不同絮凝劑對細粒煤泥水沉降的影響

高興富, 馬鵬飛

（西山煤電屯蘭礦選煤廠,山西 太原 030200）

引 言

煤泥水沉降處理是選煤廠生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵重要環(huán)節(jié),不但影響選煤廠的正常生產(chǎn),而且關(guān)系到選煤廠的經(jīng)濟社會效益。煤泥水主要是在原煤洗選時產(chǎn)生的,具有較好的穩(wěn)定性,靜置時基本不會自然沉降,較難處理。煤泥水的成分組成很復(fù)雜,屬于多分散體系,不同選煤廠產(chǎn)生的煤泥大不一樣。不同煤質(zhì)的煤礦產(chǎn)生的煤泥水也具有不同的特點,如煤泥水中懸浮物濃度和煤泥粒度大小分布也不相同。為了加快煤泥水的沉降速度,保證選煤廠正常生產(chǎn),盡可能回收煤炭資源,節(jié)能降耗,減小洗水濃度,實現(xiàn)洗水良好閉路循環(huán),現(xiàn)對屯蘭礦選煤廠煤泥水的沉降進行研究。通過添加不同的絮凝劑,考察煤泥水沉降的規(guī)律。

細粒礦物的特性是顆粒質(zhì)量小、比表面積大、分散較困難,因此,細粒礦物在沉降時需要添加絮凝劑,進行選擇性絮凝,從而加快沉降速度,減少濃縮池溢流有用礦物的損失量,提高濃縮池和過濾機的工作效率。陳忠杰等［1］對細煤泥水進行了沉降研究。結(jié)果表明,相對分子質(zhì)量為1.2×107的PAM和CaCl2配合使用時,煤泥水沉降效果最好。朱書全［2］等,對煤泥水進行了絮凝研究。研究結(jié)果表明,采用接枝共聚反應(yīng)合成了陽離子改性淀粉高分子絮凝劑,較好地改善了微細粒沉降效果與壓濾效果,使煤泥濃縮沉降的溢流濃度達到2.0g/L,底流壓濾的濾餅水分質(zhì)量分數(shù)20.0%～25.0%,濾液質(zhì)量濃度低于10.0g/L。焦小淼［3］等對某煤泥水進行試驗研究,研究表明,使用PAM作為絮凝劑效果較好,當PAM用量為175g/t時,質(zhì)量濃度為40g/L的細粒煤泥水煤泥絮凝體的含水率為35.65%最低；PAM藥劑量在150g/t～200g/t時,適合脫水。田全志［4］等對微細粒煤泥進行研究發(fā)現(xiàn),絮凝浮選較常規(guī)浮選可顯著提高浮選速率,縮短浮選時間；PAM可以明顯降低捕收劑用量,隨著PAM用量增加,絮團中夾帶的高灰細泥增加,精煤灰分也隨之增加。李東穎等［5］針對不同選煤廠產(chǎn)生的煤泥水進行了絮凝沉降研究。結(jié)果表明,按照PAM與干煤泥質(zhì)量比為1∶10 000加入PAM效果最好。郭艷華等［6］對某氧化銅浸出液進行了研究。結(jié)果表明,改性絮凝劑GH－6C可大大加速礦漿沉降,當GH－6C配制質(zhì)量分數(shù)為0.1%、用量為0.067g/L時,沉降效果較好。張去非［7］對某鐵尾礦進行了研究。結(jié)果表明,使用PMP尾礦的沉降效果最好。由此可見,選擇絮凝在煤泥水上的應(yīng)用較為重要。

目前,應(yīng)用于煤泥水上的絮凝劑種類并不多,常見的有PAM、PAM和CaCl2配合、PAM與CaO配合、陽離子改性淀粉等。為了尋找價格便宜、煤泥水沉降效果好、綠色環(huán)保的高效絮凝劑,本實驗進行了絮凝劑種類、攪拌速度對沉降的影響、絮凝劑相對分子質(zhì)量、絮凝劑用量等研究,為今后其他煤泥水沉降的研究提供借鑒指導(dǎo)。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

取屯蘭礦選煤廠～0.008mm的細粒煤泥作為試驗樣品,試驗用煤泥水為,灰分質(zhì)量分數(shù)46.58%,質(zhì)量濃度為38g/L。

1.2 實驗試劑

主要試劑為PAM（聚丙烯酰胺）、RC－2（改性淀粉）、GH－6（改性聚丙烯酰胺）、PAM＋CaO,并將試劑配制成不同濃度。實驗用試劑PAM、PAM＋CaO、GH－4來自山東淄博晨虹化工有限公司；RC－2（改性淀粉）來自湖南株洲化工有限公司。

1.3 實驗方法

取500mL的量筒若干個,加入配制好的細粒煤泥水,再加入不同種類的絮凝劑,每隔30s記錄沉降高度,使用制圖軟件繪制沉降高度和時間的關(guān)系圖,根據(jù)試驗結(jié)果確定最佳絮凝劑種類,再進行不同濃度的絮凝劑試驗種類,攪拌速度、絮凝劑相對分子質(zhì)量、絮凝劑用量等試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 絮凝劑種類試驗

