CN105903547A - 一种基于溶液化学特征调控的煤泥泥化抑制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于溶液化学特征调控的煤泥泥化抑制方法。利用无机盐改变煤炭洗选过程中水体溶液化学特征，使煤中粘土泥化和煤泥泥化得到抑制；该方法：将泥化抑制剂随补加水添加入煤炭洗选系统；泥化抑制剂添加点为选煤厂补加水水池；所述的泥化抑制剂为天然石膏、或镁盐类卤片或卤粉、或工业高含盐废水；泥化抑制剂的添加量：保证煤泥水在整个循环过程中电导率不低于1.5×10³μs/cm。在煤炭洗选过程中添加泥化抑制剂，可有效阻止煤中粘土颗粒水化膨胀及分散，效果表现为煤泥泥化过程受阻，煤泥水的沉降性能和煤泥的脱水性能改善。优点：在源头上阻止煤中粘土和煤泥泥化，方法简单易行、效果显著，适用于含膨胀型粘土的煤炭洗选。

Description

一种基于溶液化学特征调控的煤泥泥化抑制方法

技术领域

本发明涉及一种煤泥泥化抑制方法，具体的说是一种煤炭洗选过程中煤中粘土泥化抑制方法。特别适用于易泥化煤炭洗选过程控制，如褐煤、常烟煤等低阶煤入洗。

背景技术

粘土是煤中主要的杂质矿物，其含量最高可占煤中杂质矿物含量的60％以上。煤中常见的粘土类型有高岭石、蒙脱石、伊利石及伊蒙混层等。其中最常见、含量最多的为高岭石。蒙脱石在原煤中含量较少，但是，由于其晶层间作用力为范德华作用能，水分子容易以渗透和离子水化膜的形式进入晶层间，使得晶层膨胀分散成微米级的单元晶层颗粒。这一过程是煤泥泥化的主要原因之一。这些微细颗粒存在不仅造成煤泥水难沉降、煤泥难脱水，也可引发浮选综合油耗高、精煤产品灰分不达标等问题，严重失时甚至影响重介操作。

针对已经分散成微细颗粒的粘土矿物，在煤泥水澄清作业，常通过添加凝聚剂(钙镁盐类或铝铁盐类物质等)和絮凝剂来改善沉降效果；在煤泥脱水单元，需要添加助滤剂来提高脱水效率。研究表明，已经分散的单元晶层，几乎不可能恢复成结合紧密的大粒径粘土颗粒，因此以上措施的效果都不十分有效，并不能根本上解决澄清和脱水问题。

在石油行业，常常采用粘土稳定剂来抑制粘土的膨胀分散，使其保持稳定紧密的晶层结合和较大的粒径。常见的粘土稳定剂包括有机阳离子聚合物、阳离子表面活性剂类、无机聚合物类以及无机盐类。有机阳离子稳定剂在水中电离出的阳离子容易吸附在粘土表面，同时还在粘土表面形成一层聚合物保护膜，阻止粘土颗粒水化，所以有机稳定剂的抑制效果稳定，后续水敏情况较少。无机盐类粘土稳定剂主要作用为阳离子交换吸附和压缩双电层。当溶液环境发生变化，粘土很容易恢复到原来的水敏状态，也即发生水化膨胀和分散。所以无机盐抑制粘土泥化时，溶液环境的控制是关键。

选煤厂煤水混合物中，除粘土颗粒之外，还含有大量有机质煤。加入有机聚合物粘土稳定剂，阳离子基团不可避免的会将粘土和煤颗粒絮凝在一起，从而影响煤泥分选效果。无机盐类物质作为粘土稳定剂，通过改变水体溶液化学性质抑制粘土泥化，所以不会发生无选择性絮凝。对于选煤厂煤水混合体系，影响粘土膨胀分散的溶液化学因素主要有钙镁离子浓度和总离子强度。

在选煤厂生产中，常采用钙镁盐类物质作为凝聚剂来促进煤泥水澄清，加速细颗粒凝聚沉降；其处理对象是煤水体系中已经分散成单元晶层的粘土颗粒，钙镁离子的主要作用机理是压缩双电子层，从而颗粒凝聚。无机盐类物质作为粘土稳定剂，其作用对象为未膨胀分散的粘土颗粒，主要作用机理离子交换吸附，颗粒保持较大粒径。对于选煤厂煤水混合体系，影响粘土膨胀分散的溶液化学因素主要有钙镁离子浓度和总离子强度。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于溶液化学特征调控的煤泥泥化抑制方法，改变水体溶液化学环境，抑制煤中粘土泥化，促进煤泥水澄清、提高煤泥脱水效率。

