不同絮凝剂对细粒煤泥水沉降的影响

高兴富, 马鹏飞

（西山煤电屯兰矿选煤厂,山西 太原 030200）

引 言

煤泥水沉降处理是选煤厂生产中的一个关键重要环节,不但影响选煤厂的正常生产,而且关系到选煤厂的经济社会效益。煤泥水主要是在原煤洗选时产生的,具有较好的稳定性,静置时基本不会自然沉降,较难处理。煤泥水的成分组成很复杂,属于多分散体系,不同选煤厂产生的煤泥大不一样。不同煤质的煤矿产生的煤泥水也具有不同的特点,如煤泥水中悬浮物浓度和煤泥粒度大小分布也不相同。为了加快煤泥水的沉降速度,保证选煤厂正常生产,尽可能回收煤炭资源,节能降耗,减小洗水浓度,实现洗水良好闭路循环,现对屯兰矿选煤厂煤泥水的沉降进行研究。通过添加不同的絮凝剂,考察煤泥水沉降的规律。

细粒矿物的特性是颗粒质量小、比表面积大、分散较困难,因此,细粒矿物在沉降时需要添加絮凝剂,进行选择性絮凝,从而加快沉降速度,减少浓缩池溢流有用矿物的损失量,提高浓缩池和过滤机的工作效率。陈忠杰等［1］对细煤泥水进行了沉降研究。结果表明,相对分子质量为1.2×107的PAM和CaCl2配合使用时,煤泥水沉降效果最好。朱书全［2］等,对煤泥水进行了絮凝研究。研究结果表明,采用接枝共聚反应合成了阳离子改性淀粉高分子絮凝剂,较好地改善了微细粒沉降效果与压滤效果,使煤泥浓缩沉降的溢流浓度达到2.0g/L,底流压滤的滤饼水分质量分数20.0%～25.0%,滤液质量浓度低于10.0g/L。焦小淼［3］等对某煤泥水进行试验研究,研究表明,使用PAM作为絮凝剂效果较好,当PAM用量为175g/t时,质量浓度为40g/L的细粒煤泥水煤泥絮凝体的含水率为35.65%最低；PAM药剂量在150g/t～200g/t时,适合脱水。田全志［4］等对微细粒煤泥进行研究发现,絮凝浮选较常规浮选可显著提高浮选速率,缩短浮选时间；PAM可以明显降低捕收剂用量,随着PAM用量增加,絮团中夹带的高灰细泥增加,精煤灰分也随之增加。李东颖等［5］针对不同选煤厂产生的煤泥水进行了絮凝沉降研究。结果表明,按照PAM与干煤泥质量比为1∶10 000加入PAM效果最好。郭艳华等［6］对某氧化铜浸出液进行了研究。结果表明,改性絮凝剂GH－6C可大大加速矿浆沉降,当GH－6C配制质量分数为0.1%、用量为0.067g/L时,沉降效果较好。张去非［7］对某铁尾矿进行了研究。结果表明,使用PMP尾矿的沉降效果最好。由此可见,选择絮凝在煤泥水上的应用较为重要。

目前,应用于煤泥水上的絮凝剂种类并不多,常见的有PAM、PAM和CaCl2配合、PAM与CaO配合、阳离子改性淀粉等。为了寻找价格便宜、煤泥水沉降效果好、绿色环保的高效絮凝剂,本实验进行了絮凝剂种类、搅拌速度对沉降的影响、絮凝剂相对分子质量、絮凝剂用量等研究,为今后其他煤泥水沉降的研究提供借鉴指导。

1 实验部分

1.1 实验材料

取屯兰矿选煤厂～0.008mm的细粒煤泥作为试验样品,试验用煤泥水为,灰分质量分数46.58%,质量浓度为38g/L。

1.2 实验试剂

主要试剂为PAM（聚丙烯酰胺）、RC－2（改性淀粉）、GH－6（改性聚丙烯酰胺）、PAM＋CaO,并将试剂配制成不同浓度。实验用试剂PAM、PAM＋CaO、GH－4来自山东淄博晨虹化工有限公司；RC－2（改性淀粉）来自湖南株洲化工有限公司。

1.3 实验方法

取500mL的量筒若干个,加入配制好的细粒煤泥水,再加入不同种类的絮凝剂,每隔30s记录沉降高度,使用制图软件绘制沉降高度和时间的关系图,根据试验结果确定最佳絮凝剂种类,再进行不同浓度的絮凝剂试验种类,搅拌速度、絮凝剂相对分子质量、絮凝剂用量等试验。

