CN103466769B - 一种基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法，其特征是：首先针对待测煤泥水，测定其所含的主要矿物成分，根据煤泥水中的主要矿物成分选择所应添加的疏水表面活性剂；通过试验确定所应添加的疏水表面活性剂的用量；再根据试验用量向煤泥水中添加疏水表面活性剂，并充分混合，使煤泥水中煤泥颗粒表面的水化膜破解，煤泥颗粒表面由亲水变为疏水，进而得到煤泥水澄清水。本发明通过破解矿物颗粒表面的水化膜，使煤泥微细颗粒表面疏水聚团，从而达到煤泥聚团沉降澄清的目的，本发明方法简便，易于实施。

Description

一种基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法

技术领域

本发明涉及一种用于选煤厂煤泥水沉降澄清的方法，尤其适用于高泥化难沉降煤泥水，也适用于矿物颗粒表面有水化膜存在的工业废水的处理。

背景技术

选煤厂高泥化煤泥水难沉降澄清的主要原因：一是煤泥水中微细煤泥颗粒表面带有负电荷，颗粒间的静电斥力使煤泥颗粒处于稳定的分散状态；二是煤泥水中的微细颗粒表面的溶剂作用使颗粒表面形成水分子“包围层”，即水化膜，对表面具有亲水性的颗粒表面，即使消除了颗粒表面的电荷，颗粒仍然会处于稳定的分散状态；三是细泥在循环水循环、积聚，导致澄清水浓度、粘度升高。

目前，传统煤泥水的沉降澄清技术理论基础是DLVO理论，不考虑颗粒间的水化作用能，选煤厂的煤泥水澄清处理主要是通过添加以无机盐为主的凝聚剂和聚丙烯酰胺为主的絮凝剂来进行煤泥水的沉降澄清处理，实现选煤厂煤泥水的闭路循环。这种传统的煤泥水澄清处理工艺方法，往往存在以下几方面的缺点：一是需要较大的沉淀面积，一些大型选煤厂往往需要多个直径在45m以上的浓缩机，占地面积大；二是需要添加凝聚剂和絮凝剂，工艺复杂，且药剂消耗大；三是煤泥水处理成本高，大量药剂同煤泥作用后排出系统而不能重复使用，导致煤泥水处理成本高。

近年来，随着煤炭开采机械化水平的不断提高，原煤中矸石量增大，一些矿井原煤矸石含量高达50%，在煤炭洗选过程中产生大量难以沉降处理的高泥化煤泥水，这种煤泥水中高岭土、石英等粘土类矿物含量高，微细粒含量高，处理药剂消耗量大，且澄清水固体含量高，透光率通常低于50%，甚至现有技术进行煤泥水的沉降澄清失效，导致细泥在循环水中循环、积聚，澄清水浓度及粘度升高，同时由于颗粒表面水化作用的存在给煤泥后续的脱水也带来了困难，这种情况不但影响煤炭产品质量，而且影响整个系统正常生产。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种澄清水中固体含量小，且药剂用量少、污染小、成本低的基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法的特点是按如下步骤进行：

a、针对待测煤泥水，测定其所含的主要矿物成分，根据煤泥水中的主要矿物成分选择所应添加的疏水表面活性剂；通过试验确定所应添加的疏水表面活性剂的用量；

b、根据试验确定的所应添加的疏水表面活性剂的用量向煤泥水中添加疏水表面活性剂，并充分混合，使煤泥水中煤泥颗粒表面的水化膜破解，煤泥颗粒表面由亲水变为疏水，进而得到煤泥水澄清水；

c、测定煤泥水澄清水浓度，若煤泥水澄清水浓度值>1g/L，则添加絮凝剂，使煤泥水澄清水浓度不大于1g/L即可。

本发明基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法的特点也在于：

所述步骤a中对于煤泥水中主要矿物成分是采用X-射线衍射法进行测定。

所述疏水表面活性剂为高烷基表面活性剂。

高泥化煤泥水难以沉降澄清和澄清水固体含量高的原因一方面原因是其中含有大量带有负电荷的微细颗粒，颗粒彼此间的静电斥力作用使颗粒处于稳定的分散状态，另一方面是煤泥中矿物颗粒表面水化膜的存在，由于“空间位阻效应”和水化斥力的作用，微细颗粒处于稳定分散状态。本发明方法是针对煤泥水中细颗粒表面存在有水化膜，通过破解煤泥颗粒表面水化膜，使颗粒表面疏水聚团进行煤泥水沉降澄清处理，从而实现煤泥水净化处理的目的，具有较好的经济性和适用性。可以为煤泥水后续的脱水作业带来诸多便利。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明方法减少了煤泥水中高灰细泥在系统中的积聚。煤泥水中的高灰粘土微细矿物表面水化膜的存在使其稳定分散于煤泥水中，在循环水系统中不断积聚，使选煤厂洗水质量下降甚至恶化，本发明可以破解微细颗粒表面的水化膜使其聚团沉降，从而解决细泥在系统中的积聚问题。