2.1.1 PAM對煤泥水沉降的影響

PAM又叫聚丙烯酰胺,是選煤廠常用的絮凝劑,主要用于選煤廠煤泥水的沉降。使用PAM作絮凝劑進行沉降試驗,結(jié)果見圖1。

圖1 添加PAM煤泥水沉降試驗結(jié)果

由圖1可看出,沉降30s時,沉降高度16.0cm,沉降60s時,沉降高度19.5cm。

由此可知,使用PAM作絮凝劑可以加速煤泥水的沉降,但是加速效果不太明顯。

2.1.2 RC－2對煤泥水沉降的影響

RC－2是改性淀粉,屬于高分子有機物,使用RC－2作絮凝劑,煤泥水沉降試驗結(jié)果見圖2。

由圖2可看出,沉降90s時,沉降高度為24cm。因此,使用RC－2作絮凝劑可明顯改善煤泥水的沉降。

2.1.3 GH－6對煤泥水沉降的影響

GH－6是一種改性高分子聚丙烯酰胺,常用于有色金屬的沉降。使用GH－6作絮凝劑煤泥水沉降試驗結(jié)果見圖3。

圖2 添加RC－2煤泥水沉降試驗結(jié)果

圖3 添加GH－6煤泥水沉降試驗結(jié)果

由圖3可看出,GH－6作為煤泥水沉降的絮凝劑并未明顯改善其沉降情況。

2.1.4 PAM＋CaO對煤泥水沉降的影響

選煤廠常常添加PAM＋CaO絮凝劑進行加速煤泥水沉降,沉降試驗結(jié)果見圖4。

圖4 添加PAM＋CaO煤泥水沉降試驗結(jié)果

由圖4可看出,加入PAM＋CaO比添加單一的PAM效果要好,但是仍沒有添加RC－2效果好。因此,最終確定使用RC－2作為該細粒煤泥水沉降的絮凝劑。

2.2 攪拌強度對煤泥水沉降的影響

煤泥水沉降過程中影響沉降效果的一個重要因素是攪拌強度,當攪拌強度過低時,絮凝劑不能與煤泥水充分作用,起不到絮凝作用。為了尋找適宜的攪拌強度,進行了不同攪拌強度下煤泥水的沉降試驗,結(jié)果見第25頁圖5。

由圖5可看出,當攪拌強度為400r/min時,煤泥水的沉降效果較好。因此,適宜煤泥水沉降的攪拌強度為400r/min。

圖5 不同攪拌強度對煤泥水沉降試驗結(jié)果

2.3 RC－2相對分子質(zhì)量對煤泥水沉降的影響

分別取不同相對分子質(zhì)量的RC－2作為絮凝劑進行沉降試驗,RC－2相對分子質(zhì)量分別為61 418、62 424、63 026、64 026,沉降試驗結(jié)果見圖6。

圖6 不同RC－2相對分子質(zhì)量對煤泥水沉降試驗結(jié)果

由圖6可看出,當RC－2相對分子質(zhì)量為63 026時,可以明顯加快礦漿沉降速度。

2.4 RC－2用量對煤泥水沉降的影響

絮凝劑的用量決定大分子物質(zhì)在固體顆粒上的架橋幾率,用量過少時絮凝作用不夠完全。為了確定RC－2的最佳用量,分別取 RC－2用量5、10、15、20g/L,進行沉降試驗,結(jié)果見圖7。

由圖7可看出,當RC－2用量為15g/L時,煤泥水沉降效果較好。因此,確定適宜的RC－2用量為15g/L。

3 結(jié)論

圖7 不同RC－2用量對煤泥水沉降試驗結(jié)果

1）煤泥水中加入絮凝劑,利用高分子絮凝劑的吸附作用吸附煤泥水中懸浮小微粒,使得懸浮小微粒變大,形成大絮團,而加快小微粒沉降速度。絮凝劑種類試驗結(jié)果表明,改性絮凝劑RC－2可加快礦漿沉降速度。

2）攪拌強度為400r/min、RC－2的相對分子質(zhì)量為63 026、用量為15g/L時,煤泥水具有良好的沉降效果。

3）RC－2利用其強大的相對分子質(zhì)量吸附煤泥水中懸浮顆粒,使顆粒逐漸變大,形成粗大絮凝體而沉降,從而加快沉降速度。與常規(guī)絮凝劑相比,用量小、價格便宜,有較好的發(fā)展前景。

參考文獻：

［1］ 陳忠杰,閔凡飛,朱金波,等.高泥化煤泥水絮凝沉降試驗研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù),2010,38（9）：117－120.

［2］ 朱書全,降林華,鄒立壯.微細粒煤泥水用絮凝劑的合成與應(yīng)用［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,38（4）：534－539.

［3］ 焦小淼,黃志蘋,謝勇,等.聚丙烯酰胺對煤泥絮凝體脫水性能的影響［J］.山東工業(yè)技術(shù),2015,10（5）：45－46.

［4］ 田全志,邢耀文,張義,等.浮選中煤絮凝浮選試驗研究［J］.煤炭技術(shù),2015,34（12）：265－267.

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［6］ 郭艷華,戴惠新,楊俊龍.不同絮凝劑對高泥氧化銅浸出液沉降的影響［J］.過程工程學(xué)報,2013（10）：812－816.

［7］ 張去非.金嶺鐵礦選礦廠尾礦絮凝沉降的研究［J］.礦冶工程,2007,27（2）：25－29.