Как свойства суспензии, молекулярная масса и условия приготовления влияют на эффективность флокуляции

В процессах обогащения угля очистка шламовых вод напрямую связана с извлечением чистого угля, использованием оборотной воды и эффективностью сгущения хвостов. Для большинства углеобогатительных фабриканионный полиакриламид(Анионный полиакриламид, называемый ПАМ) — один из широко используемых высокомолекулярных-флокулянтов. Он может способствовать быстрому образованию более крупных хлопьев из мелких частиц за счет адсорбции и образования мостиков, тем самым улучшая осаждение шлама, его сгущение и отделение твердой-жидкости.

Однако в реальном производстве распространенной проблемой является следующее: хотя лабораторные испытания в стаканах показывают хорошие результаты, после увеличения масштаба до загустителя мутность перелива, плотность нижнего слива или расход химикатов изменяются.

Причина обычно не просто в том, «хорошо ли химическое вещество или нет», а скорее в том, что свойства суспензии, молекулярная масса полимера, степень гидролиза, дозировка, сдвиг при смешивании и условия растворения совместно определяют конечные характеристики.

Поэтому при выборе флокулянта для обогащения угля, вместо того чтобы слепо гоняться за более высокой молекулярной массой, лучше исходить из реальных условий шлама и методов работы оборудования, чтобы установить параметры продукта, подходящие для вашего собственного процесса.

I. Характеристики суспензии являются основой для выбора анионного ПАМ.

Угольный шлам не является материалом фиксированного состава.

Угольные шламы, полученные из разных районов добычи, разных угольных пластов или даже в разное время добычи, могут различаться по пропорции мелких частиц, содержанию глины, минеральному составу и концентрации ионов циркулирующей воды.

Поверхности угольной пыли и некоторых глинистых минералов обычно несут отрицательный заряд, тогда как анионный полиакриламид содержит функциональные группы, способные взаимодействовать с поверхностью частиц. После того как полимер адсорбируется на поверхности частиц, он может использовать свои длинные молекулярные цепи для соединения нескольких микро-частиц, образуя более крупные хлопья.

Этот процесс широко известен как адсорбция и мостиковое соединение.

Для процесса подготовки угля идеальные хлопья должны одновременно обладать:

Хорошая скорость осаждения;

Достаточная прочность хлопьев;

Хорошее сопротивление сдвигу;

Хорошие характеристики сжатия и обезвоживания;

Отсутствие чрезмерного образования остаточного полимера.

По этой же причине выбор молекулярной массы ПАМ для обогащения угля не может обсуждаться в отрыве от конкретных условий шлама.

1. Содержание глины меняет фактическую потребность в химикатах

В угле низкого-ранга или угольных шламах с высоким содержанием тонкого шлама глинистые минералы могут присутствовать в больших количествах.

Когда доля мелких частиц увеличивается, полимер должен не только воздействовать на целевые частицы шлама, но также может в значительной степени поглощаться частицами глины.

В справочных материалах указано, что когда содержание глины в частицах размером менее 45 микрон превышает 15 %, продуктам со степенью гидролиза 25 % может быть сложно получить идеальную прочность хлопьев. Одна из причин заключается в том, что частицы глины конкурируют с пылевидным углем за места адсорбции полимера.

Следовательно, на практике, если свойства сырого угля значительно изменяются, простое увеличение дозировки флокулянта не обязательно может решить проблему.

Более разумный подход – пере-переоценить:

Размер частиц суспензии → Содержание глины → Качество воды → Молекулярный вес → Степень гидролиза → Дозировка.

Этот подход более важен для определения фактических характеристик анионного полиакриламида, используемого при обогащении угля.

II. Почему качество циркулирующей воды влияет на производительность PAM

На многих углеобогатительных фабриках применяется система оборотного водоснабжения.

С увеличением времени рециркуляции растворенные твердые вещества, а также ионы кальция, магния и других ионов в воде могут постепенно накапливаться.

Эти ионы изменят состояние заряда и конформацию цепи полимера в воде, вызывая изменение степени удлинения полимерной цепи, тем самым влияя на мостиковую способность между частицами.

Таким образом, тот факт, что один и тот же анионный ПАМ хорошо работает в условиях пресной воды, не означает, что он может сохранять точно такой же эффект в условиях высокой доли циркулирующей воды.

