第8章 尾煤脱水Word文档下载推荐.docx
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非离子型，聚丙烯酰胺。
高分子凝聚剂在配成溶液后，其分子展开成长链结构，并对悬浮体有很强的亲合力。
这些分子借助于吸附力吸附在粒子的表面而形成絮团沉淀，凝聚剂形成絮团沉降的机理见图8–1。
国内选煤厂在煤泥水处理中愈来愈广泛地采用凝聚剂。
除了采用合成高分子聚合物聚丙烯酰胺外，也有的使用无机物聚合铝。
聚丙烯酰胺是我国选煤厂使用广泛的凝聚剂，不但用于煤泥水的凝聚，也用于煤泥脱水作业。
它的纯体呈白色粉状，但多数呈含8%的白色透明聚丙烯酰胺胶冻体，分子量从300～900万不等。
随着分子量的增加，它的凝聚作用也更强，制成溶液也更困难。
生产实践证明，聚丙烯酰胺的凝聚性质受多方面因素的影响。
（1）矿浆PH值对聚丙烯酰胺凝聚作用影响
一般说来，矿浆以中性微酸为宜。
在碱性矿浆中形成的絮团松散。
在酸性矿中形成的絮团大而紧密，沉淀快，水体清澈，形成的絮团不易被破坏。
（2）矿浆中钙、镁离子含量对聚丙烯酰胺凝聚作用的影响
Ca2+、Mg2+含量过低，即使加入过量的聚丙烯酰胺也难获得清澈澄清水。
此时，只是煤粒产生絮团而沉淀。
为了使高灰分泥质杂物沉淀，或是调整矿浆的PH值，或是提高矿浆Ca2+、Mg2+的含量，这样才能使所有悬浮体絮团沉淀，达到固、液彻底分离的目的。
（3）聚丙烯酰胺对煤泥的凝聚效果
国内很多选煤厂使用聚丙烯胺凝聚煤泥，都取得了很好的效果。
絮团速度极快，在凝聚尾煤时，絮团的起始沉降速度可达230～260㎜/min。
（4）各种盐类及化合物对聚丙烯酰胺凝聚作用的影响
表8–1是用聚丙烯酰胺聚凝煤泥时，各种盐类及化合物的含量对煤泥沉降速度的影响。
表8–1聚丙烯酰胺聚凝煤泥时的沉降速度与水中盐类、化合物含量的关系
盐类及化合物
煤泥沉降速度（㎜/s）
水中化合物含量（克/升）
1
4
20
40
硫酸钾
8
7
浑浊层
无水碳酸钠
—
5
0．5
磷酸氢二钾
2
同上
铁铵矾
亚硫酸钠
6
苛性钠
9
硝酸钙
碳酸钾
氯化钾
氯化钙
氢氧化钙
氢氧化镁
从表中可见，当煤浆中各种盐类及化合物的含量不大时，实际上并不影响煤泥的凝聚和沉降，但是当其含量继续增高时，则它们的影响就各不相同了。
例如，当煤浆中存在氢氧化钙、氢氧化镁、氯化钾、碳酸钾、氯化钙等化合物时，就能形成粗大、紧密，易于沉降的絮团，而且澄清的水是透明的；
煤浆中存在另一些化合物时，结果就大不相同，当煤浆中的硫酸钾、苛性纳、磷酸氢二钠及无水碳酸钠含量很高时，则将使凝聚与沉降过程急剧地变坏。
综上所述，在研究各种盐类和化合物对凝聚和沉降过程的影响时，要同时考虑阳离子和阴离子的影响；
同是一种离子，在不同的化合物中影响各异；
此外，共存化合物的相互影响也是不可忽视的。
可见，这是一个较为复杂的问题，在每种具体情况下要进行具体分析。
（5）煤泥的粒度和灰分对聚丙烯酰胺凝聚效果的影响
一般说来，煤泥灰分相近时，聚丙烯酰胺对细粒级的凝聚作用愈显著，沉降速度提高得愈多；
煤泥粒级相近时，聚丙烯酰胺对灰分高的矸石细泥凝聚作用更显著，灰分为90%的矸石细泥的沉降速度比灰分4%的煤泥高9倍。
