選煤廠壓濾機濾液的凈化工藝

2022/06/09 分類:技術文獻 665

概述

近年來，隨著機械化釆煤的增加等多種原因，導致入選原煤中細粒級含量越來越多。由于這些煤泥粒度細、粘性大、灰分高，極難沉降，嚴重影響了煤泥水作為循環用水的質量，對選煤廠洗水閉路循環形成嚴峻的挑戰。為了保證選煤廠的正常生產，必須研究選擇合理的煤泥水處理方法和工藝，以解決煤泥水的高效凈化問題⑴。

采用混凝法可實現尾煤壓濾機濾液的高效澄清，將濃度不高的濾液循環水通過復合藥劑濃縮澄清，轉化為濃度小于0.4g/L、能滿足選煤生產用的生產清水，同時優化水路設計，最大限度降低補加清水量，使選煤廠真正實現了洗水閉路循環。

選煤廠壓濾機濾液的凈化工藝-板框廂式隔膜壓濾機

2作用機理

2.1顆粒凝聚機理

由于煤泥水中細小的固體顆粒表面常有剩余電荷（相同的固體顆粒帶有相同的電荷），在細小顆粒表面上存在一定的電位差，在自然pH值下，多數顆粒帶負電⑵。為了消除電位差，使整個顆粒處于電中性狀態，顆粒表面附近通過靜電作用吸附了一定數量的反號離子，形成雙電層結構。當兩個顆粒雙電層產生重疊時，重疊之處的反號離子同時處于兩個顆粒的作用范圍之內，產生的斥力更大，重疊區的反號離子將重新分配，當重疊區的離子濃度高于其他部位時，結果引起離子向非重疊區滲透。另外，雙電層的重疊破壞了原有電平衡，使兩個顆粒不能繼續靠近，產生排斥現象。正是這種排斥現象的產生才使煤泥水中固體顆粒保持相對分散狀態而難于自然沉降⑶。這種分散是由固體顆粒表面的電荷引起的，所以往煤泥水中加入某種電解質，通過電解質在水中電離出的正電離子去中和固體表面電荷，壓縮雙電層，降低了顆粒的表面電動電位,減小了斥力，使凝聚發生。

2.2顆粒絮凝機理

在煤泥水中加入具有較長線性分子結構的高分子化合物，這些高分子化合物在水中溶解發生電離作用，并通過靜電鍵合、氫鍵合、共價鍵合等作用與煤泥水中的固體顆粒發生吸附作用。由于這些線性化合物分子結構通常很長，在水中充分伸展，而且鏈上有很多活性基團，因此通常可以同時粘結多個顆粒，從而引起顆粒的聚集,形成絮團。這個過程即為絮凝，這種高分子化合物稱做絮凝劑。

3試驗部分

3.1試驗方法及藥劑選擇

試驗煤樣為新陽選煤廠尾煤快開壓濾機濾液，濾液濃度波動范圍為在0.8~1.2g/L,_PH=8.12,試驗濃度取中間值1g/L。濾液經過濾、干燥、縮分，制成試驗煤樣。試驗時，將煤樣o.1g倒入100mL的量筒中，用手掌堵住量筒口端，上下翻滾搖動五次，使煤樣與之前過濾出來的水充分混合，此時濾液濃度C。為1.0g/L_o釆用混凝法——多種藥劑混合、共同作用的方式實現尾煤壓濾機濾液的高效澄清，將濃度不高的濾液循環水通過復合藥劑濃縮澄清，轉化為滿足選煤生產用清水。初步選擇了4種效果較好的藥劑，分別是陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁和明磯。將4種藥劑混合在一起配置成混合藥劑，加入濾液中，用手掌堵住量筒口端，上下翻滾搖動5次，靜置1min,取上層清液，測定其濃度。

3.2混凝法壓濾機濾液凈化試驗

為了尋求4種藥劑的最佳配合制度，根據單因素探索得到的試驗結果，分別選取近似最佳藥劑水平，進行了4因素3水平的正交試驗，以探索各個藥劑影響的顯著水平和最優加藥量。

表1是4種藥劑正交試驗的因素及水平；表2所示為正交試驗安排及試驗結果；表3列出了方差分析。

表1因素及水平
因素水平	A（PAM800 陽）/mL	B（PAM800 陰）/mL	C（明磯）/mL	D（聚合氯化鋁）/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

實驗結果顯示，4種藥劑混合使用，可實現尾煤壓濾機濾液凈化為生產清水，這為實際應用提供了理論基礎。試驗不考慮交互作用，由方差計算表可以知道，各因素水平最佳搭配為A3B1C3D2,即分子量800萬的陽離子PAM絮凝劑，藥劑濃度為1.8mg/L,分子量800萬的陰離子PAM絮凝劑，藥劑濃度為0.5mg/L,陽離子凝聚劑明磯藥劑濃度為1-5mg/L,陰離子凝聚劑聚合氯化鋁藥劑濃度為0.5mg/L。各因素的顯著性影響：分子量800萬陰離子PAM大于分子量800萬陽離子PAM大于陰離子聚合氯化鋁大于陽離子凝聚劑明磯。很顯然，陰離子PAM絮凝劑的加藥量對濁度的影響最大，過多的藥量，導致絮凝結果變壞。所以在實際生產中陰離子PAM的加藥比例最少，陽離子凝聚劑明磯顯著性影響最小，加藥量要比陰離子的聚合氯化鋁多一些。

表2正交試驗安排及試驗結果

試驗號	A	B	C	D	試驗
試驗號	1	2	3	4	結果
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
莊平均值	0.30	0.28	0.29	0.28
昭平均值	0.28	0.30	0.28	0.28
R極差	0.02	0.04	0.01	0.02
S,離差平方和	0	0.01	0	0

表3方差分析

離差來源	離差平方和	自由度	均方	統計量	臨界值	顯著性
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		*
誤差	0.002	9	0
總離差	0.011	17