2、本发明方法极大地有利于后续煤泥的过滤脱水。微细颗粒表面水化膜中的水分通过过滤往往难以脱除，采用破解微细颗粒表面水化膜实现微细煤泥颗粒疏水聚团沉降可以解决这一问题，而且不存在颗粒间包覆水的现象，颗粒相对处于分散状态，对后续煤泥水的过滤脱水有利。

3、本发明方法药剂用量小，生产成本低。本发明可以有效地减少凝聚剂和絮凝剂用量、甚至不需要使用，可以消除凝聚剂使用带来的煤泥灰分升高及腐蚀生产设备的缺点，减少了药剂的消耗，降低生产成本。

具体实施方式

具体实施中，基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法是按如下步骤进行：

1、针对待测煤泥水，采用X-射线衍射法测定其所含的主要矿物成分，根据煤泥水中的主要矿物成分选择所应添加的疏水表面活性剂，如高烷基表面活性剂；通过试验确定所应添加的疏水表面活性剂的用量；

2、根据试验确定的所应添加的疏水表面活性剂的用量向煤泥水中添加疏水表面活性剂，并充分混合，使煤泥水中煤泥颗粒表面的水化膜破解，煤泥颗粒表面由亲水变为疏水，进而得到煤泥水澄清水；

3、测定煤泥水澄清水浓度，若煤泥水澄清水浓度值>1g/L，则添加絮凝剂，使煤泥水澄清水浓度不大于1g/L即可。

实施例1：

对于煤泥颗粒浓度为43g/L的煤泥水，取煤泥水样品在110℃下烘干得被测样品，对于被测样品利用X-射线衍射进行分析，确定被测样品中的主要矿物成分为：重量百分比含量为21.45%的石英，以及重量百分比含量为15.66%的高岭石；

选择季胺盐作为表面疏水活性剂，选择分子量为1000万的聚丙烯酰胺为絮凝剂，将季胺盐和絮凝剂分别配制成重量百分比浓度为20%和0.1%的水溶液；设定季胺盐用量为每立方米煤泥水20g，絮凝剂用量为每立方米煤泥水6g；

首先向煤泥水中加入作为表面疏水活性剂的季胺盐，充分搅拌混合均匀；再加入作为絮凝剂的聚丙烯酰胺，再次混合均匀后静置沉降，沉降3-5秒后测得煤泥水上清液透光率为92.5%。

实施例2：

在选煤厂的浓缩机入料口处采集煤泥样品，测得煤泥样品的浓度为70g/L，对采集的煤泥样品以110℃下烘干，经X-射线衍射分析，确定煤泥样品中主要矿物成分为：重量百分比含量为18.35%的石英、重量百分比含量为13.76%的高岭石，以及重量百分比含量为3.68%的蒙脱石。

选用十二烷基三甲基氯化胺作为表面疏水活性剂，分子量为1000万的聚丙烯酰胺为絮凝剂，将十二烷基三甲基氯化胺和絮凝剂分别配制成浓度为20%和0.1%的溶液。经试验确定每立方米煤泥水中十二烷基三甲基氯化胺用量为35g，絮凝剂用量为8g。

先向盛有500mL煤泥水的量筒中加入十二烷基三甲基氯化胺，封住量筒口翻转五次后加入絮凝剂，再封住量筒口翻转五次混合均匀后，让煤泥水静置沉降2分钟后，测煤泥水上清液透光率为91%，满足选煤厂循环水质量要求，达到清水选煤目的。

Claims (1)

1.一种基于水化膜破解的煤泥聚团沉降方法，其特征是按如下步骤进行：

a、针对待测煤泥水，测定其所含的主要矿物成分，根据煤泥水中的主要矿物成分选择所应添加的疏水表面活性剂；通过试验确定所应添加的疏水表面活性剂的用量；

b、根据试验确定的所应添加的疏水表面活性剂的用量向煤泥水中添加疏水表面活性剂，并充分混合，使煤泥水中煤泥颗粒表面的水化膜破解，煤泥颗粒表面由亲水变为疏水，进而得到煤泥水澄清水；

c、测定煤泥水澄清水浓度，若煤泥水澄清水浓度值>1g/L，则添加絮凝剂，使煤泥水澄清水浓度不大于1g/L即可；

所述疏水表面活性剂为十二烷基三甲基氯化胺；所述絮凝剂是分子量为1000万的聚丙烯酰胺；

所述步骤a中对于煤泥水中主要矿物成分是采用X-射线衍射法进行测定。