凝聚剂在煤泥水处理中的作用

Vol.18.№2第18卷第2期有　色　矿　冶

　　　　　　　　　　　　NON-FERROUSMININGANDMETALLURGY　　　　　　　

2002年4月April2002

文章编号:1007-967X(2002)02-0026-04

凝聚剂在煤泥水处理中的作用

李列洒

(太原选煤厂,山西太原030023)

Ξ

摘　要:水质是影响煤泥水特性的重要因素,可行途径。以凝聚剂作用机理为基础,特作用和重要意义,提出“关键词:水质;凝聚剂;电性斥力;动电电位;中图分类号:TD926.:A

1　前　言

选煤厂煤泥水处理常用的药剂有两类:凝聚剂和絮凝剂,二者的合理配合使用是实现洗水闭路循环,煤泥回收不可缺少的环节。但是,很多选煤厂往往对这两种药剂的具体作用不加严格区分,常常是不重视凝聚剂而只过份依赖絮凝剂,这也是造成目前一些选煤厂煤泥在系统中循环,积聚以至不得不外排的直接原因。因此,对煤泥水特性作出全面、客观分析,正确评估凝聚剂在选煤厂煤泥水处理中的作用,以及合理使用有十分重要的意义。

泥的影响不仅表现在粒度小、重量轻,难以沉降;而且还由于粘土矿物与水相具有一定的界面化学作用,反过来恶化了自身微细颗粒的沉降环境。在宏观上形成了大量泥质物料难以沉降,在系统中恶性循环积聚。

水不仅给煤泥水形成提供了空间条件,面且给煤泥水的生存(固体颗粒的分散和凝聚)提供了环境条件。水对煤泥水特性的影响,宏观上表现为煤泥的沉降速度大小,以及澄清水的浑浊度。大量的实践已经证实:煤泥水澄清效果的好坏与水质硬度有

很大关系,水质硬度越大,澄清效果越好。

实质上,由于煤泥水中固体颗粒界面存在溶解、吸附、化合等界面反应,使得水对煤泥水特性影响复杂化。尽管目前在这方面还缺乏系统全面的研究,但下面的规律已逐步被大家认识到,即由于煤泥水中固液界面之间的物理化学作用,使得选煤厂的循环水水质硬度大大低于相应的补加清水的硬度,从而使得煤泥水的沉降特性和可过滤性趋于恶化。

粘土矿物含量及水质条件和影响煤泥水特性的重要因素,粘土矿物的存在使得水质变软,而水质变软又导致粘土矿物难以沉降和循环。这样,伴随着洗水的不断循环,循环积聚的粘土矿物和不断变软的水质间存在着一种制约关系,并最终建立起循环

2　煤泥水特性的影响因素分析

通常用煤泥含量和煤泥粒度组成来描述煤泥水特性是不全面的。首先,在很多情况下,由于细泥大量循环与积聚,煤泥的真实含量难以获得,因此无法确切表示煤泥的泥化程度和煤泥含量;其次,煤泥粒度组成一般仅进行粗颗粒部分测定,小于200网目以下的部分不测,而它们往往决定着煤泥水的特性。此外,它还没有反映煤泥的岩石特性和矿物组成,没有反映真正影响煤泥水特性的软质粘土矿物的含量。粘土矿物的泥化特性,使得它们在煤泥水系统中常呈微米级颗粒存在,从而使得粘土矿物对于煤

Ξ收稿日期:2001-12-05

),女,工程师。作者简介:李列洒(1964—

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煤泥量和循环水之间的动态关系。可以说,粘土矿物是煤泥水难以处理的引发条件,而水质条件,则对煤泥水特性起着决定性的影响。

以大家熟悉的大屯选煤厂为例。大屯选煤厂是我国选煤厂中煤泥水处理方法最简单、效果最好的典型。该厂浮选入料中小于200网目级含量占60%以上,细泥含量高。然而在其浮选尾煤浓缩机中,在不加入任何药剂的情况下,也可得到清水,其特点就在于该厂的水质硬度较高约为100个德国度,并且循环水的水质硬度始终保持在较高水平上,约为60个德国度。与此形成对比,很多被公认为较难处理的煤泥水,也并非是由于其中小于200网目的含量高,而是由于采用了硬度较小的补加清水,以及循环水水质硬度低的原因。这就说明水质条件对煤泥水特性有决定性影响。因而,可通过改善煤泥水特性提高煤泥水处理效果。