提高矿浆温度能提高聚丙烯酰胺的凝聚效果，加速煤泥的沉降速度。
（6）工业用聚丙烯酰胺分为非水解体（简称PAM）和部分水解体（简称PHP）。
一般认为，部分水解体的聚丙烯酰胺（PHP）凝聚效果较好。
目前，工业用聚丙烯酰胺多为含8%纯量的胶冻状物质，用前必须使其充分溶解。
生产实践证明，浓度为0.1%的聚丙烯酰胺溶液效果较好。
凝聚剂的添加位置很重要，它既要保证凝聚剂与矿浆充分作用，又要防止形成的絮团在运送中遭到破坏。
配制各种不同浓度溶液时所需商品聚丙烯酰胺的用量，可按下式计算。
式中Vp—要求配制的聚丙烯酰胺溶液的体积，米3，
Cp—要求配制的聚丙烯酰胺溶液的浓度，％，
C—商品聚丙烯酰胺的浓度，一般为8％。
按以上公式计算出的当Cp等于0．1％和0．15％时，溶液体积和所需用8％聚丙烯酰胺公斤数的换算表如表8–2所示。
配制聚丙烯酰胺溶液的换算表表8–2
溶液的体积
（米3）
配制下述浓度溶液时，所需8%聚丙烯酰胺的数量（㎏）
0．1%
0．15%
0.5
6.25
9.38
12.5
18.7
1.5
18.75
28.7
25
37.4
2.5
31.25
46.8
3
37.5
56.25
50
75
62.5
93.75
112.5
已知配药桶的有效容积，即可从上表查得配制浓度为0.1%或0.15%溶液时，需要添加商品聚丙烯酰胺的重量。
聚合铝是来自水公司用于澄清河水的一种常用凝聚剂，在选煤厂尾煤澄清中也得到应用。
聚合铝对高灰分泥质有很好的凝聚作用。
如果尾煤水中阳离子不足，加入聚丙烯酰胺溶液只能使煤粒生成絮团沉降，这时若再加入定量的聚合铝，则将使悬浮液中其它的固体物絮团沉降，最终获得清澈的澄清水层。
聚合铝对高灰分泥质有较强的凝聚作用。
聚合铝与聚丙烯酰胺配合使用，可使煤泥与高灰分泥质通过选择性凝聚，而达到分离的目的。
城子河选煤厂在尾煤水处理中就是采用了这种方法。
聚合铝用于凝聚尾煤水时耗量不大，但其生成的絮团较小，结构较松散，沉降速度较慢。
所以，使用聚合铝凝聚尾煤水时，需要较大的沉淀面积。
由于所用原料和反应过程不同，聚合铝有多种产品，它们的凝聚性质差别也很大，要通过试验来选用。
使尾煤水中的悬浮物全部絮团沉降，获得清澈的澄清水层，这才完成了尾煤水处理的第一步。
下一步，往往是更困难的一步，即固、液彻底分离，浓缩固体进一步脱水，以获得符合运输条件的产品。
在我国现有设备条件下，选煤厂处理浮选尾煤的方法可归纳为四种。
⒈厂外沉淀池回收
厂外沉淀池回收是一种最原始、最简单、用得最普遍的尾煤水回收方式。
早期使用厂外沉淀池回收煤泥水主要是使大部分煤泥沉淀下来，溢流水流至厂外。
由于溢流水中含有固体和剩余浮选药剂，所以造成环境污染。
为了提高煤泥水液、固分离效果，可先在浮选尾煤中添加凝聚剂，然后送至厂外沉淀池，使其在厂外沉淀池中絮团。
沉降、压缩，并收集所得澄清溢流泵回厂内复用；
池内沉淀物经自然脱水、干燥，达到一定水分后再用机械挖出装车外运或废弃。
为了提高厂外沉淀池的澄清效率，减少沉淀池的面积，最好使浮选尾煤在入厂外沉淀前添加凝聚剂，进行预先浓缩。
采用厂外沉淀池处理浮选尾煤的优点是，流程简单利于减少设备，并可集中在厂外处理选煤厂的所有滴、漏、损失水。
