复合助滤剂在煤泥压滤中的研究与应用

李晓强， 任建宾， 张东利

(1. 华阳新材料科技集团有限公司，山西 阳泉 045000 2.河南省东矿亿电子科技有限公司，河南 安阳 456400)

引 言

当压滤入料中微细煤粒含量多时，压滤过程中常出现滤布堵塞、透气性差、压滤时间长、滤饼水分高等问题。通过向压滤机前的搅拌桶煤浆中添加助滤剂的方法可以缩短压滤时间、降低滤饼水分、提高压滤效果[1-3]。用于煤泥压滤的助滤剂主要有4类：无机盐类助滤剂、高分子絮凝剂类助滤剂、表面活性剂类助滤剂和固体颗粒型助滤剂。在生产实践中发现，使用单一类型助滤剂时压滤效果一般，而组合使用不同类型的助滤剂，综合各类助滤剂的优势，可更好地缩短压滤时间和降低滤饼水分[4-7]。

本文在充分研究新景矿洗煤厂煤泥水性质的基础上，进行了凝聚剂和絮凝剂复配制作助滤剂的试验研究，并应用于煤泥的工业压滤作业。

1 煤泥水性质研究

压滤机入料煤泥水中<0.045 mm粒级物料占46.55%，灰分为48.49%，这些煤泥粒度细、灰分高、黏性大，难于沉降和压滤。煤泥水质量浓度为380.91 g/L，处于压滤设备要求的入料浓度范围(350 g/L～550 g/L)内。煤泥水的表面电位为-42.355 mV，电位较高，导致颗粒与颗粒之间的斥力较大，难以聚集成大颗粒。煤泥水的pH值为7.87，为弱碱性水质，说明煤泥水带有一定的负电荷。煤泥水中钙离子和镁离子的质量浓度分别为166.79 mg/L和208.12 mg/L，含量较高。水的总硬度为1 273.47 mg/L，永久硬度为1 127.3 mg/L(以CaCO3计)，说明该煤泥水的硬度高。矿化度(含盐量)较低，为2 547 mg/L。

2 复合助滤剂的助滤试验研究

根据煤泥水性质的试验数据可知，压滤机入料煤泥中存在一定量的微细颗粒和粗颗粒。以黏土矿物为主的微细颗粒压滤时采用无机电解质作为助滤剂效果好，而对于煤泥粗颗粒，压滤时采用有机絮凝剂作为助滤剂效果较好。同时，该煤泥水中钙离子和镁离子浓度较高，硬度较大，但矿化度较低。煤泥水的pH值为7.87，为弱碱性。根据经验，向煤泥水中添加钠盐(如NaCl)而不选用钙盐(镁盐)和铝盐也可以取得较好的沉降效果和压滤效果。因为钠盐在溶液中会电离出Na+，与矿粒表面电荷相抵消，起到压缩矿粒表面双电层的作用，最终使矿粒间斥力减小后凝聚成团，容易沉降澄清和过滤。而阴离子聚丙烯酰胺(APAM)在煤泥水中电离生成阳离子Na+和阴离子-COO-基团。Na+可以中和煤泥水中煤泥颗粒表面所带负电荷，而-COO-基团的电负性既有助于分子的展开，又有利于架桥作用的产生。因此，本文考虑将氯化钠与阴离子聚丙烯酰胺进行复配生产复合助滤剂。

2.1 实验室研究

取定量煤泥水置于量筒中，用注射器量取配制成一定浓度的氯化钠溶液和阴离子聚丙烯酰胺溶液加入煤泥水中。将煤泥水与助滤剂充分搅拌混合后倒入布氏漏斗中进行真空过滤并计时。当漏斗下方10 s内无滤液滴出时，终止过滤，并记录过滤时间，测定滤饼水分。

1) 氯化钠助滤剂试验结果

将氯化钠配制成质量分数为5%的溶液加入压滤机入料煤泥水中进行过滤试验，试验结果如图1所示。当不添加助滤剂时，过滤时间为1 578 s，滤饼水分为33.6%。随着氯化钠助滤剂用量的增加，过滤时间减少，滤饼水分降低。说明氯化钠的助滤效果明显。

图1 氯化钠助滤剂的助滤效果

2) 阴离子聚丙烯酰胺助滤剂试验结果

将不同相对分子质量的阴离子聚丙烯酰胺分别加入煤泥水中进行过滤试验，考察过滤时间和滤饼水分与阴离子聚丙烯酰胺相对分子质量的关系。阴离子聚丙烯酰胺的相对分子质量分别为800万、1 000万、1 200万、1 600万，添加量均为60 g/m3。阴离子聚丙烯酰胺配制成质量分数为0.1%的溶液。试验结果见图2。

图2 不同相对分子质量聚丙烯酰胺的助滤效果

实验结果表明，随着阴离子聚丙烯酰胺相对分子质量的增加，过滤时间减少，滤饼水分增加。阴离子聚丙烯酰胺作为助滤剂能提高过滤速度，且相对分子质量越大提高过滤速度的效果越明显。但阴离子聚丙烯酰胺会提高滤饼的水分，相对分子质量越大滤饼的水分也越高。因此在对煤泥水进行助滤时要选择相对分子质量适中的阴离子聚丙烯酰胺。

根据试验结果，本文选择相对分子质量为1 000万的阴离子聚丙烯酰胺作为助滤剂进行过滤试验。试验结果见图3。随着阴离子聚丙烯酰胺用量的增加，过滤时间不断减少，滤饼水分先减少后增加。在用量为60 g/m3时滤饼水分最低为31.4%，过滤时间为1 458 s，比空白试验的过滤时间和滤饼水分均有较大幅度降低。

图3 相对分子质量为1 000万的阴离子聚丙烯酰胺的助滤效果

3) 复合助滤剂的试验研究

将氯化钠和相对分子质量为1 000万的阴离子聚丙烯酰胺按比例混合，并制成质量分数为0.3%的溶液，溶液用量为200 g/m3，研究复合助滤剂的助滤效果。试验结果如图4。当阴离子聚丙烯酰胺与氯化钠的配合比例为35∶65时，滤饼水分最低，而过滤时间较短。所以，认为此时的配比最佳。

图4 复合助滤剂配比试验结果

2.2 工业试验研究

将配比w(APAM)∶w(NaCl)=35∶65的复合助滤剂以0.3%的浓度配制成溶液，进行了助滤剂的工业压滤试验。试验结果见第140页表1。工业压滤试验结果表明，该助滤剂能适应本矿煤质变化的实际情况，泥饼脱落正常，不粘滤布、堵滤布网眼现象出现，且出水较不加药前更加纯净。压滤时间明显缩短，加药后的压滤时间比加药前平均缩短了360 s左右。添加助滤剂前的滤饼平均水分为26.0%，添加助滤剂后的滤饼平均水分为24.0%，滤饼水分平均降低了2.0%。

表1 工业压滤试验结果

3 结论

1) 通过深入研究压滤机入料煤泥水的性质，确定了将氯化钠与相对分子质量为1 000万的阴离子聚丙烯酰胺进行复配生产复合助滤剂的技术路线。当w(APAM)∶w(NaCl)=35∶65，滤饼水分最低，过滤时间也较短，此时的配比最佳。

2) 工业压滤助滤试验结果表明，该助滤剂能适应本矿煤质变化的实际情况，加药后比加药前的压滤时间平均缩短了360 s左右，滤饼水分平均降低了2.0%。