的关系。由于带电的固体颗粒与煤泥水中的反离子发生静电吸引,因而在固体颗粒周围可形成一双电层,加之离子的热运动,该双电层为扩散双电层。按扩散双电层理论,扩散层的厚度近似地等于强电解质溶液理论中的粒子氛半径。

l

=

2CZ∑

i

i

i

式中Ci———离子i的浓度;

Zi———离子i的价数;

A’———常数25℃时水的A’

=4.29A;

2

CZ∑

i

i

i

———所有离子的浓度与其价数平方之

总和,可用

3　用

　　在煤泥水的固体颗粒体系中,较粗粒级的物料易于沉降和过滤,对煤泥水特性不会造成很大影响,细粒级物料的沉降和可过滤性,在整个煤泥水特性中占主导地位。

细颗粒物料的沉降和可过滤性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表面的电性。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使的它们呈分散状态。当颗粒电性较小时,电斥力相应降低,有利于颗粒相互靠近或结合形成絮团,细颗粒体系的自身凝聚为它们的自然沉降以及过滤脱水创造了条件。

()颗粒表面的电性质是通过界面的动电电位ξ

体现出来的。动电电位的大小主要取决于两方面,一是固体颗粒荷电能力,二是煤泥水中的离子状态。对于煤泥水体系来说,固体颗粒的荷电能力是无法改变的,只有通过改变煤泥水中离子状态达到改变动电电位,即调节煤泥水的水质条件或加入无机凝聚剂,改变煤泥水中的离子状态,达到最终改变固体颗粒的电性。通过添加凝聚剂,改变煤泥水特性最为现实。

凝聚剂一般多为钙、镁、铝、铁的无机盐类。加入凝聚剂,增加了煤泥水中的电解质含量。下面用电化学理论来解释一下电解质浓度和动电电位之间

图1　扩散双电层电位降曲线

图2　电解质浓度对ξ———电位的影响

由离子氛理论可以看出,增加电解质浓度,则扩

散双电层厚度减少,因而电位减小。图2为电解质浓度不同时的电位降曲线,可以看出,当C12,即电解质浓度越大,电位越小。因此,在煤

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泥水中加入无机盐类的凝聚剂,可减小固体颗粒的

动电电位,且凝聚剂浓度越大,动电电位越低,从而改变了煤泥水特性,降低了微细颗粒之间的电斥力,为它们的自然沉降、絮凝沉降以及过滤脱水创造了条件。主要原因就是忽视了凝聚剂的作用,只单纯依靠絮凝剂。因此,只有通过絮凝剂和凝聚剂的合理配合使用,方可以得到澄清的循环水,方可得到较好絮团沉降效果和较高浓度的压滤机入料。

在极软水中,凝聚剂的作用就显得尤其重要。由于其中颗粒表面负电荷较多,必须先用无机凝聚剂降低颗粒表面电位之后,再投加阴离子或非离子型絮凝剂,才能得到良好的絮凝,否则絮凝过程无法进行。4.3　改善细粒煤泥的可过滤性对于高浓度的煤泥絮团沉降体系来说,颗粒表面电性作用突出体现在颗粒絮团之间,这时,凝聚剂也同样具有独特的作用。

,由于絮团之间电性,,形成了大量。这时,整个夹水层脱水困难,并维持在一个较低的体系浓度上。当加入凝聚剂后,整个絮团体系逐渐失稳,在重力作用下使夹水层的水逐渐渗出,形成透明的清水层,

絮团体系建立起新的平衡,结构趋于紧密,体系浓度提高。凝聚剂的这种作用同样可以在压滤过程得到体现。某厂在压滤机入料搅拌中加入一定量的凝聚剂,压滤作用循环时间减少了一半,并且改变了过去压滤机滤饼呈稠浆状或存在“夹心”而造成成饼困难的状况,提高了压滤机的工作效率。凝聚剂在煤泥水处理中的作用具有普遍的意义,但对于含较多的软质粘土矿物,且补加水水质较软的情况下,效果更为突出。絮凝剂和凝聚剂的作用不能混同,正视凝聚剂的作用,合理使用凝聚剂是解决“难处理煤泥水”的有效途径。

