一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，適用于選煤廠煤泥水處理。首先測定煤泥水濃度，調整煤泥水的pH值至合理范圍；在煤泥水中添加陽離子疏水表面活性劑，然后對煤泥水進行混合處理，使煤泥顆粒表面充分被表面疏水活性劑疏水化，進而形成疏水聚團；預處理好的煤泥水自然沉降，檢測澄清水固體顆粒濃度，若澄清水濃度>1g/L，則添加陰離子絮凝劑，直到澄清水濃度<1g/L。本處理方法可以實現選煤廠清水洗煤，有利于煤泥的后續壓濾脫水處理，提高煤泥回收率及循環水利用率，避免煤泥水外排及礦區污染，方法簡便，易于實施。
【專利說明】一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于選煤廠煤泥水沉降澄清的方法，特別是適用于高泥化難沉降煤泥水的沉降澄清。
【背景技術】
[0002]選煤廠高泥化煤泥水難沉降澄清的主要原因:(I)機械采煤程度增加，導致煤泥水中細粒級煤泥顆粒含量大，細顆粒質量小，在煤泥懸浮體系中分散性高；(2)原煤煤質變差，導致煤泥水中粘土礦物含量高，粘土礦物具有穩定的分散性，且極易泥化成微細顆粒，大大增加了煤泥水的沉降難度；(3)煤泥顆粒表面荷負電，粒間的靜電斥力使煤泥水體系處于穩定的分散狀態；(4)煤泥顆粒多為親水顆粒，顆粒表面易形成水化膜，顆粒接觸時粒間存在水化斥力及位阻效應，即便消除了顆粒表面的電負性，顆粒仍然會處于穩定的分散狀態；(5)細泥在循環水中循環、積聚，致使循環水粘度及濃度升高，加大煤泥水沉降難度。
[0003]目前，選煤廠的煤泥水澄清處理主要是通過添加以無機鹽為主的凝聚劑和聚丙烯酰胺為主的絮凝劑來進行煤泥水的混凝沉降澄清處理，實現選煤廠煤泥水的閉路循環。這種傳統的煤泥水澄清處理工藝方法，往往存在以下幾方面的缺點:(I)需要添加凝聚劑和絮凝劑，工藝復雜，且藥劑消耗大；(2)煤泥水處理成本高，大量藥劑同煤泥作用后排出系統而不能重復使用，導致煤泥水處理成本高；(3)經過高分子絮凝劑處理后的煤泥粘度急劇增大，為后續脫水壓濾帶來極大的困難。
[0004]本發明從煤泥水中煤泥顆粒帶負電的特點出發，提出通過添加陽離子季銨鹽類表面疏水活性劑，通過靜電引力作用在荷負電荷的煤泥顆粒表面吸附，對顆粒表面進行疏水改性，同時中和顆粒表面負電荷，弱化、破解顆粒表面水化膜，顆粒被疏水化后在疏水引力作用下形成疏水聚團，加速煤泥水的沉降，從而實現煤泥水凈化處理的目的，具有較好的適用性，并為煤泥水后續的脫水作業帶來諸多便利。
【發明內容】
[0005]本發明是為了克服選煤廠煤泥水沉降澄清處理現有技術的不足，提供了一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法。
[0006]本發明所采用的技術方案是:
[0007]在不同pH值的條件下進行等藥劑用量的煤泥水疏水聚團沉降試驗，建立初始沉降速度及澄清水濃度與PH值的函數關系，進而確定季銨鹽作用的最佳pH范圍，選煤廠可以通過調節PH來達到調節煤泥水沉降效率的目的；在不同藥劑用量條件下進行煤泥水疏水聚團沉降試驗，建立初始沉降速度及澄清水濃度與藥劑用量的函數關系，選煤廠可以根據生產需要通過藥劑用量的調節來達到調整煤泥水沉降效率的目的。使用絮凝劑陰離子聚丙烯酰胺是由于其生產工藝簡單，成本低，可以通過“吸附架橋”及“網捕”作用使微細煤泥顆粒形成較大的絮團，進而提高煤泥水沉降效率。
[0008]由于高泥化煤泥水具有粒度細、粘土礦物含量高、顆粒表面電負性強及顆粒表面易形成水化膜等特點，導致體系中顆粒與顆粒之間存在水化斥力、位阻效應以及負電顆粒間產生的靜電斥力，使得整個煤泥水體系處于穩定的分散狀態，難以沉降。添加陽離子季銨鹽類表面疏水活性劑，可以通過靜電引力作用在負電顆粒表面吸附，對顆粒進行表面疏水改性，同時中和顆粒表面負電荷，弱化、破解水化膜，疏水化后的顆粒在水中因疏水引力作用形成疏水聚團，從而實現煤泥水疏水聚團沉降。
