阴离子型聚丙烯酰胺在絮凝沉降实验中的应用

发布日期:2015-05-15 18:08:48
邵新煤矿洗煤厂煤泥水设计年洗煤能力30万t,洗煤 工艺为“跳汰+浮选”。该洗煤厂洗选本矿生产的 K21原煤和K6原煤,煤泥水处理工艺为“浓缩+压 滤”。浮选机尾矿进入NS-12型耙式浓缩机,并加 人聚丙烯酰胺浓缩沉淀。浓缩机溢流作为洗煤循 环水,浓缩机底流经XMZ340/1500型厢式压滤机 压滤回收泥煤。该煤泥水处理系统自运行以来,一 直使用非离子型聚丙烯酰胺处理煤泥水,不仅药剂 成本高,而且洗煤循环水介质浓度大,影响洗煤质 量。为此,针对煤泥水特性,选择阴离子型聚丙烯 酰胺进行絮凝沉降实验,并与非离子型聚丙烯酰胺 的絮凝沉降实验相比较,确定了适合该厂煤泥水特 性的絮凝剂
 
1聚丙烯酿胺的絮凝作用原理
 
1.1阴离子型聚丙烯酰胺的絮凝作用原理
 
污水中悬浮物表面的动电位是悬浮物阻聚的 原因。在悬浮物表面带正电荷的污水中加人阴离 子型聚丙烯酰胺,由于其分子链中含有一定量的极 性基,能吸附水中悬浮的固体粒子,并能使悬浮的 固体粒子通过电中和,使粒子间架桥形成大的絮凝 物而起到絮凝作用。阴离子型聚丙烯酰胺广泛用 于钢铁厂废水、冶金废水及洗煤废水等污水处理 工艺。
 
1.2非离子型聚丙烯酰胺的絮凝作用原理
 
非离子型聚丙烯酰胺不含离子基团,但由于其 分子链中的酰胺基与许多物质作用,如黏土、纤维素等能产生氢键,吸附水中悬浮的固体粒子,使粒子间 形成大的絮凝物而起到絮凝作用。非离子型聚丙烯 酰胺能够加速悬浮液中的粒子沉降,有非常明显的 加快污水澄清、促进过滤等效果,广泛用于造纸废 水、印染废水等工业废水及市政污水的处理工艺,尤 其当污水呈酸性时,采用本产品最为适宜。
 
2配制聚丙烯酿胺试剂
 
2.1配制阴离子型聚丙烯酰胺试剂
 
1)称量阴离子型聚丙烯酰胺(干粉)1 g,用样
 
品袋装好;
 
2)用量杯量取清洁的自来水500 mL;
 
3)将样品袋中的阴离子型聚丙烯酰胺放入量 杯中,配制2%的阴离子型聚丙烯酰胺试剂,用玻璃 棒搅拌40 min后备用。
 
2.2配制非离子型聚丙烯酿胺试剂
 
1)在NS-12型耙式浓缩机的药剂搅拌桶中放 入清水1 130 L;
 
2)向药剂搅拌桶中加人非离子型聚丙烯酰胺 (胶体)50 kg,配制44. 25%的非离子型聚丙烯酰胺
 
试剂;
 
3)启动药剂搅拌桶的搅拌器,搅拌1. 5 h后 备用。
 
3聚丙烯酰胺的絮凝沉降实验
 
用容量10 L的胶桶,从浮选机尾矿箱处取煤泥 水1桶备用。
 
3.1阴离子型聚丙烯酰胺的絮凝沉降实验
 
1)用1#量筒量取5〇〇 mL煤泥水;
 
2)量取阴离子型聚丙烯酰胺试剂2 mL;
 
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o o o o o
 
0 5 0 5 0 3 2 2 1 1
 
350
 
3)将量取的阴离子型聚丙烯酰胺试剂倒人盛 有500 mL煤泥水的1#量筒中,将瓶口密封,反复倒 置若干次,使试剂与煤泥水充分混合;
 
4)静置1#量筒,使煤泥水中的悬浮物自由沉 降,其自由沉降曲线见图1。
 
(51 s, 350 mL)
 
01020304050
 
时间/s
 
图1阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂沉降实验曲线
 
从静置沉降开始计时,量筒内的煤泥絮团沉降 至量筒下部稳定为止,沉降时间51 s,量筒下部煤泥 量150 mL,上部清水量350 rnL。观察量筒上部清 水,水质清洁透明,清水表面悬浮物极少。
 