Это также одна из причин, почему на объекте часто «поначалу наблюдаются хорошие результаты, но после некоторого периода эксплуатации увеличивается расход химикатов».

При возникновении такой ситуации в первую очередь следует проверить:

Изменилось ли качество оборотной воды;

увеличилась ли концентрация корма;

увеличилась ли доля мелкой слизи;

полностью ли растворился полимер;

не испортился ли приготовленный раствор;

Изменились ли условия сдвига в фактической точке дозирования.

Вместо того, чтобы постоянно увеличивать дозировку химикатов напрямую.

III. Как выбрать молекулярную массу анионного полиакриламида

Молекулярная масса является очень важным показателем при выборе ПАМ, но более высокая молекулярная масса не обязательно означает лучшую производительность.

С механистической точки зрения более высокая молекулярная масса означает более длинные полимерные цепи, которые могут покрывать больше частиц и образовывать более крупные хлопья.

Однако чрезмерно высокая молекулярная масса может также вызвать некоторые практические проблемы:

Увеличение времени растворения;

Более высокие требования к системе подготовки;

Повышенная чувствительность к сдвигу при смешивании;

Если растворение недостаточно, преимущество высокой молекулярной массы не может быть использовано;

В определенных условиях загустителя большие хлопья могут подвергаться сильному сдвигу.

Следовательно, дозировку и молекулярную массу флокулянтов для подготовки угля необходимо определять в сочетании с оборудованием для сгущения.

Нормативные диапазоны для различных конфигураций загустителей, указанные в прилагаемых материалах, следующие, а фактическое заводское применение еще необходимо проверить с помощью испытаний.

Необходимо особо пояснить, что эти параметры относятся к исходному эталонному диапазону заводских испытаний, а не к фиксированному стандарту, которому должны следовать все угольные шахты.

Например, в некоторых рабочих условиях продукт с молекулярной массой 15 миллионов может превосходить продукт с молекулярной массой 22 миллиона, возможно, потому, что первый может обеспечить более тщательную гидратацию за ограниченное время приготовления и смешивания.

Следовательно, при выборе молекулярной массы угольного препарата ПАМ необходимо одновременно исследовать скорость седиментации, прочность хлопьев, характеристики растворения и условия сдвига оборудования.

IV. Разное оборудование для сгущения требует разных характеристик флока.

1. Высокопроизводительный-загуститель

К оборудованию для высокоскоростного сгущения-с более глубокой зоной подачи и более крутым углом конуса предъявляются более высокие требования к скорости осаждения хлопьев и структурной стабильности.

При соответствующей молекулярной массе и условиях дозирования могут образовываться более крупные хлопья, что позволяет мелкому угольному шламу быстро попасть в нижний слив.

Для этого типа оборудования полевой скрининг может начинаться с диапазона молекулярной массы от 18 до 22 миллионов и проводиться в сочетании со степенью гидролиза 25-30% и типичным диапазоном дозировки 80-150 г/тонну твердых веществ.

2. Обычный загуститель

Режимы смешивания и работы грабель обычного оборудования могут подвергать хлопья определенному механическому сдвигу.

Следовательно, простое увеличение молекулярной массы не обязательно приводит к лучшим результатам.

Отправными точками испытаний могут служить молекулярная масса от 12 до 18 миллионов, степень гидролиза 20-25% и содержание твердых веществ 100-200 г/т.

3. Загуститель пасты

Цель загустения пасты отличается от простого достижения быстрой седиментации: больший упор делается на конечную концентрацию нижнего потока и высвобождение влаги.

Рекомендуемый диапазон для пастообразных загустителей, указанный в приложении, составляет от 22 до 30 миллионов молекулярных масс, степень гидролиза 30-35% и типичная дозировка 150-300 г/тонну твердых веществ.

Более высокая молекулярная масса может сформировать более полную структуру хлопьев, но следует также обратить внимание на тот факт, что чрезмерная дозировка может увеличить задержку воды в хлопьях.

Таким образом, конечной целью является не «самый большой хлопьевидный материал», а стабильный хлопьевидный материал, который можно затвердевать, сжимать и обезвоживать.

V. Дозировка флокулянта для подготовки угля: почему большее дозирование не всегда лучше?

Во время ввода в эксплуатацию-на объекте у многих операторов возникает интуиция:

Мутность повышается → Увеличьте дозировку ПАМ.

Этот метод иногда эффективен, но подходит не для всех ситуаций.