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0010]1、減少藥劑種類，簡化煤泥水處理工藝。由于高泥化煤泥水具有粒度細、粘土礦物含量高、顆粒表面電負性強及顆粒表面易形成水化膜等特點，導致體系中顆粒與顆粒之間存在水化斥力、位阻效應以及負電顆粒間產生的靜電斥力，使得整個煤泥水體系處于穩定的分散狀態。本發明充分利用顆粒本身荷電特性及陽離子季銨鹽類表面疏水活性劑的作用特性，即藥劑分子可以通過靜電引力作用在煤泥顆粒表面吸附，中和顆粒表面負電荷，弱化、破解顆粒表面水化膜，進而使顆粒表面疏水化，疏水顆粒在疏水作用力下形成疏水聚團加速顆粒的沉降，不需要添加凝聚劑，少量添加或不添加絮凝劑，減少了藥劑的使用種類，降低了生產成本，簡化了煤泥水處理工藝。
[0011]2、有利于后續煤泥的過濾脫水。采用煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，相比于常規絮凝沉降或混凝沉降，降低了沉降處理后煤泥的粘度，對后續煤泥的過濾脫水十分有利。
[0012]3、節能環保，實現煤泥水的綠色沉降澄清。本發明減少甚至避免絮凝劑的使用，減少了資源消耗；不使用凝聚劑，消除了使用凝聚劑帶來的煤泥灰分升高及生產設備受腐蝕的缺點。
【具體實施方式】
[0013]本發明一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，通過添加陽離子季銨鹽類表面活性劑對煤泥水體系中顆粒表面進行疏水改性，中和顆粒表面負電荷，弱化、破解水化膜，使煤泥顆粒形成疏水聚團的沉降澄清方法。
[0014]具體實施如下:
[0015]1、首先，采用烘干法測得煤泥水濃度。
[0016]2、調節煤泥水pH值。通過試驗建立沉降速度及澄清水濃度與pH值的函數關系，然后通過添加PH調整劑如HCl或NaOH溶液調節煤泥水pH值，為了保證表面活性劑的最佳PH作用范圍及循環水的質量要求，應調節煤泥水pH值至偏堿性(8?9)。
[0017]3、確定季銨鹽類表面疏水活性劑的藥劑用量。通過煤泥水疏水聚團沉降試驗建立煤泥水初始沉降速度及澄清水濃度與藥劑用量的函數關系，根據具體煤泥水性質及澄清水質量要求，調整藥劑用量來進行煤泥水的沉降澄清。
[0018]4、測定煤泥水澄清水濃度。若澄清水濃度>lg/L時，則添加陰離子聚丙烯酰胺，使澄清水濃度不大于lg/L即可。
[0019]其工作原理:“吸附電中和”、破解水化膜及疏水締合。煤泥顆粒表面荷負電，季銨鹽類表面活性劑屬于陽離子型表面活性劑，可以通過靜電引力作用吸附在負電顆粒表面，對顆粒表面進行疏水改性，中和部分顆粒表面負電荷，降低了顆粒表面電負性，使得粒間靜電斥力減小，顆粒與顆粒更容易接近聚集；煤泥水中微細顆粒通常都為親水顆粒，顆粒表面易形成水化膜產生位阻效應，通過添加表面活性劑使顆粒表面疏水化，可以弱化甚至破解顆粒表面水化膜，進而消除粒間的位阻效應，疏水顆粒由于疏水引力作用在水中相互接觸發生疏水締合，形成疏水聚團。形成疏水聚團使煤泥水體系中沉降顆粒粒徑增大，根據Stokes沉降公式知，顆粒沉降速度與顆粒的直徑平方呈正比例關系，粒徑越大，沉降速度也越大；此外，對于疏水性礦粒，表面極性弱，固體表面對水分子的引力小，礦粒自由沉降的速度變大，從而實現煤泥水微細顆粒快速沉降。
[0020]實施例一:
[0021]試驗用煤泥水取自淮南礦區某動力煤選煤廠濃縮入料，煤泥水濃度為10g/L，pH為8.7。實施例具體步驟如下:
[0022]1、由于煤泥水pH = 8.6，在試驗的合理范圍內，不用調節；
[0023]2、選用季銨鹽十八烷基三甲基氯化銨(1831)作為表面疏水活性劑，用去離子水將其配制成質量分數為0.5%的水溶液使用；