3.2非离子型聚丙烯酰胺絮凝沉降实验
 
1)用2#量筒量取500 mL煤泥水;
 
2)量取非离子型聚丙烯酰胺试剂2 mL;
 
3)将量取的非离子型聚丙烯酰胺试剂倒入盛 有500 mL煤泥水的2#量筒中,将瓶口密封,反复倒 置若干次,使试剂与煤泥水充分混合;
 
4)静置2#量筒,使煤泥水中的悬浮物自由沉 降,其自由沉降曲线见图2。
 
从静置沉降开始计时,量筒内的煤泥絮团沉降 至量筒下部稳定为止,沉降时间86 s,量筒下部煤泥 量150 mL,上部清水量350 mU观察量筒上部清 水,水质清洁透明,清水表面悬浮物较多。
 
絮凝沉降实验数据分析 4.1絮凝沉降速度
 
1)阴离子型聚丙烯酰胺的絮凝沉降速度:
 
a.清水量仏=500-150 = 350 mL;
 
b.沉降时间^=51 s;
 
c?沉降速度=认々丨二6.86 mL/s。
 
2)非离子型聚丙烯酰胺絮凝沉降速度:
 
a.清水量 <?2 =500-150 = 350 mL;
 
b.沉降时间《2=86 s;
 
c.沉降速度 w2=〇2/t2=4_07 mL/s0 4.2絮凝药剂费用
 
阴离子型聚丙烯酰胺价格为18 000元/t,其溶 液浓度为2%;非离子型聚丙烯酰胺价格3 000元/t, 其溶液浓度为44.25%。日消耗聚丙烯酰胺溶液为 3 000 L,按 350 d 计算。
 
1)阴离子型聚丙烯酰胺费用:
 
a.阴离子型聚丙烯酰胺试剂的浓度为2%c,即 0.002 g/mL;
 
b.日消耗药剂量 3 000 L/d x 1 000 mL/L x 0.002 g/mL = 6 kg/d;
 
c.年药剂费用(6 kg/dx350 d + 1 000 kg/t)x 18 000 元/t=3.78 万元。
 
2)非离子型聚丙烯酰胺费用:
 
a.非离子型聚丙烯酰胺试剂的浓度为44.25%c, SP 0.044 25 g/mL;
 
b.日消耗药剂量 3 000 L/d xl 000 mL/L x 0.044 25 g/mL =132.75 kg/d;
 
c.年药剂费用U32.75 kg/dx350 d+1 000 kg/t)x 3 000 元/t= 13.94 万元。
 
5阴离子型聚丙烯酰胺在洗选厂的应用
 
在邵新煤矿洗煤厂的煤泥水处理工艺中,以前 选用非离子型聚丙烯酰胺作污水悬浮物处理的絮凝 剂,不仅药剂耗量大,而且污水处理效果差,洗煤厂 耙式浓缩机液面常常覆盖一层煤泥,严重影响洗煤 质量指标。2010年3月,该厂选用了阴离子型聚丙 烯酰胺作为煤泥水处理的絮凝剂,从使用的情况看, 该药剂的絮凝沉淀效果好,有效地提高了洗煤厂的 洗水质量。同时,选用阴离子型聚丙烯酰胺处理煤 泥水的药剂耗量大幅降低,年节省药剂费用10万余 元。非离子型聚丙烯酰胺和阴离子型聚丙烯酰胺消 耗情况统计结果见表1 ~ 2。
 
(下转第51页)
 
不够,钻孔开口距巷道底板没有高差,增加钻孔排煤 粉煤渣的难度;三是巷道掘进坡度掌控不好,有积水, 既影响员工按规范操作,又使钻机冷却水排不出去。 处理方法是进行巷道改造,安装临时排水设备。
 
2)钻进过程中,钻孔开口位置是关键,一般应 开在煤层顶板与煤层交界面或顶板内距煤层0.2 m 左右位置,然后顺煤层倾角向下钻进,在钻杆重力作 用下,能够保证在煤层内钻进。
 