2 结果与讨论

2.1 絮凝剂种类试验

2.1.1 PAM对煤泥水沉降的影响

PAM又叫聚丙烯酰胺,是选煤厂常用的絮凝剂,主要用于选煤厂煤泥水的沉降。使用PAM作絮凝剂进行沉降试验,结果见图1。

图1 添加PAM煤泥水沉降试验结果

由图1可看出,沉降30s时,沉降高度16.0cm,沉降60s时,沉降高度19.5cm。

由此可知,使用PAM作絮凝剂可以加速煤泥水的沉降,但是加速效果不太明显。

2.1.2 RC－2对煤泥水沉降的影响

RC－2是改性淀粉,属于高分子有机物,使用RC－2作絮凝剂,煤泥水沉降试验结果见图2。

由图2可看出,沉降90s时,沉降高度为24cm。因此,使用RC－2作絮凝剂可明显改善煤泥水的沉降。

2.1.3 GH－6对煤泥水沉降的影响

GH－6是一种改性高分子聚丙烯酰胺,常用于有色金属的沉降。使用GH－6作絮凝剂煤泥水沉降试验结果见图3。

图2 添加RC－2煤泥水沉降试验结果

图3 添加GH－6煤泥水沉降试验结果

由图3可看出,GH－6作为煤泥水沉降的絮凝剂并未明显改善其沉降情况。

2.1.4 PAM＋CaO对煤泥水沉降的影响

选煤厂常常添加PAM＋CaO絮凝剂进行加速煤泥水沉降,沉降试验结果见图4。

图4 添加PAM＋CaO煤泥水沉降试验结果

由图4可看出,加入PAM＋CaO比添加单一的PAM效果要好,但是仍没有添加RC－2效果好。因此,最终确定使用RC－2作为该细粒煤泥水沉降的絮凝剂。

2.2 搅拌强度对煤泥水沉降的影响

煤泥水沉降过程中影响沉降效果的一个重要因素是搅拌强度,当搅拌强度过低时,絮凝剂不能与煤泥水充分作用,起不到絮凝作用。为了寻找适宜的搅拌强度,进行了不同搅拌强度下煤泥水的沉降试验,结果见第25页图5。

由图5可看出,当搅拌强度为400r/min时,煤泥水的沉降效果较好。因此,适宜煤泥水沉降的搅拌强度为400r/min。

图5 不同搅拌强度对煤泥水沉降试验结果

2.3 RC－2相对分子质量对煤泥水沉降的影响

分别取不同相对分子质量的RC－2作为絮凝剂进行沉降试验,RC－2相对分子质量分别为61 418、62 424、63 026、64 026,沉降试验结果见图6。

图6 不同RC－2相对分子质量对煤泥水沉降试验结果

由图6可看出,当RC－2相对分子质量为63 026时,可以明显加快矿浆沉降速度。

2.4 RC－2用量对煤泥水沉降的影响

絮凝剂的用量决定大分子物质在固体颗粒上的架桥几率,用量过少时絮凝作用不够完全。为了确定RC－2的最佳用量,分别取 RC－2用量5、10、15、20g/L,进行沉降试验,结果见图7。

由图7可看出,当RC－2用量为15g/L时,煤泥水沉降效果较好。因此,确定适宜的RC－2用量为15g/L。

3 结论

图7 不同RC－2用量对煤泥水沉降试验结果

1）煤泥水中加入絮凝剂,利用高分子絮凝剂的吸附作用吸附煤泥水中悬浮小微粒,使得悬浮小微粒变大,形成大絮团,而加快小微粒沉降速度。絮凝剂种类试验结果表明,改性絮凝剂RC－2可加快矿浆沉降速度。

2）搅拌强度为400r/min、RC－2的相对分子质量为63 026、用量为15g/L时,煤泥水具有良好的沉降效果。

3）RC－2利用其强大的相对分子质量吸附煤泥水中悬浮颗粒,使颗粒逐渐变大,形成粗大絮凝体而沉降,从而加快沉降速度。与常规絮凝剂相比,用量小、价格便宜,有较好的发展前景。

参考文献：

［1］ 陈忠杰,闵凡飞,朱金波,等.高泥化煤泥水絮凝沉降试验研究［J］.煤炭科学技术,2010,38（9）：117－120.

［2］ 朱书全,降林华,邹立壮.微细粒煤泥水用絮凝剂的合成与应用［J］.中国矿业大学学报,2009,38（4）：534－539.

［3］ 焦小淼,黄志苹,谢勇,等.聚丙烯酰胺对煤泥絮凝体脱水性能的影响［J］.山东工业技术,2015,10（5）：45－46.

［4］ 田全志,邢耀文,张义,等.浮选中煤絮凝浮选试验研究［J］.煤炭技术,2015,34（12）：265－267.

［5］ 李东颖,丁淑芳.煤泥水的絮凝沉降试验研究［J］.华北水利水电学院学报,2009,30（3）：99－102.

［6］ 郭艳华,戴惠新,杨俊龙.不同絮凝剂对高泥氧化铜浸出液沉降的影响［J］.过程工程学报,2013（10）：812－816.

［7］ 张去非.金岭铁矿选矿厂尾矿絮凝沉降的研究［J］.矿冶工程,2007,27（2）：25－29.