CN115921279A - 一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法，首先分别配制质量分数为0.1%的阴离子聚丙烯酰胺溶液和质量分数为1%的聚合氯化铝溶液；将阴离子聚丙烯酰胺溶液和聚合氯化铝溶液联合用于煤矸石粉悬液沉降。本发明利用阴离子聚丙烯氨酰胺和聚合氯化铝提高了高含固率煤矸石粉悬液的沉降速度，缩短了沉降时间，有利于解决煤矸石粉充填带来的污水难处理问题，有助于推进煤矸石的无害化处理，提高企业生产效率和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于煤矿污染物处理领域，具体涉及一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法。
背景技术
煤炭开采不可避免地形成大范围的地下采空区，从而导致地表开裂、沉降塌陷，边坡失稳等环境安全问题。煤炭开采及选煤厂洗选过程中产生煤矸石，约占煤炭产量的10～15％，煤矸石地表堆积形成矸石山，不仅占用大量土地，而且煤矸石中存在的重金属元素及有毒有害物质对周围环境造成严重污染。充填采煤技术以其能够有效处理地表矸石山，对采空区进行回填，控制岩层移动，防止地表沉降塌陷，因地制宜推进绿色矿山建设，保护生态环境等优势，已在大量煤矿山进行推广应用。随着煤炭开采深度的增加，充填料浆的管道输送距离也逐渐延长，粗粒径的煤矸石在管道输送过程中易造成堵管，具有安全隐患。为确保煤矸石长距离输送的顺利进行，需将煤矸石破碎成煤矸石粉。然而，煤矸石破碎过程中极易产生粒径为-20μm以下的微细颗粒，这些颗粒悬浮在充填料浆的泌出水中难以沉降，带来严重的污水处理问题，影响矿山生产效率。目前，关于煤矸石粉悬液的絮凝沉降存在技术空白。此外，采用常规絮凝剂对煤矸石粉悬液的絮凝沉降效果较差，沉降速度较低，处理后上清液中仍含有部分微细煤矸石粉颗粒，含固率较高，澄清度较差，无法满足生产要求。
发明内容
为了处理含有煤矸石粉的污水，本发明提供了一种能够降低高含固率煤矸石粉悬液中含固量的方法，具体方案为：
一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法，包括下列步骤：
S1：称取阴离子聚丙烯酰胺，放入盛有水的烧杯中，配制质量浓度为0.1％的阴离子聚丙烯酰胺溶液；
S2：称取聚合氯化铝，放入盛有水的烧杯中，配制质量浓度为1％的聚合氯化铝溶液；
S3：向煤矸石粉悬液中加入所述的阴离子聚丙烯酰胺溶液；
S4：向煤矸石粉悬液中加入所述的聚合氯化铝溶液；
S5：搅拌后静置。
进一步，所述阴离子聚丙烯酰胺的相对分子量为800万～1500万。
进一步，在步骤S3中，所述阴离子聚丙烯酰胺溶液的添加单耗为0.25～1.0kg/t。
进一步，在步骤S4中，所述聚合氯化铝溶液的添加单耗为8～48kg/t。
进一步，在步骤S4中，所述聚合氯化铝溶液的添加单耗为8～16kg/t。
与现有技术相比，本发明提供的一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法的有益效果是：
本发明利用阴离子聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的共同作用，加速了煤矸石粉悬液中微细颗粒的絮凝沉降，提高了煤矸石粉悬液的沉降速度，并缩短了沉降时间，能够有效提高煤矸石粉悬液的处理能力，弥补了煤矸石粉悬液沉降领域的技术空缺；有利于解决煤矸石充填带来的污水难处理问题，提高水资源利用率；有助于推进煤矸石的无害化处理，实现绿色矿山的发展需求，提高企业生产效率和经济效益。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细阐述；应当明确，以下所述具体实施例仅用于说明本发明，并不用来限定本发明的范围。
取煤矸石粉悬液样品，进行测量，其含固率为11900ppm；煤矸石粉悬液的颗粒粒度分布如表1所示，其中颗粒粒度为-20μm(小于20μm)的颗粒占比为99.42％。
表1煤矸石粉悬液中颗粒的粒径分布
实施例1
采用以下方法对煤矸石粉悬液样品进行处理：
S1：称取相对分子量为800万的阴离子聚丙烯酰胺，放入盛有水的容器中，试验容器采用500ml烧杯；以40～50r/min的速度搅拌40min，使阴离子聚丙烯酰胺充分溶于水中，配制质量浓度为0.1％的阴离子聚丙烯酰胺溶液；
S2：称取聚合氯化铝，放入盛有水的烧杯中，待聚合氯化铝充分溶于水中，配制质量浓度为1％的聚合氯化铝溶液；
S3：将18个盛有煤矸石粉悬液的容器均分为3组，容器采用500ml烧杯；向每组容器中分别加入单耗为0.25kg/t、0.5kg/t、1.00kg/t的步骤S1中配制的阴离子聚丙烯酰胺溶液，搅拌30s后立即停止；
S4：在同组的容器中分别加入单耗为8、16、24、32、40和48kg/t的步骤S2中制备的聚合氯化铝溶液，搅拌30s后立即停止；
S5：记录沉降时间为0.25、0.5、0.75、1、2、3、4、5、8、12、15和20min时，煤矸石粉悬液固液分界面的高度变化，计算沉降速度。
沉降速度的计算公式为：沉降速度＝固液分界面的高差÷沉降时间差。
实施例1的絮凝沉降结果如表2～表4所示。
表2相对分子量800万的阴离子聚丙稀酰胺(0.25kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表3相对分子量800万的阴离子聚丙稀酰胺(0.50kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表4相对分子量800万的阴离子聚丙稀酰胺(1.00kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
实施例2
与实施例1相比，实施例2的区别在于，在步骤S1中阴离子聚丙烯酰胺的相对分子量为1000万，其他步骤及参数均未做出改变。
实施例2的絮凝沉降结果如表5～表7所示。
表5相对分子量1000万的阴离子聚丙稀酰胺(0.25kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表6相对分子量1000万的阴离子聚丙稀酰胺(0.50kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表7相对分子量1000万的阴离子聚丙稀酰胺(1.00kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
