煤泥水沉降实验研究

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1、煤泥水沉降实验研究　　【摘要】从煤泥水中颗粒凝聚和絮凝机理出发，选择4种絮凝剂对清水营选煤厂的煤泥水进行絮凝沉降试验，研究出最佳的絮凝剂及其最佳的添加量，并且找到凝聚剂和絮凝剂的最佳药剂配比，以加速煤泥水在浓缩机中的沉降，降低溢流浓度，实现洗水闭路循环。　　【关键词】煤泥水；凝聚剂；絮凝剂；沉降试验　　我国采用湿法选煤的选煤厂约占94%[1]。原煤在水中经分级、脱泥、精选、脱水等作业后分选出产品，大量粒度小于0.5mm的颗粒残留在水中形成煤泥水[2]。煤泥水是一种多相、多分散的复杂体系，所谓多相，是指煤泥水中含有多种矿物的悬浮颗粒；多分散，是指煤泥水中颗粒粒度分布宽；并且分散

2、介质溶液组成及溶液化学复杂。经矿物组成分析，煤中矿物质包括黏土矿物、氧化矿物、碳酸盐矿物、硫化矿物、硫酸盐矿物及其它矿物。黏土矿物是煤中最主要的矿物质，常见的有高岭石、伊利石和蒙脱石。煤中氧化矿物以石英为主，方解石是煤中最常见的碳酸盐矿物，黄铁矿是煤中主要的硫化矿物，石膏是煤中常见的硫酸盐矿物[3]。不易泥化的矿物在煤泥水体系中较易沉降；而黏土，特别是蒙脱石在水中极易泥化，导致煤泥水难沉降；高浓度下自然沉降速度慢，只添加絮凝剂时，煤泥水中大量的伊利石不能有效絮凝，溢流水中矿物含量大，只加凝聚剂时，絮团小，沉降慢[4,5]。为了实现煤泥水高效澄清、循环利用，我们进行了一系列的絮

3、凝沉降试验，从而确定最优性能的絮凝剂及其用量，找到适宜的煤泥水澄清方法。　　　　1、作用机理概述　　　　1）凝聚机理：细颗粒物料的沉降主要取决于该颗粒体系的分散与凝聚状态，而决定这种存在状态的因素主要是颗粒的表面电性。当颗粒电性较大时，颗粒之间的电斥力占主导地位，阻碍颗粒在空间上的接近，而呈分散状态。当颗粒电性较小时，电斥力降低，有利于颗粒相互靠近或结合絮团，细颗粒体系的自身凝聚为它们的自然沉降创造条件。由于这种分散是由于固体颗粒表面电荷引起的，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

4、凝聚发生。这就是所谓的凝聚过程，而其中的电解质则成为凝聚剂[6]。　　2）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的固体颗粒发生吸附作用。有机高分子絮凝剂的作用机理归纳为3点：有机高分子絮凝剂通过其长链上的电荷中和颗粒　　表面电荷，起到部分凝聚剂的作用；有机高分子絮凝剂通过长链特点，为煤颗粒之间形成絮团起架桥作用；有机高分子絮凝剂在絮团沉降中，部分未成絮团的微细颗粒在其X捕作用下，发生沉降[7～9]。　　待处理水溶液中投入絮凝剂后，为克服胶体颗粒的稳定性（微粒布朗运动、胶

5、体颗粒间的静电斥力、胶体颗粒表面水化作用）而需将药液迅速均匀的分布整个溶液之中。以便使其极大可能地充分发挥絮凝剂本身的“活性”。使其最大限度地降低Zeta（电动电位—当颗粒在外力的作用下移动时，双电层的扩散层与固体表面斯特恩面之间有一个滑动面，滑动界面上的电位和溶液内部的电位差）电位，使水中的胶体颗粒迅速处于脱稳状态，此过程即所谓的凝聚过程。通过胶体颗粒之间的吸引力和排斥力的相互作用，产生的相互作用来解释胶体的稳定性和产生絮凝沉淀的原因，在解释絮凝机理方面形成了比较完善的体系，得到了广泛的认同。目前，絮凝动力学有三类：异向絮凝，即胶体颗粒由于布朗运动相互碰撞而凝聚的现象；同向

6、絮凝，即在搅拌作用下使胶体颗粒相碰后的凝聚作用；差降絮凝，即对于两种不同尺寸的颗粒之间，大的颗粒以较快的速度下降的过程中，能赶上沉降速度较小的小颗粒，因而发生碰撞的现象[10]。　　　　2、实验　　　　2.1、试样及药剂　　以不少于4h的正常生产时间为限度，从浓缩池进料管路出口处采煤泥水试样，保证采取样品的可对比性，将采取的试样盛入25Kg容量的塑料桶或其他惰性容器中，密封，置于室温下备用。不同的絮凝剂分别为1号絮凝剂、2号絮凝剂、3号絮凝剂、4号絮凝剂，凝聚剂为聚合氯化铝。　　2.2、试验步骤　　配置0.1%的絮凝剂和0.1%的凝聚剂溶液，配置煤泥水为20g/L注入量筒中至

7、500ml的刻度，用注射　　【摘要】从煤泥水中颗粒凝聚和絮凝机理出发，选择4种絮凝剂对清水营选煤厂的煤泥水进行絮凝沉降试验，研究出最佳的絮凝剂及其最佳的添加量，并且找到凝聚剂和絮凝剂的最佳药剂配比，以加速煤泥水在浓缩机中的沉降，降低溢流浓度，实现洗水闭路循环。　　【关键词】煤泥水；凝聚剂；絮凝剂；沉降试验　　我国采用湿法选煤的选煤厂约占94%[1]。原煤在水中经分级、脱泥、精选、脱水等作业后分选出产品，大量粒度小于0.5mm的颗粒残留在水中形成煤泥水[2]。煤泥水是一种多相、多分散的复杂体系，所谓多相，