基于抑制蒙脱石水化膨胀的煤泥水处理方法 3页

煤炭工程2013年第11期doi：10．11799／ce201311036基于抑制蒙脱石水化膨胀的煤泥水处理方法王辉锋(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京100083)摘要：文章从抑制蒙脱石水化膨胀的角度出发，以沉降性能作为检测指标，分析了不同电解质对其膨胀水化的抑制作用，发现K溶液能有效抑制蒙脱石水化膨胀，用K溶液配制的煤泥水，其沉降性能大大改善，且所需絮凝剂加入量明显减少。关键词：煤泥；蒙脱石；水化膨胀；沉降中图分类号：TD946．2文献标识码：A文章编号：1671—0959(2013)l1-0108-03CoalSlurryWaterTreatmentMethodBasedonHydrationSwellingControlofMontmorilloniteWANGHui—feng(SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China)Abstract：Fromthehydrationswellingcontrolofmontmorillonite，basedonthesettlingperformanceasthetestindex，thepaperanalyzedthecontrolroleofthedifferentelectrolytetothehydrationswelling．ItwasfoundthattheKsolutioncouldeffectivelycontrolthehydrationswellingofthemoutmorillonite．ThesettlingperformanceofthecoalslurrywaterpreparedwiththeK+solutioncouldbehighlyimprovedandtheadditionoftheflocculantrequiredwouldbeobviouslyreduced．Thepaperalsodiscussedthemethodpossiblyaffectedtothefloatation．Theresultsshowedthatthemethodcouldcausealittleinfluencetothefioatation．Keywords：slime；montmorillonite；hydrationswelling；settlement煤泥水处理是选煤厂至关重要的一个环节。原煤中粘煤泥水沉降打下良好的基础。土矿物的水化膨胀，使得煤泥水形成胶体状态，沉降困难，1试验准备造成选煤厂生产系统不稳定，其中以蒙脱石为代表的极易水化膨胀的粘土矿物表现最为明显。目前国内外针对粘土1)试验煤样：本研究的实际煤样来自铁法能源集团小矿物对煤泥水沉降的影响研究多数集中在水质、pH、6电康煤矿，该矿煤种为长焰煤，煤层中均含有较多的泥岩、位等方面，而且多集中于已经形成胶体分散状态的煤泥水，页岩和大量的油母页岩，煤泥水均呈胶体形式存在，曾被处理方法也多为常规絮凝剂、凝聚剂等，而对于粘土矿物业内称为“永不沉淀的煤泥水”(煤泥水原样放人瓶中可对煤泥水沉降的影响的定量关系研究较少，在沉降处理方保持数月不分层)，其粒度分析见表1。用x射线衍射分析法上对如何能使煤泥水不形成胶体分散状态，能真正抑制法对原煤样品进行矿物种类和含量进行分析，结果显示，粘土矿物膨胀水化、抑制其形成胶体状态方面的研究尚不该原煤中粘土矿物含量为33．5％，粘土矿物中伊蒙混层含多见，能真正用于实际工业生产的研究更为少见。量较高，达到43％，高岭石含量为41％。