实施例3
与实施例1相比，实施例3的区别在于，在步骤S1中阴离子聚丙烯酰胺的相对分子量为1200万，其他步骤及参数均未做出改变。
实施例3的絮凝沉降结果如表8～表10所示。
表8相对分子量1200万的阴离子聚丙稀酰胺(0.25kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表9相对分子量1200万的阴离子聚丙稀酰胺(0.50kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表10相对分子量1200万的阴离子聚丙稀酰胺(1.00kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
实施例4
与实施例1相比，实施例4的区别在于，在步骤S1中阴离子聚丙烯酰胺的相对分子量为1500万，其他步骤及参数均未做出改变。
实施例4的絮凝沉降结果如表11～表13所示。
表11相对分子量1500万的阴离子聚丙稀酰胺(0.25kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表12相对分子量1500万的阴离子聚丙稀酰胺(0.50kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
表13相对分子量1500万的阴离子聚丙稀酰胺(1.00kg/t)和聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
对比例1
对比例1与实施例1的区别为对比例1仅用阴离子聚丙烯酰胺溶液，省略步骤S4，未添加聚合氯化铝溶液；结果如表14。
表14相对分子量800万的阴离子聚丙稀酰胺对煤矸石粉悬液的沉降效果对比例2
对比例2与实施例2的区别为对比例1仅用阴离子聚丙烯酰胺溶液，省略步骤S4，未添加聚合氯化铝溶液；结果如表15。
表15相对分子量1000万的阴离子聚丙稀酰胺对煤矸石粉悬液的沉降效果对比例3
对比例3与实施例3的区别为对比例1仅用阴离子聚丙烯酰胺溶液，省略步骤S4，未添加聚合氯化铝溶液；结果如表16。
表16相对分子量1200万的阴离子聚丙稀酰胺对煤矸石粉悬液的沉降效果对比例4
对比例4与实施例4的区别为对比例1仅用阴离子聚丙烯酰胺溶液，省略步骤S4，未添加聚合氯化铝溶液；结果如表17。
表17相对分子量1500万的阴离子聚丙稀酰胺对煤矸石粉悬液的沉降效果对比例5
对比例5与对比例1相比仅用聚合氯化铝溶液，省略步骤S4，未添加阴离子聚丙稀酰胺溶液，结果如表18。
表18聚合氯化铝对煤矸石粉悬液的沉降效果
本发明公开的方法，对煤矸石粉悬液进行处理后，可以将上清液的含固量降至200ppm以下，有助于推进煤矸石的无害化处理，实现绿色矿山的发展需求，提高企业生产效率和经济效益。
其中，采用相对分子量800万的阴离子聚丙稀酰胺时，单耗0.25kg/t，与单耗16kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到153ppm的沉降效果。
单耗0.5kg/t，与单耗16kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到161ppm的沉积效果。与单耗24kg/t聚合氯化铝配合，可以实现0.75分钟达到152ppm的沉积效果。
单耗1.0kg/t，与单耗16kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到188ppm的沉积效果。与单耗24kg/t聚合氯化铝配合，可以实现0.75分钟达到164ppm的沉积效果。
采用相对分子量1000万的阴离子聚丙稀酰胺时，单耗0.25kg/t，与单耗8kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到180ppm的沉积效果。
单耗0.5kg/t，与单耗8kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到166ppm的沉积效果。
采用相对分子量1200万的阴离子聚丙稀酰胺时，单耗1.0kg/t，与单耗16kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到158ppm的沉积效果。
采用相对分子量1500万的阴离子聚丙稀酰胺时，单耗0.25kg/t，与单耗16kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到172ppm的沉积效果。
单耗0.5kg/t，与单耗32kg/t聚合氯化铝配合，可以实现1分钟达到114ppm的沉积效果。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，应当明确，对于本技术领域的普通技术人员，依据本发明的技术实质所作的任何简单修改、等同增加与修饰，均仍属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1：称取阴离子聚丙烯酰胺，放入盛有水的烧杯中，配制质量浓度为0.1%的阴离子聚丙烯酰胺溶液；
S2：称取聚合氯化铝，放入盛有水的烧杯中，配制质量浓度为1%的聚合氯化铝溶液；
S3：向煤矸石粉悬液中加入所述的阴离子聚丙烯酰胺溶液；
S4：向煤矸石粉悬液中加入所述的聚合氯化铝溶液；
S5：搅拌后静置。
2.根据权利要求1所述的一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法，其特征在于：所述阴离子聚丙烯酰胺的相对分子量为800万~1500万。
3.根据权利要求1所述的一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法，其特征在于：在步骤S3中，所述阴离子聚丙烯酰胺溶液的添加单耗为0.25~1.0kg/t。
4.根据权利要求1所述的一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法，其特征在于：在步骤S4中，所述聚合氯化铝溶液的添加单耗为8~48kg/t。
5.根据权利要求4所述的一种处理高含固率煤矸石粉悬液的方法，其特征在于：在步骤S4中，所述聚合氯化铝溶液的添加单耗为8~16kg/t。
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