不足之处是，除非利用自然洼地，否则修建沉淀池和有关设备的投资也很可观；
由于池子不能连续作业，需要多个池子轮换工作，还需要有煤泥挖出后的堆积场所，因而占地面积大；
在沉淀池大面积的蒸发和渗漏，使水量损失较大，影响了水的回收复用；
除非对池中沉淀煤泥进行进一步挤压，或进行自然风干，否则很难达到直接外运的水分要求；
最后，在管理不善时容易造成煤泥损失和环境污染。
黑龙江省双鸭山选煤厂和七台河选煤厂都是浮选尾煤中添加聚丙烯酰后，排放至厂外沉淀池澄清，而且回厂复用清彻的溢流水，沉淀的尾煤用抓斗挖出，干燥后作民用煤。
⒉深锥浓缩机回收
据国内、外资料介绍，深锥浓缩机用于处理各种煤泥水，特别是浮选尾煤，可以获得高浓度的沉淀物和清净的溢流。
深锥浓缩机和耙式浓缩机一样，是由圆筒部分和圆锥部分组成，其重要差别在于，深锥浓缩机的直径小，相对来说高度就增加了很多。
在深锥浓缩机机体的锥体部分，沉淀物在固体的重力作用下进行压缩，使液体向上运动，加上搅拌器的不断搅拌，凝聚絮团被破坏，底流得以进一步浓缩。
由于深锥浓缩机结构上的特点，使其具有一系列的优点，它与耙式浓缩机的工作指标对比见表8–3。
耙式浓缩机与深锥浓缩机工作指标比较表8–3
耙式浓缩机
深锥浓缩机
直径（m）
25～30
6～10
圆筒部分的高度（m）
2.1～1.7
6～7
圆锥部分的高度（m）
1.6～1.9
7～8
单位处理量（m3/m2·
h）
底流浓度（g/L）
200
1.3
300
0.9
400
4．8
500
600
3．5
700
800
2．6
聚丙烯酰胺用量（g/t）
非水解的
30～60
水解的
12～25
溢流浓度（g/L）
＜1
从上表所列数字可以看到，深锥浓缩机是一种高效浓缩设备。
在添加相同凝聚剂条件下，具有单产高，底流浓度高的特点。
在国外，已应用深锥浓缩机澄清、浓缩浮选尾煤。
在每台处理能力为50～60米3/时，入料浓度为40克/升，聚丙烯酰胺用量为3克/米3左右的条件下，溢流浓度可保持在0.5克/升以下，底流水分为40～50%。
深锥浓缩机的工作效果受多种因素影响，如入料的粒度及其粒度组成，处理量，沉淀物的高度（即浓缩产品所受压力）、浓缩时间及凝聚剂用量等等。
其中尤以入料粒度及其粒度组成影响最大。
可见，采用深锥浓度机处理浮选尾煤，需要加强管理和各有关工序配合，并实现底流排放的自动控制，这样才能取得较好的效果。
此外，深锥浓缩机的底流水分为40～50%，除了用泵送往矸石山外，不能作为产品单独运送。
这种水分为40～50%的尾煤底流，具有粒度细，粘性大，可塑性强的特点，它的进一步脱水是非常困难的。
这是采用深锥浓缩机处理浮选尾煤还需要解决的问题。
夹河选煤厂已积累了使用深锥浓缩机处理浮选尾煤的工作经验，并获得了较好的生产指标。
⒊浓缩—过滤流程
浓缩－过滤流程已成为国内、外选煤厂普遍采用的浮选尾煤处理方式。
浮选尾煤加凝聚剂后在耙式浓缩机中澄清、浓缩、溢流水循环使用，浓缩底流则经过滤机进一步脱水。
浓缩尾煤在过滤机中脱水是很困难的，因为尾煤中含有大量粘土质的细颗粒，形成的煤浆有很大的沉淀阻力和粘度。
过滤时的具体表现为，滤饼薄，水分高，脱落难，堵塞滤布以及滤液的固体含量高。