Для флокулянтов существует разумное рабочее окно.

Ниже этого диапазона между частицами не могут образоваться достаточные мостиковые структуры; после достижения разумного диапазона эффекты седиментации и осветления постепенно стабилизируются; дальнейшее увеличение дозировки может привести к чрезмерной-флокуляции.

Избыточный полимер может образовывать вязкую структуру на периферии хлопьев, что затрудняет удаление влаги из внутренней части хлопьев, что в конечном итоге ухудшает концентрацию нижнего потока.

Поэтому при оптимизации дозировки флокулянтов углеобогащения рекомендуется одновременно учитывать:

Переливная мутность;

Концентрация нижнего слива;

Скорость границы раздела седиментации;

Размер хлопьев;

сопротивление сдвигу флока;

Расход химикатов на тонну сухого вещества.

Нельзя наблюдать только один показатель.

VI. От лабораторных испытаний до промышленных загустителей: почему результаты могут отличаться

Лабораторные испытания в стаканах могут помочь определить продукты и приблизительные диапазоны дозирования, но они не могут полностью воспроизвести условия эксплуатации промышленного оборудования.

Настоящие загустители имеют:

Время пребывания корма;

Корм хорошо перемешивается;

Местный сдвиг;

Транспортировка флока;

Утолщение слоя сжатия;

Подмены оборотной воды;

Постоянные колебания подачи.

Таким образом, один и тот же продукт, который хорошо работает в лабораторном стакане, может показывать разные результаты при выходе на поле.

Более разумный метод тестирования — установить кривую зависимости «Дозировка - Четкость перелива - Плотность нижнего перелива».

Особенно важно отметить, что если перелив уже достиг приемлемого уровня, дальнейшее увеличение количества химикатов не обязательно приведет к дальнейшему увеличению плотности нижнего слива.

VII. Разбавление корма иногда более эффективно, чем увеличение PAM

Это направление оптимизации процесса подготовки угля, которое легко упустить из виду.

Данные испытаний в прилагаемых материалах показывают, что перед закачкой полимера, если снизить концентрацию твердого вещества в питании с 8% до 4%, при условии, что абсолютная дозировка флокулянта остается неизменной, скорость седиментации может быть увеличена на 40-60%.

Основная причина:

Более низкая концентрация сырья может улучшить диспергирование полимера между частицами, давая полимеру больше возможностей для полного контакта с мелкими частицами.

Поэтому, когда сам сгуститель имеет достаточную технологическую мощность, вместо прямого увеличения использования ПАМ лучше сначала оценить концентрацию сырья и условия разбавления.

Это также одна из важных идей по снижению удельного расхода анионного полиакриламида при обогащении угля.

VIII. Система растворения PAM: почему продукты с высоким-молекулярным- весом требуют большего внимания при приготовлении

Многие заводы сосредотачивают свое внимание на самом продукте ПАМ, игнорируя при этом приготовление полимера.

Фактически, если ПАМ не полностью растворен, он не может проявить заданную молекулярную массу и зарядовые характеристики.

Недостаточное растворение может привести к:

Нестабильный расход насоса-дозатора;

Колебания концентрации дозирования;

Засор трубопровода;

Нестабильная производительность флокуляции;

Уменьшение фактической эффективной дозировки химикатов.

Поэтому применениеанионный полиакриламидРечь идет не только о том, «какой продукт купить», но и о том, «как правильно приготовить продукт».

1. Рекомендуемое внимание к-поддержанию температуры воды.

Данные приложения показывают, что при температуре воды 20-30 градусов большинство анионных ПАМ могут получить лучшую скорость растворения.

Когда температура воды ниже 15 градусов, скорость растворения может значительно снизиться, а в некоторых случаях полная гидратация может занять 90 минут или дольше.

Поэтому углеобогатительные фабрики, работающие в холодных условиях, должны уделять особое внимание:

Температура подпиточной воды- + время созревания + интенсивность перемешивания.

2. Как избежать феномена «рыбьего глаза»

После того, как сухой порошок ПАМ попадает в воду, если он контактирует с водой сразу в больших количествах, на поверхности частиц легко быстро образуется гидратный слой, в то время как внутренняя часть остается сухой.

Такие недостаточно растворенные агломераты получили название «рыбьи глаза».

После образования крупных комков геля для полной гидратации может потребоваться много времени, и они могут попасть в последующие трубопроводы.