本文从如何抑制蒙脱石水化膨胀着手，研究不同电解2)蒙脱石：试验所用蒙脱石为化学纯，样品的平均粒质溶液对其膨胀性能的抑制，从而使煤泥水尽可能不形成度为4．78Ixm。胶体状态，使得沉降性能得以改善。提出基于抑制蒙脱石3)药剂：电解质为KC1，CaC1，NaC1，纯度为分析水化膨胀的煤泥水处理新方法，即在选煤厂清水系统中加纯。高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝，纯入K溶液等抑制剂，使得干燥的原煤在入洗时直接接触度为分析纯，其中PAM分为阳离子、阴离子，分子量为K溶液，进而抑制原煤中的粘土矿物的水化膨胀，为后续1000万～1200万。收稿日期：2013—07—17基金项目：国家青年科学基金项目(51204190)作者简介：王辉锋(1978一)，男，河南荥阳人，中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院博士后，一直从事煤泥水沉降和压滤方面研究。108\n2013年第11期煤炭工程表1煤泥湿法筛分试验结果溶液的最佳浓度为20g／L。3)从沉降效果看，这三种溶液的确有效抑制了蒙脱石的膨胀，但总体沉降时间过长，均超过15min，相比较直接加絮凝剂，沉降时间略长，因此，实际生产中对上层悬浮液可能还需加入少量絮凝剂。由于KC1溶液对其沉降效果最好，且考虑到CaC1：溶液可能会使现场管路和设备结水垢，因此，后续试验均选用KC1溶液作为蒙脱石抑制剂。2．3不同药剂的沉降试验对比取干燥的蒙脱石2．5g，分别用水、10L的KC1溶液置于250mL量筒中，选用阳离子PAM、阴离子PAM和聚合2沉降试验氯化铝进行加药沉降试验。药剂配比浓度为1％o。2．1粒度对比试验为了清楚表达各种药剂及其加入量的效果，本试验用取干燥的蒙脱石2．5g，分别为加用水、KC1溶液溶解，沉降5min后的絮团体积高度和固定点处溶液的透光率表示之后使用LS—C(1)激光粒度仪进行粒度检测。结果发现，其沉降效果。结果见表3、表4。由试验结果可知：水溶蒙脱石的平均粒度为4．78m，而KC1溶液溶解的蒙脱表3药剂种类和用量对水配蒙脱石的沉降5min效果对比石平均粒度为23．58m。这说明KC1溶液有效的抑制了蒙脱石的膨胀和水化。2．2不同电解质溶液对蒙脱石单独静沉降试验取干燥的蒙脱石2．5g，分别为加用水、KC1溶液、CaC1：溶液、NaC1溶液在250mL量筒中做静沉降试验，根据上清液透光率和沉积物高度来分析其沉降特性，试验结果见表2。从上述试验结果可知：表2不同电解质溶液对蒙脱石单独沉降数据表注：表中的数据为(透光率I絮团高度)，下同。表4药剂种类和用量对KCI溶液配蒙脱石沉降$min效果对比药剂种类—_——篁1)单独加PAM，无论是阳离子还是阴离子，对水溶蒙脱石沉降效果均很差，加药量从lmL至20mL均无明显沉降。但对KC1溶解的蒙脱石则效果明显，阴离子PAM只1)蒙脱石遇水后，部分沉降于底部，但悬浮液仍很浑需要0．5mL即可达到最佳沉降效果，阳离子PAM只需要浊，形成膨胀乳状液，静置45min基本无分层。用KC1、lmL，这均比水溶蒙脱石药剂用量大大减少。NaCI和CaC1三种溶液配蒙脱石后，沉降效果均有改善，2)聚合铝与阴离子配合使用对水溶蒙脱石略有效果，但差别较大，其中，以10L的KC1溶液对其沉降效果最但最佳加入量为20mL，加入量过大，聚合铝与阳离子配合好，5g／L的NaC1对其沉降效果最差。对水溶蒙脱石沉降效果不明显。但两者配合对KC1溶解的2)从上清液最终透光率上看，同等浓度下KC1溶液对蒙脱石效果很明显，只需要加人0．2mL就可达到效果最佳，其沉降效果最好，CaC1溶液次之，NaC1溶液对其沉降效果其中聚合铝的加入量为1mL。最差。