4　凝聚剂与絮凝剂配合使用

4.1　循环水深度澄清

由于循环水固体含量低,且主要为泥质的微细颗粒,因而可采用常规的工业废水处理方法,单独加入凝聚剂,使微细颗粒凝聚成团而迅速沉降,最终得

到高质量的澄清水。而凝聚剂与絮凝剂配合用于煤泥水沉降,将会发挥更大作用。4.2　与絮凝剂配合用于煤泥水沉降

在浓缩机中先加入凝聚剂,

然后再加入絮凝剂,,生产需要的循环水,度要求的絮团沉淀物。

首先,了解凝聚剂与絮凝剂的作用是不同的。凝聚剂易生成聚离子多核络合物,可与煤泥水中悬浮粒子所带电荷中和,并将其吸附成细小絮凝物,而高分子絮凝剂则具有优异的絮凝功能,再将细小絮凝物通过自身桥联作用,形成较大的絮凝物,作用机理如图3。

5　结　论

图3　凝聚剂作用机理

细颗粒的沉降和可过滤性在整个煤泥水中起主导作用,粘土矿物是形成微细颗粒的主要来源,水质条件则对细颗粒的行为具有决定性的影响。凝聚剂的添加,增加了煤泥水中离子含量,降低了微细颗粒的电斥力,使整个微细颗粒体系处于或趋于凝聚状态,从而改变了煤泥水的沉降特性和可过滤性。

凝聚剂可用于不同浓度和状态下的煤泥水处理,如循环水的深度澄清,与絮凝剂配合,处理常规煤泥水;压滤机入料预处理。凝聚剂的作用是絮凝剂不能替代的,细泥含量越大,水质越软,凝聚剂的

在不加入凝聚剂的情况下,颗粒由于表面电性斥力而呈分散状态,以单个颗粒单独与絮凝剂作用形成絮团。这样,在一定絮凝剂用量条件下,无法保证颗粒全部回收,进而造成细泥循环,循环水浊度较大。同时,由于颗粒静电斥力作用使得絮团结构疏松,絮团沉降速度较慢,难以获得较高浓度的压滤机入料,增大压滤系统的负荷。这是一种典型的难以处理煤泥水所表现出来的状况。而造成这种现象的

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作用和效果就越突出。

面对目前注重絮凝剂应用的情况,建议凝聚剂和絮凝剂配合使用,这样可保证在相同经济消耗的前提下,得到澄清的循环水,并确保煤泥水系统稳定运行。

参考文献:

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TheAffectionofCoagulationagentsinDealingwiththeCoal2mudWater

LILie2sa

(TaiyuanCoalProcessingPlant,Taiyuan030023,China)

Abstract:waterqualityistheimportantfacterofaffectingon,itisfeasiblewayofvaryingthecharterofcoal2mudwaterbyaddingspecialaffectionandimportanceofcoagulationagentslink2mudisdiscussedbasingonthemechanismofactionflocculantshouldbeusedtogetherisadvanced.Keywords:wateragents;electrialpropertyrepusion;electrcdynamicpotential;characterofcoal2mudWater

(上接第25页)

TheFlotationTestsforInsteadof“(C6H4CH3O)PSSH”with“FZ-9538”

LIUZhi2xian

(HeTaiGoldMineofGuangdong,Gaoyao526127,China)

Abstract:"FZ-9538"isakindofnewandfast,andincreasingefficiencyflotation’scollector,itisspecialandintimatetogoldandsiliver.Theundersizedandindustrialtestwiththeflotationindexandobvious,profitalso.Intheindustrialtestaboutonemonthshowedthattheganguegraduationhavebeenfalled0.1g/t,andthegoldrecoveryratecouldbeimprovedby1.7%.Keywords:flotation;collector;recoveryrate;gangue