Таким образом, система дозирования ПАМ должна стараться добиться равномерного диспергирования, позволяя частицам сухого порошка полностью контактировать с водой на начальном этапе попадания в водоем.

3. Как избежать чрезмерного сдвига на этапе гидратации

ПАМ относится к длинноцепочечным-высокомолекулярным материалам-.

Если на стадии гидратации применяется чрезмерно сильный механический сдвиг, это может вызвать разрыв полимерной цепи, что приведет к снижению эффективной молекулярной массы.

Следовательно, растворение ПАМ не происходит по принципу «чем быстрее перемешивание, тем лучше».

Более разумный подход:

Быстрое и равномерное смачивание → Бережное перемешивание → Полное созревание → Стабильное дозирование.

Это особенно важно для высокомолекулярных-продуктов обогащения угля ПАМ.

IX. Диагностика неисправностей на-объекте: выявление причин на основе явлений

Когда эффективность флокуляции системы подготовки угля снижается, можно сделать выводы по следующим трем направлениям.

Ситуация 1: Дозируемое количество не изменилось, но мутность перелива возрастает

Сначала проверьте качество угольной суспензии и воды, а не сразу увеличивайте PAM.

Возможные причины включают в себя:

Повышенное содержание глины;

Повышенная доля мелких частиц;

Изменение свойств сырого угля;

Увеличение растворенных твердых веществ в оборотной воде;

Изменение жесткости воды.

В прилагаемых материалах также указывается, что при условии стабильного количества дозировки изменения мутности перелива часто необходимо сначала исследовать по изменениям свойств сырья.

Ситуация 2: перелив свободен, но плотность нижнего слива падает

Это может означать, что флокулянт слишком-дозирован.

Хотя хлопья могут улавливать мелкие частицы, они удерживают внутри слишком много влаги.

В это время вы можете попробовать:

Постепенно уменьшая дозировку;

Повторный-поиск оптимального окна дозирования;

Тестирование продуктов с соответствующим образом уменьшенной молекулярной массой.

В некоторых условиях эксплуатации редуцирующие химикаты могут фактически улучшить конечную плотность нижнего слива.

Ситуация 3: Для поддержания первоначальной производительности расход химикатов продолжает увеличиваться

Данная ситуация требует проверки системы подготовки ПАМ.

Сосредоточиться на:

полностью ли он растворился;

Произошел ли чрезмерный сдвиг;

Является ли время созревания разумным;

Не хранился ли приготовленный раствор слишком долго;

Значительно ли снизилась вязкость раствора в точке впрыска.

Прилагаемые материалы предполагают, что сравнение вязкости раствора в точке инъекции с вязкостью свежеприготовленного раствора может помочь определить, существует ли проблема разложения в системе приготовления полимера.

X. Почему сезонные изменения влияют на PAM

В реальном производстве обогащения угля зимой и летом могут проявляться различные эффекты флокуляции.

Зимой в основном требует внимания влияние низкой-воды на скорость растворения и гидратации ПАМ.

Если температура подпиточной воды-слишком низкая, полимер может не полностью гидратироваться перед поступлением в точку дозирования.

Летом необходимо обращать внимание на биологическую активность оборотной воды и сроки хранения приготовленного раствора.

Поэтому для растений с явными сезонными изменениями рекомендуется постоянно фиксировать:

Температура воды;

Концентрация суспензии;

Качество оборотной воды;

Срок действия решения PAM;

Фактическая дозировка;

Переливная мутность;

Концентрация нижнего потока.

Когда эти данные образуют непрерывную запись, можно более точно судить, связано ли это с изменением шлама, изменением оборудования или изменением условий приготовления ПАМ.

XI. Могут ли при сгущении и фильтрации использоваться один и тот же PAM?

Этот вопрос волнует многих инженеров по обогащению угля.

Теоретически один и тот же продукт может отвечать требованиям как к сгущению, так и к фильтрации, но цели этих двух процессов не полностью идентичны.

При утолщении больше внимания уделяется:

Скорость седиментации;

Размер хлопьев;

Ясность перелива;

Плотность нижнего потока.

При фильтрации больше внимания уделяется:

Формирование фильтрационного осадка;

Выделение влаги;

Отделение фильтрационного осадка;

Конечная влажность.

