选煤厂用聚丙烯酰胺水溶液的制备、贮存和混合
1、稀释用水的浓度
为了使聚丙烯酰胺充分溶解,一般要配制浓度为0.1%-0.15%的水溶液。试验分析了稀释用水中悬浮物浓度对絮凝效果的影响(见图3)。当水中悬浮物浓度<200mg/L时,影响微弱,絮凝沉降的澄清水是清净的;当悬浮物浓度超过200mg/L时,大量的悬浮颗粒表面吸附了一定数量线性高分子,使得聚丙烯酰胺水溶液的絮凝效果明显恶化,澄清水质急剧变浊。由此可见,当选煤厂煤泥水深度澄清,循环水浓度<0.2g/L时,可以将其作为聚丙烯酰胺稀释用水;若循环水浓度较高,则会严重影响澄清效果,增加聚丙烯酰胺用量。在这种情况下,建议采用清净自来水作为稀释用水,此处补加水量小,不会影响全厂的洗水平衡。
2、贮存
聚丙烯酰胺在常温下比较稳定,高温、冰冻时易降解(分子链被切断),降低絮凝效果,故其水溶液的贮存温度应控制在2-55℃。
在实验室研究了水溶液贮存天数对澄清水浓度的影响(见图4),从图中可以看出水溶液存放到第3天时,澄清水浓度已有增高的趋势,尤其是接触铁器的水溶液,絮凝澄清效果变差的情况更为明显。这是因为铁制贮存器与聚丙烯酰胺水溶液长时间接触,会有微量铁离子溶入液体,它们与聚丙烯酰胺的-CONH2官能团相互吸引而交联,形成立体状(见图5),从而降低了絮凝能力。因此,聚丙烯酰胺水溶液贮存的时间不宜超过2天,建议不用铁制贮存器,或在其内壁粘贴一层非金属内衬。
3、输送
选煤厂设计时,应确定将聚丙烯酰胺水溶液自流至澄清浓缩设备,不要用离心泵输送,这是因为高分子絮凝剂聚丙烯酰胺经高速旋转叶轮剪切后,分子链会被剪短,从而影响絮凝效果。若不得不用泵输送,应选用柱塞泵。
4、混合
聚丙烯酰胺水溶液与煤泥水进行充分混合很有必要,可用以下数字进行简要说明:设聚丙烯酰胺水溶液的浓度为0.05%,单位用量为1g(纯聚丙烯酰胺)/m3(煤泥水)。则每立方米煤泥水需添加2L聚丙烯酰胺水溶液,二者混合比例为500:1,就纯聚丙烯酰胺而言,其混合比例为50万:1。
表2量筒翻转次数对沉降效果的影响
翻转次数 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
澄清水浓度/mg.L-1 | 61 | 40 | 34 | 35 | 39 | 42 |
为了达到充分混合的目的,通过一系列试验研究了量筒翻转次数对澄清水浓度的影响,试验结果见表2和图6。由试验数据可以清楚地看到,量筒需翻转15次(混合时间18s),才能将聚丙烯酰胺的作用较充分的显示出来。但翻转次数过多,将破坏絮团,影响澄清效果,而絮团的强度与煤泥及聚丙烯酰胺性质有关,不同选煤厂的煤泥水与聚丙烯酰胺水溶液的混合程度可能有所区别。理想的情况是煤泥水进入澄清浓缩设备之前,不但与聚丙烯酰胺进行充分混合,而且能形成大量絮团,这样才能充分发挥设备的潜力。为此,应该做到以下几点:
① 适当延长水溶液添加点到浓缩机的距离;
② 根据具体情况,尽可能多设添加点;
③ 减小入料溜槽(或入料管)的坡度,并相应增加其过水断面,延长混合时间。在许可的条件下,在入料溜槽底部逆水流方向垂直焊接若干块交错排列的带筛孔的隔板,使其产生涡流,达到充分混合的目的(见图7)。