬硅酸钙石，是具有一定强度的弱电解质。因此，煤泥水加入Ca(OH)2后，更有利于高分子絮凝剂絮凝，形成粗大、紧密且易于沉降的絮团。试验结果表明，当用高分子絮凝剂处理煤泥水时，使用钙盐会获得比用其它凝聚剂(钠盐、铝盐)更快、更清的澄清层。
3煤泥水处理药剂制度的改进
3．1 药剂试验
由于霍州煤电公司的乙炔厂生产电石渣工业废料，所以选择电石渣作为治理煤泥水的凝聚剂。通过L9(34)正交试验来分析聚丙烯酰胺(PAM)加入量、搅拌时间、电石渣加入量和再搅拌时间等因素对煤泥沉降性能的影响。取煤泥水样100mL，加入浓度为2％的电石渣，搅拌，再加入浓度为0.1％PAM，再搅拌，然后沉降30min，测量絮凝体沉降速度及上清液中悬浮物浓度。
根据正交试验结果和极差分析，影响煤泥水沉降效果的主要因素是PAN加入量。最佳条件是：100mL煤泥水中加入电石渣4mL，搅拌40s；PAM加入2mL，再搅拌30s。按此条件进行实验，所得煤泥水的各项指标列于表4。实验表明，悬浮物去除率达99.9％，污泥不仅沉降快，而且过滤性能提高425倍。只有pH值较高，需中和处理，可考虑在循环泵前补加该厂配套热电车间软化水工段工业废水(含4％HCI)及废盐酸进行中和处理。
3．2实际应用效果
由于该厂煤泥水闭路循环，生产中对煤泥水的处理应具有连续性。因此，在浮选机尾矿池位置提前均匀连续添加2％电石渣溶液0.3m3／h，在尾煤浓缩机中均匀连续添加0.1％聚丙烯酰胺水溶液0.15m3/h，在补水系统中采用HCI浓度为4％的工业废水代替清水，加入速度为0.3m3/h。电石渣凝聚剂使用前后煤泥水澄清效果见表5。
由表5可以看出，使用凝聚剂后上层清液与循环水浓度处理效果均显著提高，达到了重介质选煤工艺生产要求，实现了稳定连续生产。由于所采用的凝聚剂电石渣和废盐酸水均是本公司内部工业生产废料，因此，可减少废物排放，保护环境，同时每年可少交排污费20万元，节约清水2500m3，具有很好的经济和社会效益。
4结论
李雅庄选煤厂煤泥水难以自然沉降的主要原因是悬浮颗粒带有较强的负电荷，形成了胶体分散体系。煤泥水中加入钙盐后，可以降低ζ电位，破坏胶体稳定性。其中以电石渣较为理想，它可以达到以废治废的目的。煤泥水中加入聚丙烯酰胺和电石渣后，悬浮物形成了较大的絮凝体，去除率达到99.9％。回复 1楼 |