为了提高煤饼的脱落率，在浮选尾煤过滤中多采用折带式过滤机。
除了通常影响过滤机工作的因素之外，浮选尾煤过滤时，影响其工作效果的突出因素是，入料的平均粒度，入料中极细粒含量。
例如，小于75微米颗粒的含量以及这些极细粒级的灰分等。
为了改善浮选尾煤的过滤效果，有时采取往过滤入料中掺粗粒的措施，如汪家寨选煤厂在尾煤过滤时掺粗煤泥，取得了较好的效果。
虽然浓缩－过滤流程是处理浮选尾煤的常用方式，但仍有缺点：
⑴浮选尾煤过滤单产低（多在0.07吨/米2·
时以下），需要的设备较多；
⑵滤液中固体含量高，增加了浓缩机的负荷，而且影响浓缩机溢流水的水质，给澄清水复用带来严重影响。
尤其是当浮选尾煤中极细粒（小于20μm）的含量高时，甚至使过滤工作无法进行。
可见，浮选尾煤过滤效果受尾煤性质的影响很大，这就使它的应用受到了限制。
采用浓缩—过滤流程处理浮选尾煤，在汪家寨、南桐等选煤厂都积累了一些工作经验，取得较好的效果。
⒋浓缩－压滤流程
从技术上说浓缩－压滤流程是处理浮选尾煤的最理想的方式。
浓缩后尾煤用压滤机进一步脱水，可以解决尾煤过程时存在的一系列困难。
用压滤机进行浓缩尾煤的进一步脱水，可一举达到煤饼水分低，所得产品可直接单独运输，滤液中固体含量低（0.5克/升以下）等目的。
从而彻底地解决了浮选尾煤回收问题。
压滤机尤其适用于处理极细粒含量高和灰分高的粘土质煤浆，也就是说适用于处理过滤困难的煤浆，从而成为浮选尾煤进一步脱水的可靠设备。
尽管压滤机具有很好的脱水性能，但由于它的处理能力低，工作不连续，设备笨重，投资和生产费用高，在操作实现自动化以前，劳动强度大，需要操作人员多，因此限制了它的应用。
生产实践表明，若在浓缩一过滤这一处理浮选尾煤的流程中，增添压滤机以处理过滤机的滤液，将是可取的。
这样，既可得到清净的溢流水，又能适当减轻压滤机的负荷。
在对过滤和压滤机处理浮选尾煤的技术经济指标进行对比之后，波兰认为是采用过滤机，还是采用过滤机和压滤机联合流程，还是单独采用压滤机，这与煤泥的灰分和煤泥的粒度组成有关，建议用下列关系式来决定采用哪种流程更可能、更合理。
式中A—煤泥中小于75μm粒级的灰，%；
g—煤泥中小于75μm粒级占0.5～0㎜级的含量，%
if—判断指标。
计算出判断指标if以后，按下述标准确定浮选尾煤处理方式。
if值脱水方式
小于290单独过滤
290～400过滤+压滤
大于400全部压滤
从上述关系式可以看到，尾煤中极细粒级的含量及其灰分是影响过滤工作的主导因素，其数值达到某一限度，甚至将使过滤过程无法进行。
在处理浮选尾煤时，还必须认真解决尾煤脱水后的运输问题。
用以上各种方式处理浮选尾煤，除压滤机的滤饼卸料外，其它脱水产品都难于直接单独运输，故脱水后尾煤多半与矸石混合外运。
第二节国内选煤厂浮选尾煤处理现状
我国大部分选煤厂都进行浮选尾煤的回收处理，按其工作状况可分为两种类型。
其一，浮选尾煤水加凝聚剂进行澄清、浓缩，清净的澄清水循环复用，沉淀物排至厂外沉淀池；
其二，沉淀物在厂内作进一步机械脱水，使其成为水分合格、便于单独运输的产品。
⒈浮选尾煤厂内回收，澄清水复用，沉淀物排出厂外
