选煤厂压滤机滤液的净化工艺

2022/06/09 分类:技术文献 241

概述

近年来，随着机械化釆煤的增加等多种原因，导致入选原煤中细粒级含量越来越多。由于这些煤泥粒度细、粘性大、灰分高，极难沉降，严重影响了煤泥水作为循环用水的质量，对选煤厂洗水闭路循环形成严峻的挑战。为了保证选煤厂的正常生产，必须研究选择合理的煤泥水处理方法和工艺，以解决煤泥水的高效净化问题⑴。

采用混凝法可实现尾煤压滤机滤液的高效澄清，将浓度不高的滤液循环水通过复合药剂浓缩澄清，转化为浓度小于0.4g/L、能满足选煤生产用的生产清水，同时优化水路设计，最大限度降低补加清水量，使选煤厂真正实现了洗水闭路循环。

2作用机理

2.1颗粒凝聚机理

由于煤泥水中细小的固体颗粒表面常有剩余电荷（相同的固体颗粒带有相同的电荷），在细小颗粒表面上存在一定的电位差，在自然pH值下，多数颗粒带负电⑵。为了消除电位差，使整个颗粒处于电中性状态，颗粒表面附近通过静电作用吸附了一定数量的反号离子，形成双电层结构。当两个颗粒双电层产生重叠时，重叠之处的反号离子同时处于两个颗粒的作用范围之内，产生的斥力更大，重叠区的反号离子将重新分配，当重叠区的离子浓度高于其他部位时，结果引起离子向非重叠区渗透。另外，双电层的重叠破坏了原有电平衡，使两个颗粒不能继续靠近，产生排斥现象。正是这种排斥现象的产生才使煤泥水中固体颗粒保持相对分散状态而难于自然沉降⑶。这种分散是由固体颗粒表面的电荷引起的，所以往煤泥水中加入某种电解质，通过电解质在水中电离出的正电离子去中和固体表面电荷，压缩双电层，降低了颗粒的表面电动电位,减小了斥力，使凝聚发生。

2.2颗粒絮凝机理

在煤泥水中加入具有较长线性分子结构的高分子化合物，这些高分子化合物在水中溶解发生电离作用，并通过静电键合、氢键合、共价键合等作用与煤泥水中的固体颗粒发生吸附作用。由于这些线性化合物分子结构通常很长，在水中充分伸展，而且链上有很多活性基团，因此通常可以同时粘结多个颗粒，从而引起颗粒的聚集,形成絮团。这个过程即为絮凝，这种高分子化合物称做絮凝剂。

3试验部分

3.1试验方法及药剂选择

试验煤样为新阳选煤厂尾煤快开压滤机滤液，滤液浓度波动范围为在0.8~1.2g/L,_PH=8.12,试验浓度取中间值1g/L。滤液经过滤、干燥、缩分，制成试验煤样。试验时，将煤样o.1g倒入100mL的量筒中，用手掌堵住量筒口端，上下翻滚摇动五次，使煤样与之前过滤出来的水充分混合，此时滤液浓度C。为1.0g/L_o釆用混凝法——多种药剂混合、共同作用的方式实现尾煤压滤机滤液的高效澄清，将浓度不高的滤液循环水通过复合药剂浓缩澄清，转化为满足选煤生产用清水。初步选择了4种效果较好的药剂，分别是阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和明矶。将4种药剂混合在一起配置成混合药剂，加入滤液中，用手掌堵住量筒口端，上下翻滚摇动5次，静置1min,取上层清液，测定其浓度。

3.2混凝法压滤机滤液净化试验

为了寻求4种药剂的最佳配合制度，根据单因素探索得到的试验结果，分别选取近似最佳药剂水平，进行了4因素3水平的正交试验，以探索各个药剂影响的显著水平和最优加药量。

表1是4种药剂正交试验的因素及水平；表2所示为正交试验安排及试验结果；表3列出了方差分析。

表1因素及水平
因素水平	A（PAM800 阳）/mL	B（PAM800 阴）/mL	C（明矶）/mL	D（聚合氯化铝）/mL
1	1.0	0.5	0.5	0.2
2	1.4	0.7	1.0	0.5
3	1.8	1.0	1.5	0.8

实验结果显示，4种药剂混合使用，可实现尾煤压滤机滤液净化为生产清水，这为实际应用提供了理论基础。试验不考虑交互作用，由方差计算表可以知道，各因素水平最佳搭配为A3B1C3D2,即分子量800万的阳离子PAM絮凝剂，药剂浓度为1.8mg/L,分子量800万的阴离子PAM絮凝剂，药剂浓度为0.5mg/L,阳离子凝聚剂明矶药剂浓度为1-5mg/L,阴离子凝聚剂聚合氯化铝药剂浓度为0.5mg/L。各因素的显著性影响：分子量800万阴离子PAM大于分子量800万阳离子PAM大于阴离子聚合氯化铝大于阳离子凝聚剂明矶。很显然，阴离子PAM絮凝剂的加药量对浊度的影响最大，过多的药量，导致絮凝结果变坏。所以在实际生产中阴离子PAM的加药比例最少，阳离子凝聚剂明矶显著性影响最小，加药量要比阴离子的聚合氯化铝多一些。

表2正交试验安排及试验结果

试验号	A	B	C	D	试验
试验号	1	2	3	4	结果
1	1	1	1	1	0.25
2	1	2	2	2	0.29
3	1	3	3	3	0.30
4	2	1	2	3	0.26
5	2	2	3	1	0.30
6	2	3	1	2	0.30
7	3	1	3	2	0.24
8	3	2	1	3	0.26
9	3	3	2	1	0.32
10	1	1	1	1	0.28
11	1	2	2	2	0.27
12	1	3	3	3	0.27
13	2	1	2	3	0.29
14	2	2	3	1	0.31
15	2	3	1	2	0.31
16	3	1	3	2	0.25
17	3	2	1	3	0.28
18	3	3	2	1	0.31
K1	1.67	1.57	1.68	1.77
K2	1.77	1.71	1.75	1.65
X3	1.66	1.82	1.67	1.67
蹈平均值	0.28	0.26	0.28	0.30
庄平均值	0.30	0.28	0.29	0.28
昭平均值	0.28	0.30	0.28	0.28
R极差	0.02	0.04	0.01	0.02
S,离差平方和	0	0.01	0	0

表3方差分析

离差来源	离差平方和	自由度	均方	统计量	临界值	显著性
A	0.001	2	0.001	3.12	F_aoi（2,9）=8.02	**
B	0.005	2	0.003	11.98此^⑵9）=4.26		***
C	0.001	2	0	1.34	%（2,9）=3.01	*
D	0.001	2	0.001	2.98		*
误差	0.002	9	0
总离差	0.011	17