絮凝剂类型变化对煤泥水沉降脱水效果的影响

李红波

(阳泉煤业集团 新景矿洗煤厂， 山西 阳泉 045000)

煤泥水处理是我国湿法选煤厂的关键环节之一，其效果好坏直接影响选煤的其他分选及辅助工艺环节效能的发挥。煤泥水系统是由煤泥颗粒以及多种矿物与水组成的悬浮液，悬浮液的流变性不仅与分散颗粒、分散介质性质有关，还受环境条件的影响，其特性对煤泥水沉降和脱水效果有较大影响[1].煤泥水在实际分离过程中，包括固体颗粒沉降及流体流过滤饼的固液分离，要解决这些问题，需先对煤泥水的性质尤其是流变性进行研究[2-4]. 本文通过添加不同电位性质的絮凝剂，研究絮凝剂电位性质的变化对煤泥水流变性及沉降过滤效果的影响。

1 实验部分

1.1 煤样性质

试验所用煤样为-0.5 mm的长烟煤，对试验煤样进行工业分析，结果见表1.

表1 试验煤样工业分析表

1.2 主要试剂与仪器

试验所用的聚丙烯酰胺均为分析纯，购于山东聊城市玖龙环保科技有限公司；试验用到的主要仪器有：上海平轩科学仪器有限公司生产的黏度计NDJ-9S、法国塞塔拉姆Setaram生产的卡尔维微量热仪C80、上海菁华科技有限公司生产的721型可见分光光度计HP、上海一恒科技有限公司生产的电热恒温鼓风干燥箱DHG-9053A、岛津国际贸易(上海)有限公司生产的分析天平AUY120.

1.3 试验评价指标

滤饼水分是通过差重法计算求得，利用滤饼在进入电热鼓风干燥箱前后重量的变化表征滤饼水分含量；透射比由紫外分光光度计测得，通过上清液透射比的变化表达悬浮液的沉降特性；沉降速度以一定时间间隔的条件下，记录絮团下降体积高度来计算，具体参照GB/T 26919-2011《选煤厂煤泥水自然沉降试验方法》。

2 结果与讨论

2.1 APAM对煤泥沉降脱水效果的影响

2.1.1APAM对煤泥悬浮液流变性影响

对添加不同量的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)后的煤泥悬浮液进行表观黏度的测定，其测定结果见图1.

从图1可以看出，当APAM添加量较小时，悬浮液的表观黏度有降低的趋势，随着APAM添加量的增加，悬浮液的表观黏度逐渐增大；当APAM添加量为25 g/t和50 g/t时，悬浮液的表观黏度均小于未添加APAM的表观黏度；沉降过程中，继续增加APAM的添加量，发现悬浮液的表观黏度值均大于未添加APAM的表观黏度，且随着时间的增加逐渐减小。

图1 不同APAM添加量悬浮液表观黏度图

2.1.2APAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响

对不同APAM添加量的煤泥水进行沉降过滤试验，其测定结果见图2.

图2 APAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响图

从图2可以看出，APAM添加量为25 g/t时，煤泥水沉降体积较大，上清液透射比值较佳，过滤时间最短且滤饼水分含量最低，煤泥水沉降过滤性质明显提升；APAM添加量为50 g/t时，沉降速度和上清液透射比达到最大，过滤时间相对较短但滤饼水分含量较高，过滤性质变差；继续增加APAM的添加量，煤泥沉降速度和上清液透射比迅速减小，过滤时间和滤饼水分明显增大，煤泥沉降过滤各项性质均变差，沉降效果不理想。

2.2 CPAM对煤泥沉降脱水效果的影响

2.2.1CPAM对煤泥悬浮液流变性影响

同样试验条件下，添加不同量的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，测定煤泥悬浮液的表观黏度，试验结果见图3.

图3 不同CPAM添加量悬浮液表观黏度图

从图3可以看出，CPAM添加量为25 g/t时，悬浮液的表观黏度最低，低于未添加CPAM的表观黏度，且随着时间的增加，悬浮液的表观黏度几乎不发生明显得变化；当CPAM添加量为50 g/t时，悬浮液表观黏度变化趋势也较平缓，但稍大于未添加CPAM时悬浮液的表观黏度；继续增加CPAM添加量，悬浮液的表观黏度呈逐渐增大的趋势，随着时间的增大，表观黏度有下降趋势，但其值也均大于未添加CPAM时的表观黏度。

2.2.2CPAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响

对不同CPAM添加量的煤泥水进行沉降过滤试验，其测定结果见图4.

图4 CPAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响图

从图4可以看出，当CPAM添加量为25 g/t时，煤泥过滤沉降效果最佳；继续增加CPAM的含量，煤泥水沉降过滤特征参数均发生明显减弱，沉降过滤效果变差。

2.3 PAM对煤泥沉降脱水效果的影响

2.3.1PAM对煤泥悬浮液流变性影响

同样试验条件下，添加不同量的非离子聚丙烯酰胺(PAM)，测定煤泥悬浮液的表观黏度，试验结果见图5.

从图5可以看出，PAM添加量为25 g/t时，煤泥水的表观黏度最低，随着PAM添加量的增加，表观黏度值逐渐增加，但与未添加PAM的表观黏度值差别不是很大；随着添加PAM时间的增大，表观黏度值呈降低趋势，但整体变化不是很明显。

图5 不同PAM添加量悬浮液表观黏度图

2.3.2PAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响

不同PAM添加量下煤泥水沉降过滤试验测定结果见图6.

图6 PAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响图

从图6可以看出，添加PAM后煤泥水沉降过滤特性均较好，且随着PAM添加量的增加，煤泥水沉降效果呈逐渐增强的趋势，过滤效果变差。

2.4 AmPAM对煤泥沉降脱水效果的影响

2.4.1AmPAM对煤泥悬浮液流变性影响

不同两性离子聚丙烯酰胺(AmPAM)添加量悬浮液表观黏度图见图7.

从图7可以看出，AmPAM添加量较小时，煤泥水的表观黏度值较小，随着AmPAM添加量的增加，煤泥水的表观黏度逐渐增大；在整个沉降过程中，低AmPAM添加量下，表观黏度变化几乎不太明显，高添加量下，表观黏度值先迅速降低后趋于平缓，其值最终高于未添加及添加量较小时的表观黏度值。

2.4.2AmPAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响

不同AmPAM添加量下煤泥水沉降过滤试验测定结果见图8.

从图8可以看出，低AmPAM添加量时，煤泥水沉降过滤特性均较好，随着AmPAM添加量的增加，其沉降过滤特性明显变差。

图7 不同AmPAM添加量悬浮液表观黏度图

图8 AmPAM对煤泥悬浮液沉降过滤的影响图

3 结 论

1) 添加非离子聚丙烯酰胺，煤泥水表观黏度值几乎不发生变化，沉降过滤特性得到明显改善；添加其他类型的聚丙烯酰胺，少许添加量可改善煤泥水的流变性，沉降过滤效果也较佳，随着添加量的增加，表观黏度增加，沉降过滤效果变差。

2) 非离子聚丙烯酰胺，随着添加量的增加，表观黏度值变化值很小且过滤特性最佳。

3) 对于阳离子和两性聚丙烯酰胺，表观黏度随着聚丙烯酰胺量的增加逐渐增大，沉降过滤性质逐渐减弱。

4) 阴离子聚丙烯酰胺，当添加量增加时，表观黏度值介于非离子和阳/两性离子之间，但过滤特性最差。