絮凝劑類型變化對煤泥水沉降脫水效果的影響

李紅波

(陽泉煤業集團 新景礦洗煤廠， 山西 陽泉 045000)

煤泥水處理是我國濕法選煤廠的關鍵環節之一，其效果好壞直接影響選煤的其他分選及輔助工藝環節效能的發揮。煤泥水系統是由煤泥顆粒以及多種礦物與水組成的懸浮液，懸浮液的流變性不僅與分散顆粒、分散介質性質有關，還受環境條件的影響，其特性對煤泥水沉降和脫水效果有較大影響[1].煤泥水在實際分離過程中，包括固體顆粒沉降及流體流過濾餅的固液分離，要解決這些問題，需先對煤泥水的性質尤其是流變性進行研究[2-4]. 本文通過添加不同電位性質的絮凝劑，研究絮凝劑電位性質的變化對煤泥水流變性及沉降過濾效果的影響。

1 實驗部分

1.1 煤樣性質

試驗所用煤樣為-0.5 mm的長煙煤，對試驗煤樣進行工業分析，結果見表1.

表1 試驗煤樣工業分析表

1.2 主要試劑與儀器

試驗所用的聚丙烯酰胺均為分析純，購于山東聊城市玖龍環保科技有限公司；試驗用到的主要儀器有：上海平軒科學儀器有限公司生產的黏度計NDJ-9S、法國塞塔拉姆Setaram生產的卡爾維微量熱儀C80、上海菁華科技有限公司生產的721型可見分光光度計HP、上海一恒科技有限公司生產的電熱恒溫鼓風干燥箱DHG-9053A、島津國際貿易(上海)有限公司生產的分析天平AUY120.

1.3 試驗評價指標

濾餅水分是通過差重法計算求得，利用濾餅在進入電熱鼓風干燥箱前后重量的變化表征濾餅水分含量；透射比由紫外分光光度計測得，通過上清液透射比的變化表達懸浮液的沉降特性；沉降速度以一定時間間隔的條件下，記錄絮團下降體積高度來計算，具體參照GB/T 26919-2011《選煤廠煤泥水自然沉降試驗方法》。

2 結果與討論

2.1 APAM對煤泥沉降脫水效果的影響

2.1.1APAM對煤泥懸浮液流變性影響

對添加不同量的陰離子聚丙烯酰胺(APAM)后的煤泥懸浮液進行表觀黏度的測定，其測定結果見圖1.

從圖1可以看出，當APAM添加量較小時，懸浮液的表觀黏度有降低的趨勢，隨著APAM添加量的增加，懸浮液的表觀黏度逐漸增大；當APAM添加量為25 g/t和50 g/t時，懸浮液的表觀黏度均小于未添加APAM的表觀黏度；沉降過程中，繼續增加APAM的添加量，發現懸浮液的表觀黏度值均大于未添加APAM的表觀黏度，且隨著時間的增加逐漸減小。

圖1 不同APAM添加量懸浮液表觀黏度圖

2.1.2APAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響

對不同APAM添加量的煤泥水進行沉降過濾試驗，其測定結果見圖2.

圖2 APAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響圖

從圖2可以看出，APAM添加量為25 g/t時，煤泥水沉降體積較大，上清液透射比值較佳，過濾時間最短且濾餅水分含量最低，煤泥水沉降過濾性質明顯提升；APAM添加量為50 g/t時，沉降速度和上清液透射比達到最大，過濾時間相對較短但濾餅水分含量較高，過濾性質變差；繼續增加APAM的添加量，煤泥沉降速度和上清液透射比迅速減小，過濾時間和濾餅水分明顯增大，煤泥沉降過濾各項性質均變差，沉降效果不理想。

2.2 CPAM對煤泥沉降脫水效果的影響

2.2.1CPAM對煤泥懸浮液流變性影響

同樣試驗條件下，添加不同量的陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)，測定煤泥懸浮液的表觀黏度，試驗結果見圖3.