Поэтому, если установка одновременно осуществляет и сгущение, и фильтрацию, рекомендуется оценивать производительность обоих звеньев отдельно.

Для систем с более высокими требованиями к фильтрации продукты с более низкой-молекулярной-массой иногда могут оказаться более подходящими для кондиционирования фильтрующего материала.

Это означает, что выбор продукта ПАМ должен основываться на конечных целях процесса, а не слепо стремиться к достижению максимальной молекулярной массы.

XII. Как ECOLINK TECHNOLOGY помогает выбрать обогащение угля PAM

Для углеобогатительной промышленности по-настоящему ценным флокулянтом является не просто пакет с продуктом.

ECOLINK TECHNOLOGY, входящая в состав Shandong Ecolink Technology Co., Ltd., специализируется на универсальных-поставках химикатов и оборудования для очистки воды и может обеспечить подбор продуктов, техническую поддержку, тестирование образцов и соответствующие технические данные для конкретных применений.

Наши анионные продукты ПАМ имеют молекулярную массу более 30 миллионов, а степень гидролиза может быть настроена в соответствии с конкретными применениями. Прилагаемые материалы также предполагают, что для заводов с разными угольными пластами и разными свойствами шлама отбор продукта следует сочетать с молекулярной массой, степенью гидролиза и конфигурацией загустителя, а не просто принимать единую спецификацию.

Для углеобогатительных предприятий, которым требуется проверка продукции, может быть предоставлена ​​следующая основная информация:

Концентрация суспензии;

Распределение частиц по размерам;

Содержание глины;

Качество оборотной воды;

Тип загустителя;

Текущая молекулярная масса ПАМ;

Текущая степень гидролиза;

Текущая дозировка;

Переливная мутность;

Концентрация нижнего потока.

На основе этой информации можно дополнительно обсудить подходящие спецификации анионного полиакриламида и-планы испытаний на месте.

Если необходима оценка продукта, обращайтесь:

Электронная почта: sale02@ecolink-environment.com

XIII. Основные принципы подготовки угля Выбор PAM

Для углеобогатительной промышленности выбор правильного PAM не дает однозначного ответа, применимого ко всем предприятиям.

По-настоящему эффективный выбор обычно требует одновременного рассмотрения:

Свойства навозной жижи

Угольная пыль, глина, содержание мелких частиц и качество воды определяют фактическую потребность в полимере.

Молекулярный вес

Более высокая молекулярная масса способствует образованию более крупной мостиковой структуры, но необходимо гарантировать, что она может полностью растворяться и выдерживать реальный сдвиг.

Степень гидролиза

Степень гидролиза влияет на зарядовые характеристики полимера и взаимодействие с частицами.

Дозировка

Это нельзя понимать просто как «чем больше, тем лучше»; следует искать баланс между осаждением, осветлением и обезвоживанием.

Условия приготовления

Температура воды, смачивание, смешивание и время созревания напрямую влияют на конечную эффективную производительность.

Состояние оборудования

Высокопроизводительные-загустители, обычные загустители и пастообразные загустители предъявляют разные требования к характеристикам хлопьев.

Таким образом, окончательный выбор анионного полиакриламида для обогащения угля должен основываться на комплексном суждении «Шлам + Качество воды + Оборудование + Система подготовки + Эксплуатационные цели».

Заключение

Флокуляция при подготовке угля — это не простая задача дозирования химикатов, а комплексный процесс, включающий химию поверхности частиц, адсорбционное образование полимерных мостиков, отделение твердых-жидких веществ, оборудование для сгущения и контроль работы на-объекте.

При переходе от лабораторных испытаний в стаканах к промышленному применению на самом деле необходимо уделять внимание не абсолютному значению определенного параметра, а тому, соответствуют ли параметры продукта условиям-на месте эксплуатации.

Для углеобогатительных фабрик, которым необходимо оптимизировать расход ПАМ, улучшить прозрачность перелива или улучшить концентрацию нижнего слива, элементы можно проверять по одному по нескольким ссылкам: свойства шлама, молекулярная масса, степень гидролиза, концентрация сырья и система растворения ПАМ.

ECOLINK TECHNOLOGY может предоставитьполиакриламидподбор продуктов, тестирование образцов и техническая поддержка в области очистки воды при различных состояниях суспензий и оборудовании для сгущения, помогая клиентам перейти от простой «покупки флокулянтов» к более систематической оптимизации разделения твердых-жидкостей.