本发明的目的是这样实现的，步骤如下：

1、将粘土抑制剂添加至选煤厂补加水水池，抑制剂随补加水进入煤炭洗选系统；

2、抑制剂为天然石膏、或镁盐类卤片或卤粉、或工业高含盐废水；

3、抑制剂添加量根据煤泥水实际的电导率确定，保证添加后煤泥水在整个循环过程电导率不低于1.5×10³μs/cm。

有益效果，由于采用了上述方案，选用钙镁离子盐类物质或高浓盐水改变水体溶液环境为高硬度、高矿化度水体。当待洗选的煤进入高硬度、高矿化度水体时，由于离子交换和双电子层压缩原理，煤中粘土能够保持干燥状态时粘土晶层紧密的面-面结合形态，而不膨胀分散成微米级的单元晶层颗粒，这从根本上改善了煤泥水的沉降性能和煤泥的过滤性能。

影响粘土在煤-水体系中泥化过程的溶液化学因素，主要包括总离子强度和钙钠离子浓度比值。水中钙离子和钠离子浓度比值越大，总离子强度越高，粘土泥化抑制效果越好。在选煤厂煤泥水循环中，钙离子浓度不断波动，在某些位置钙离子浓度低于钠离子浓度。在这种情况下，如果总离子强度较低，粘土颗粒很容易继续膨胀分散。为了避免这种情况发生，本发明通过保持水体总离子强度(用电导率指标表征)水平来保证粘土单元晶层紧密的面-面结合状态。

本发明技术方案与现有煤泥水澄清与煤泥脱水技术相比较具有以下优点和特点：

(1)从源头上解决了澄清和脱水问题：传统的处理方法处理对象是已经分散成单元晶层颗粒，本方法是从煤水接触之初阻止粗颗粒剥离成细颗粒，并在整个工艺过程保持较大颗粒状态。

(2)粘土抑制剂来源广泛:本发明选用天然石膏、或镁盐类卤片或卤粉、或工业高含盐废水作为粘土抑制剂，来源广泛，价格低廉，达到已废治废的目的。选煤厂可根据厂区周边状况，因地制宜选择粘土抑制剂。

(3)方法本身简单易行，可操作性强。

本发明技术方案与基于有机粘土抑制剂抑制煤泥泥化技术相比，具有以下优点和特点：

优点：(1)价格低廉，来源广泛：有机粘土抑制剂为化工产品，与无机抑制剂相比，价格较高，也增加了煤泥水澄清和煤泥脱水成本。采用地产天然矿物或工业废弃盐类，价格低廉。(2)使用方法简单，可操作性强：粘土抑制剂直接投加入循环水池，无需预先溶解或预先分散。

具体实施方式

该煤泥泥化抑制方法：步骤如下：

1、将粘土抑制剂添加至选煤厂补加水水池，抑制剂随补加水进入煤炭洗选系统；

2、抑制剂为天然石膏、或镁盐类卤片或卤粉、或工业高含盐废水；

3、抑制剂添加量根据煤泥水实际的电导率确定，保证添加后煤泥水在整个循环过程电导率不低于1.5×10³μs/cm。

实施例：某炼焦煤选煤厂，入洗原煤灰分21％，原煤中蒙脱石含量占总矿物含量的5.2％。采用重选-浮选联合工艺，设计年入洗原煤60万吨。选煤厂所需补加水约为10m³/h。

不采用泥化抑制技术时，由于粘土泥化，系统开车5h后，循环水浓度达22.4g/L，浓缩机底流浓度仅为181g/L，压滤机循环周期为80秒，导致浓缩机中大量煤泥积存，只能停车等待浓缩机中煤泥沉降。

该选煤厂附近有燃煤电厂，产出“浓水”含有大量盐类物质，[Ca²⁺]为218mg/L，[Mg²⁺]为173mg/L，电导率为2.3×10³μs/cm，水量为5m³/h。

将电厂产出“浓水”引至选煤厂补加水池，与原补加水混合后作为系统补加水。补加水池内水体电导率为1.8μs/cm。

沿煤泥水流向分别在精煤磁选尾矿、浮选入料、一段浓缩机溢流及二段浓缩机溢流设置电导率检测点。在开车运行3小时后，每隔1小时检测一次各点水体电导率，持续5小时，发现各点均有电导率低于1.5×10³μs/cm现象。因此在补加水池中持续少量添加卤片，同时检测各点水体电导率，至各点不出现电导率低于1.5×10³μs/cm现象。此时测得补加水水池电导率为2.4×10³μs/cm。此后，卤片添加量保持在补加水池中水体电导率不低于2.4×10³μs/cm水平。

实施该方法后，浓缩机底流浓度超过345g/L，压滤机循环周期为42秒，选煤厂生产可持续稳定运行。

以上所述，仅为本发明在具体实施中采用的具体实施方式，而非对实施方式的限制。任何熟悉本领域的工程技术人员，在本发明的基础上，可以轻易想到变换或变动。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应该包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于溶液化学特征调控的煤泥泥化抑制方法，其特征是：步骤如下：

（1）将粘土抑制剂添加至选煤厂补加水水池，抑制剂随补加水进入煤炭洗选系统；

（2)抑制剂为天然石膏、或镁盐类卤片或卤粉、或工业高含盐废水；

（3）抑制剂添加量根据煤泥水实际的电导率确定，保证添加后煤泥水在整个循环过程电导率不低于1.5×10³μs / cm。