3)每个钻孔平均排出煤粉煤渣量约3 t,必须及 时组织人员清理并运出巷道,以保持巷道全风压风 流畅通。
 
4)起钻时要特别注意操作,防止因钻机夹具失 效、钻孔排粉暂停、操作不当等造成钻杆卡死、丢失 等事故发生。
 
5)中风压煤层本层钻进的防尘问题是一个重 要问题,必须采取有效的防尘措施,及时清除煤粉, 冲洗巷道。
 
4.3效果
 
中风压钻进深160 m的钻孔成功率为98% ,而低 风压钻进深1〇〇 m以上的钻孔成功率仅为11. 97%, 中风压钻孔成功率提高了 8倍,平均钻孔深度提高了 2.07倍。中风压钻孔孔径为94 mm,低风压钻孔孔 径为65 mm,中风压钻孔孔径是后者的1.5倍,抽、 排半径相应增大,更加有利于煤层瓦斯的释放。中 风压钻进平均每2个小班施工成功1个160 m的钻 孔,低风压钻进无法施工成功1个160 m钻孔。中 风压钻进施工技术解决了本煤层下向钻孔施工难 题,大大提高了瓦斯治理速度。
 
中风压钻进试验发现,钻孔深度增加会导致钻 孔终孔点与设计相比漂移程度较大(经机巷实测,单 孔最大漂移量为8 m),会在深孔段出现瓦斯治理空 白带,这在以后的工作中将引进钻孔定位技术和钻 孔测孔技术加以解决。
 
S结语
 
1)能较好较快地满足瓦斯治理的要求。中风 压钻孔钻进技术不但能解决采煤工作面区域瓦斯治 理问题,同时能够满足斜长150 m的工作面机巷区 域瓦斯治理的要求,整个3602W2段工作面达到安全 采煤需要的时间减少了 8.5个月,治理瓦斯安全、快 捷,大大提高了瓦斯治理的效果,缩短了瓦斯治理的 时间,使矿井生产部署更趋合理。
 
2)经济效益明显。3602W2段工作面开采面积 7.63万m2,采用中风压本层钻孔钻进技术,需要施 工本层钻孔钻尺3. 7万m,直接成本约270万元。 采用原有工艺,必须施工掘进条带穿层钻孔和工作 面本层钻孔相结合才能彻底治理瓦斯,低风压本层 钻孔钻尺4.1万m,穿层钻孔钻尺3.9万m,直接成 本约607. 8万元。中风压本层钻孔钻进技术少打钻 尺4. 3万m,节约直接成本337. 8万元。
 
3)中风压钻进工艺目前也存在一些问题,如钻 孔终孔点漂移、深孔段出现瓦斯治理空白带、煤尘太 大、钻杆易丢失等,需要继续加大技术创新,引进钻 孔定位技术、测孔技术、气渣分离技术、钻孔捕捞技 术等加以解决。
 
(责任编辑:李琴)
 
CC CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC CCCCCCCe-g-geg-CGCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
 
(上接第48页)
 
表1 2010年7—12月非离子型聚丙烯酰胺消耗情况统计
 
月份7月8月9月10月11月12月合计
 
消耗量/t3.984. 124.003.783.854.0823.81
 
费用/万元1.191.241.201.131.161.227.14
 
注:包括废水处理站耗量。
 
表2 2011年月阴离子型聚丙烯酰胺消耗情况统计
 
月份4月5月6月7月8月9月合计
 
消耗量/t0.300.290.310.300.320.311.83
 
费用/万元0.540.520.560.540.580.563.30
 
注:包括废水处理站耗量。
 
6结语
 
在选择聚丙烯酰胺絮凝剂处理污水中的悬浮物
 
时,要根据污水的pH值、悬浮颗粒是否带有电荷等 因素,选用相应型号的聚丙烯酰胺,以达到最佳的絮 凝沉降效果。从絮凝沉降实验可知,使用阴离子型 聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝沉降速度为6.86 miys,量 筒上部清水清洁透明,液面悬浮物极少;使用非离子 型聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝沉降速度为4.07 mL/s, 量筒上部清水清洁但液面悬浮物较多。邵新煤矿洗 煤厂使用阴离子型聚丙嫌酰胺絮凝剂比使用非离子 型聚丙烯丑胺絮凝剂的絮凝沉降速度快,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:煤泥水更 清洁,悬浮物更少。同时,使用阴离子型聚丙烯酰胺比 使用非离子型聚丙烯酰胺节省药剂费用约10万元。
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