[0024]3、量取500ml攪拌均勻的煤泥水置入100ml的大燒杯中，用已配置好的1831水溶液向燒杯中添加干煤泥量為2000g/t的1831，立即用電子攪拌器在750r/min的攪拌速度下攪拌lOmin，然后置于500ml量筒自然沉降20分鐘，記錄澄清界面的下降距離，并在沉降1min時取上清液做透光率試驗；
[0025]4、試驗得出，煤泥水初始沉降速度為3.71cm/min,上清液透光率達到37%。
[0026]實施例二:
[0027]試驗用煤泥水取自淮南礦區某動力煤選煤廠濃縮入料，煤泥水濃度為26g/L，煤泥水pH為8.6。實施例具體步驟如下:
[0028]1、由于煤泥水pH = 8.6，在試驗的合理范圍內，不用調節；
[0029]2、選用藥劑為季銨鹽類表面疏水活性劑十八烷基三甲基氯化銨(1831)及絮凝劑陰離子聚丙烯酰胺(APAM)，分別用去離子水配制成質量分數為0.5%及0.1 %的水溶液使用；
[0030]3、量取500ml攪拌均勻的煤泥水置入100ml的大燒杯中，同時添加一定藥劑用量的1831與APAM，立即用電子攪拌器在750r/min的攪拌速度下攪拌lOmin，然后置于500ml量筒自然沉降20分鐘，記錄澄清界面的下降距離，并在沉降1min時取上清液做透光率試驗;
[0031]4、試驗得出:當添加干煤泥量為2000g/t的1831及100g/t的APAM時，煤泥水初始沉降速度為4.53cm/min，上清液透光率達到73 %，滿足選煤廠循環水質量要求；當添加干煤泥量為2000g/t的1831及150g/t的APAM時，煤泥水初始沉降速度為7.44cm/min，上清液透光率達到90%，滿足選煤廠循環水質量要求。
【權利要求】
1.就是一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，其特征是按如下步驟進行的: a、采用烘干法測定煤泥水濃度； b、調節煤泥水pH值至合理范圍； C、根據試驗確定所應添加的陽離子疏水表面活性劑用量向煤泥水添加陽離子疏水表面活性劑，并進行充分混合，使煤泥顆粒表面疏水化，在疏水作用下凝聚形成疏水聚團，進而實現煤泥水疏水聚團沉降； d、檢測澄清水濃度，若澄清水澄清水濃度>lg/L，則添加少量陰離子絮凝劑，直到澄清水濃度<lg/L即可。
2.根據權利要求1所述一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，其特征在于:煤泥水PH調整劑為HCl或NaOH溶液，為了確保陽離子疏水表面活性劑作用煤泥水的最佳沉降pH范圍及循環水的質量要求，應調節煤泥水PH值至偏堿性(8?9)，添加地點選擇濃縮機前水流急促有利于強力混合的地點。
3.根據權利要求1所述一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，其特征在于:添加的陽離子表面疏水活性劑為季銨鹽類表面活性劑。
4.根據權利要求1所述一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，其特征在于:添加陽離子疏水表面活性劑后要通過機械攪拌以一定的攪拌強度對煤泥水進行充分混合處理，使藥劑分子與煤泥顆粒表面充分接觸，進而充分對煤泥進行疏水改性，提高聚團效果。
5.根據權利要求1所述一種煤泥水疏水聚團沉降澄清的方法，其特征在于:所添加的陰離子絮凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺，添加地點選擇濃縮機前水流急促有利于強力混合的地點。
【文檔編號】C02F1/52GK104261538SQ201410522968
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】陳軍, 閔凡飛, 劉令云, 彭陳亮, 劉春福, 杜佳 申請人:安徽理工大學