浮选尾煤添加凝聚剂后使其在浓缩设备中澄清、浓缩，清净的澄清水循环复用，沉淀物排至厂外沉淀池或废弃。
此种方式往往是浮选尾煤处理回收的初步阶段，只达到回收大部分尾煤水的目的。
目前这种类型的选煤厂有：
南山、双鸭山、七台河等选煤厂。
实现浮选尾煤水复用的关键是使尾煤中的液、固体彻底分离，具体说来，就是在尾煤性质和水质不同的情况下，用好凝聚剂。
凝聚选煤厂浮选尾煤多使用聚丙烯酰胺。
现将几个选煤厂尾煤水的水质情况列于表8–4，并分析不同尾煤水使用聚丙烯酰胺的凝聚效果。
沉降试验结果见表8–5。
从表8–4、8–5所列出的几个选煤厂的尾煤水水质分析及相应的沉降试验结果可见，凡添加聚丙烯酰胺溶液后尾煤能较快、而彻底地形成絮团、沉降的，都是钙、镁离子含量较高的。
南山、城子河、滴道三个选煤厂的尾煤水中，钙、镁离子含量特低（钙+镁离子含量相应为29.36、19.20和17.44毫克／升），在这样的尾煤水中，单独添加聚丙烯酰胺是不能获得很清净的澄清水的，要获得清净的澄清水并非易事。
为此三个厂各自探索了使尾煤水彻底澄清的新途径。
南山选煤厂是以提高水介质中钙、镁离子的含量来达到这一目的的。
该厂用含钙、镁离子较多的井下水替换工业用水，以提高浮选用水的钙、镁离子含量，改善了尾煤水的凝聚性质，取得了较好的效果，同时使聚丙烯酰胺用量降至3.5克/米3。
城子河选煤厂则是采用分段凝聚法。
第一步在尾煤水中添加定量的聚丙烯酰胺，使全部煤粒在深锥浓缩机中絮团、沉淀，然后将含有高灰分泥质的溢流送至Φ18浓缩机，同时添加聚合铝，使高灰分泥质在此凝聚、沉淀。
这样，既可获得清净的澄清水，又可使煤泥与高灰分泥质分离。
滴道选煤厂为了将钙、镁离子含量低的浮选尾煤水澄清，试将尾煤水的PH值调到5.5～6.5，然后添加适量的聚丙烯酰胺，使尾煤水中固体物凝聚成絮团，沉淀，以获得清的澄3清水。
如果在尾煤水中仅添加定量的聚丙烯酰胺，则只能使为煤泥絮团、沉淀，此时如将絮团沉淀后的悬浮液PH值调到5.5～6.5，再次添加入适量聚丙烯酰胺溶液，则又可以使悬浮液中的高灰分泥质极快地絮团、沉淀，获得清净的澄清水。
也就是说，通过调整尾煤水的PH值，使用聚丙烯酰胺也可以使煤泥与高灰分泥质有选择性地分离。
⒉浓缩后尾煤水在厂内用机械回收
为了用机械将浓缩后尾煤进一步脱水，各选煤厂多采用过滤机或压滤机。
现将某些选煤厂处理回收浮选尾煤的情况列入表8–6。
表8–6所列数字表明，用过滤机过滤尾煤的处理量是很低的，例如汪家寨选煤厂用36米2折带过滤机回收小于200网目含量占75%、灰分为51%的掺粗浮选尾煤时，处理能力为60公斤/米2·
时；
而采用圆盘过滤机回收时，处理能力只有39公斤/米2·
时。
如果尾煤灰分更高、粒度更细，那么滤饼厚度只有2毫米左右，这时，由于煤饼脱落困难，处理能力要降至20公斤/米2·
时以下。
另外，用过滤机回收尾煤的另一个缺点是滤液的固体含量高，在表中有高达219克/升，为入料浓度的一半以上，只有两个厂在100克/升以下。
可见滤液处理已成为不可回避的问题。
用压滤机处理浮选尾煤可以取得很好的技术指标。
压滤机的处理能力为3.3～3.9吨/台·
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