KC1溶液和CaC1溶液的最佳浓度为l0L，而NaC13)用KC1溶解后的蒙脱石具备极好的沉降性能，阴离】09\n煤炭工程2013年第11期子PAM对其沉降效果优于阳离子PAM，在与聚合铝配合方KCI溶液进行配比，置于250mL量筒中进行沉降试验，分面也是如此。为加药和不加药两种情况，药剂选用阴离子PAM和聚合2．4现场原煤加水沉降与加KC1溶液沉降试验对比铝。试验结果见表5、表6。取现场原煤磨碎后，取2．5g，分别用水和l0g／L的表5水配原煤和KCI溶液配原煤自然沉降效果对比分析以上数据发现：参考文献：1)原煤在KC1溶液中的自然沉降效果优于在水中，但1，1]J]总体沉降时问还是较长，约需要15min以上，且上清液透[1]张明青，刘炯天，何伟，等．煤泥水絮凝处理中絮凝体光率不高，仅达到60．5％，这说明KC1溶液对原煤中的蒙的分形特征[J]．环境科学研究，2009，22(8)：956～960．脱石有一定的抑制作用，但原煤中成分复杂，仍有少量微[2]刘炯天，张明青，曾艳．不同类型黏土对煤泥水中颗粒细颗粒悬浮，这部分不是KC1溶液能够抑制的，例如少量分散行为的影响[J]．中国矿业大学学报，2010，39(1)：微细的高岭石。59～63．2)KC1溶液配制后的原煤在药剂加入量方面优势明[3]XUZheng—he，LIUJian—jun，CHOUNGJW，eta1．显，只需要加入0．5mL的阴离子PAM和1mL聚合铝，其Electrokineticstudyofclayinteractionswithcoalinflotation沉降效果就比水溶原煤加入20mL药剂好，上清液的透光率[J]．InternationalJournalofMineralProccessing，2003，68达到85．6％，完全可用于洗煤循环水。(1／4)：183～196．张明青，刘炯天，单爱琴，等．煤泥水中ca在黏土矿物3对浮选的影响表面的作用[J]．煤炭学报，2005，30(5)：637～641．后续试验以许厂矿煤泥、东滩矿煤泥、小康矿煤泥为李秋华，舒毅．二塘选煤厂煤泥水处理中絮凝剂的合理研究对象，经过单元浮选试验对比，发现以KC1溶液作为应用[J]．贵州工业大学学报(自然科学版)，2003，32选煤介质与水对比，结果差别不大，不会对煤泥浮选造成(4)：13～16．负面影响。并通过分布释放试验进行了验证。王世民．杨立．关于02#煤种难洗问题的研究[J]．山西焦煤科技，2005，2：4～6．4结论温雪峰，李昌平，关嘉华，等．浮选尾煤煤泥水特性及沉降药剂的选择性研究[J]．煤炭工程，2004，(2)：55～1)用KC1溶液进行洗煤可以有效抑制煤中蒙脱石的嘭57．胀和水化，进而可以为后续的煤泥水沉降打下良好的基础，盖春燕．高泥化煤泥水特性与处理工艺研究[D]．太原：后续絮凝剂的加入量也急剧减少，仅为现有煤泥水加药量太原理工大学，2006．的2．5％，甚至更少，而且阴、阳离子PAM均适用。郭崇涛，周国亮，朱谦，等．I临涣选煤厂煤泥过滤性能2)该研究是针对纯蒙脱石，以抑制其水化膨胀为目的试验研究[J]．煤炭加工与利用，2006，(3)：14—16．的，有条件的考虑了经济成本，得出结论，KC1溶液的配张明青，刘炯天，刘汉湖，等．水质硬度对煤泥水中煤和比浓度最佳为10异／L，实际生产中，根据各地煤中粘土矿物蒙脱石颗粒分散行为的影响[J]．中国矿业大学学报，含量及性质需进行进一步试验研究。2009，(1)：114～118．3)该研究针对长焰煤进行研究，对于其他煤种以及煤张明青，刘炯天，王永田．水质硬度对煤泥水中煤和高岭本身对K的吸附未作考虑，对cl一对系统可能造成的影响石颗粒分散行为的影响[J]．煤炭学报，2008，(9)：也未作考虑，这一部分需要进一步研究。1058～1063．(责任编辑杨蛟洋)110