圖3 不同CPAM添加量懸浮液表觀黏度圖

從圖3可以看出，CPAM添加量為25 g/t時，懸浮液的表觀黏度最低，低于未添加CPAM的表觀黏度，且隨著時間的增加，懸浮液的表觀黏度幾乎不發生明顯得變化；當CPAM添加量為50 g/t時，懸浮液表觀黏度變化趨勢也較平緩，但稍大于未添加CPAM時懸浮液的表觀黏度；繼續增加CPAM添加量，懸浮液的表觀黏度呈逐漸增大的趨勢，隨著時間的增大，表觀黏度有下降趨勢，但其值也均大于未添加CPAM時的表觀黏度。

2.2.2CPAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響

對不同CPAM添加量的煤泥水進行沉降過濾試驗，其測定結果見圖4.

圖4 CPAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響圖

從圖4可以看出，當CPAM添加量為25 g/t時，煤泥過濾沉降效果最佳；繼續增加CPAM的含量，煤泥水沉降過濾特征參數均發生明顯減弱，沉降過濾效果變差。

2.3 PAM對煤泥沉降脫水效果的影響

2.3.1PAM對煤泥懸浮液流變性影響

同樣試驗條件下，添加不同量的非離子聚丙烯酰胺(PAM)，測定煤泥懸浮液的表觀黏度，試驗結果見圖5.

從圖5可以看出，PAM添加量為25 g/t時，煤泥水的表觀黏度最低，隨著PAM添加量的增加，表觀黏度值逐漸增加，但與未添加PAM的表觀黏度值差別不是很大；隨著添加PAM時間的增大，表觀黏度值呈降低趨勢，但整體變化不是很明顯。

圖5 不同PAM添加量懸浮液表觀黏度圖

2.3.2PAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響

不同PAM添加量下煤泥水沉降過濾試驗測定結果見圖6.

圖6 PAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響圖

從圖6可以看出，添加PAM后煤泥水沉降過濾特性均較好，且隨著PAM添加量的增加，煤泥水沉降效果呈逐漸增強的趨勢，過濾效果變差。

2.4 AmPAM對煤泥沉降脫水效果的影響

2.4.1AmPAM對煤泥懸浮液流變性影響

不同兩性離子聚丙烯酰胺(AmPAM)添加量懸浮液表觀黏度圖見圖7.

從圖7可以看出，AmPAM添加量較小時，煤泥水的表觀黏度值較小，隨著AmPAM添加量的增加，煤泥水的表觀黏度逐漸增大；在整個沉降過程中，低AmPAM添加量下，表觀黏度變化幾乎不太明顯，高添加量下，表觀黏度值先迅速降低后趨于平緩，其值最終高于未添加及添加量較小時的表觀黏度值。

2.4.2AmPAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響

不同AmPAM添加量下煤泥水沉降過濾試驗測定結果見圖8.

從圖8可以看出，低AmPAM添加量時，煤泥水沉降過濾特性均較好，隨著AmPAM添加量的增加，其沉降過濾特性明顯變差。

圖7 不同AmPAM添加量懸浮液表觀黏度圖

圖8 AmPAM對煤泥懸浮液沉降過濾的影響圖

3 結 論

1) 添加非離子聚丙烯酰胺，煤泥水表觀黏度值幾乎不發生變化，沉降過濾特性得到明顯改善；添加其他類型的聚丙烯酰胺，少許添加量可改善煤泥水的流變性，沉降過濾效果也較佳，隨著添加量的增加，表觀黏度增加，沉降過濾效果變差。

2) 非離子聚丙烯酰胺，隨著添加量的增加，表觀黏度值變化值很小且過濾特性最佳。

3) 對于陽離子和兩性聚丙烯酰胺，表觀黏度隨著聚丙烯酰胺量的增加逐漸增大，沉降過濾性質逐漸減弱。

4) 陰離子聚丙烯酰胺，當添加量增加時，表觀黏度值介于非離子和陽/兩性離子之間，但過濾特性最差。