洗煤厂煤泥水药剂添加的研究与应用

【摘 要】为了解决开滦钱家营洗煤厂煤泥水沉降效果差，溢流水浑浊，影响洗煤正常生产进行的问题，通过对煤泥水、药剂原理的分析，采用不同的加药方式设计实验，最终获得一种最佳的药剂制度，加速煤泥水在浓缩机中的沉降速度，降低溢流浓度，实现洗水闭路循环。

【关键词】煤泥水；絮凝剂；凝聚剂

1 前言

随着环保要求的日益严格，洗煤厂洗水必须实现闭路循环、煤泥水严禁外排。钱家营洗煤厂采用浓缩―压滤工艺来回收系统中的煤泥，由于煤泥水中细颗粒含量高，循环水浓度高，严重影响洗煤正常生产。

2 煤泥水性质

对钱家营洗煤厂浓缩的入料做小筛分试验，结果得出选煤厂的煤泥中极细粒0.5mm的含量为1.28%，灰分为55.03%。由于细粒含量比较多，它们在浓缩过程中依靠自身重力很难沉降，容易造成浓缩溢流中高灰分的细粒煤泥含量增多，这种煤泥粒度结构给煤泥水处理带来了很大的不便。为了使循环水浓度满足正常生产，应添加药剂加速煤泥沉降，以改善煤泥水中颗粒的粒度组成，加速煤泥在浓缩中的沉降速度，降低溢流浓度，达到生产要求。

3 药剂机理

3.1 颗粒凝聚机理

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是他们呈分散状态。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。

3.2 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，在水中充分的伸展，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。这个过程就叫做絮凝，而其中的高分子化合物就叫做絮凝剂。

3.3 复配作用

因煤泥水中极细高灰细泥表面带有负电荷，静电斥力使极细颗粒在水中呈分散稳定状态，很难沉淀，即使加入絮凝剂也不能形成絮团。而无机凝聚剂可以抵消颗粒表面的电量，若只用凝聚剂，微细颗粒在高浓度煤泥水沉降过程中只表现为单颗粒沉降，沉降速度慢，效果差。而有机高分子絮凝剂能通过高分子活性基的架桥作用使固体颗粒形成絮团而加速沉降，故无机凝聚剂与有机高分子絮凝剂配合使用，可大大改善沉降效果。由此可见，凝聚剂和絮凝剂在煤泥水处理中各有优缺点，复合使用不仅降低成本，而且进一步提高煤泥水澄清效果。在二者联合使用的过程中，要注意的问题是：第一，药剂用量，絮凝剂和凝聚剂的用量比不同得出的结果也不同；第二，加药顺序，不同的加药顺序可以得出不同的实验效果。

4 絮凝实验与结果分析

4.1 实验条件

煤泥水从现场浓缩机入料管取样，以1000mL为单位用量筒量取；絮凝剂用自来水配制成质量分数0.10%的溶液，凝聚剂（聚合氯化铝）用自来水配制成质量分数10%的溶液，分别用移液管量取（单位为mL）；量筒中加入药剂后，用手按住量筒上口翻转10次使其混合均匀，观察沉降效果。沉降速度用静置30s后压实层高度间接反映，清水层澄清度用目测，共设计了3组实验。

4.2 实验步骤

（1）只加不同量的絮凝剂，不加凝聚剂，其沉降效果见表2。观察发现，仅能形成大絮团而沉降，但上层水浑浊灰白，这说明絮凝剂仅能对煤泥水中电性较弱的煤粒架桥吸附，而不能对高灰细泥产生作用。加入2mLPAM时沉淀速度慢，加4mL时形成絮团大沉降快，之后随着加入量的增加，沉降效果没有明显改观，而且当加入量到8mL时，沉降速度反而变慢。

表2 不加凝聚剂时，加入不同剂量絮凝剂的沉降效果

加入絮凝剂的量/ml 压缩高度/量筒刻度ml 澄清层情况

2 380 浑浊、灰白

4 280 浑浊、灰白

6 280 浑浊、灰白

8 320 浑浊、灰白

（2）先加不同量的凝聚剂，再加2mL絮凝剂，其沉降效果见表3。观察发现，细泥颗粒与煤粒一起絮凝产生大絮团快速沉淀，上层获得清澈透明澄清水，正如理论分析是两种药剂联合作用的结果。

表3 絮凝剂与凝聚剂联合使用的沉降效果

加入凝聚剂的量/ml 压缩高度/量筒刻度ml 澄清层情况

0.5 160 基本澄清、有少量悬浮微粒

1 90 清澈、透明

2 110 清澈、透明

（3）为了证实两种药剂有先后添加顺序，进行了下面实验：先加2mL絮凝剂剂，再加1mL凝聚剂，结果与第1组实验一样，上层水浑浊、灰白。说明必须先加凝聚剂剂，再加絮凝剂才能达到预期的效果。

4.3 实验结论

先加入1mL质量分数10%的凝聚剂，充分混合，再加入2mL质量分数0.10%的絮凝剂充分混合，能迅速形成大絮团，快速沉降，上层水清澈透明，这是最佳的加药制度。也验证了凝聚剂先中和颗粒表面电性，压缩颗粒表面双电层，然后絮凝剂顺利架桥形成絮团沉降。

5 现场改进及应用效果

（1）钱家营洗煤厂增加1套凝聚剂制备、添加系统。2.5m3的搅拌桶，2台变频管道泵给两台浓缩机加药，通过控制电机频率来调节流量。添加点选在絮凝剂加药点前15m处。

（2）絮凝剂改为多点加药。浓缩机中心入料槽内侧焊接3个加药点，每个点间隔0.5m，这是为了使物料与药剂充分混合，为完全絮凝创造条件。

（3）现场改造后，煤泥水系统运行正常，浓缩机溢流水彻底变清，完全能够适应原煤煤质的变化，再没有发生过由于洗水浓度高而影响生产的情况。

参考文献：

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