焦化废水中氨氮对水煤浆流变性影响的研究_木沙江

焦化废水中氨氮对水煤浆流变性影响的研究71焦化废水中氨氮对水煤浆流变性影响的研究木沙江1,2,朱书全1,王海锋1,吴晓华1,买德尼也提3(1.中国矿业大学化学与环境工程学院,北京100083;2.新疆煤炭研究所,新疆乌鲁木齐830091;3.新疆农业大学,新疆乌鲁木齐830091)摘要:采用2种低阶煤———新疆1号,2号不粘煤对含氨氮的焦化废水进行了成浆性试验研究。结果发现,它们的成浆性较差,属难制浆煤种。全面分析了制浆的影响因素,对低阶煤而言,成浆性差是由于煤中富含含氧官能团、较高的内在水分和较差的可磨性。为了进一步了解焦化废水中氨氮对水煤浆流变性的影响,采用不同浓度的含氨氮废水进行了成浆性试验。结果表明,焦化废水中的氨氮对水煤浆的流变性有不利的影响,随着氨氮浓度的升高,水煤浆的表观粘度有升高的趋势,流动性逐渐变差,而稳定性越来越好。关键词:水煤浆;焦化废水;氨氮;流变性中图分类号:TQ536文献标识码:A文章编号:1006-6772(2005)04-0071-04收稿日期:2005-10-14作者简介:木沙江(1963—),男,维吾尔族,新疆乌鲁木齐人,高级工程师,现在中国矿业大学攻读博士学位,从事利用焦化废水制备水煤浆及脱硫研究工作。焦化厂在生产过程中产生大量毒性很强的污水,含有多种有害物质,主要含有酚、氰、氨氮、硫化物及几百种有机物,成分复杂。另外焦化废水又是含高浓度氨氮的废水。因而大多焦化厂面临排污的2个主要问题是:COD不能达标和氨氮严重超标。由于焦化废水的氨氮浓度过高,采用一般的生化法处理难以降解,且高氨氮的废水还会直接影响生化装置的正常运行[1]。降低氨氮含量已成为焦化行业的难题,有的甚至用稀释的办法来降低外排水氨氮的浓度,以应付环保检查。本实验利用工业废水制备水煤浆可以减少工业废水外排对环境的污染,是一项具有较好环保意义的技术。为此对利用焦化厂工业废水制备的水煤浆的流变性进行了研究。水煤浆是一种比较复杂的流体,不同的煤种,水质,添加剂以及制备工艺等都可能对它的流变性产生影响。为了进一步研究废水水煤浆的流变性,采用不同浓度的氨氮溶液进行了成浆性实验,从而来了解废水水煤浆中氨氮对其流变性的影响[2]。1实验及煤样,水样制备1.1煤样制备及分析试验采用的煤样来源于新疆乌鲁木齐的1号,2号煤。水煤浆制备过程中,煤中灰分和元素组成对制浆有很大的影响,表1,表2为2个煤样的工业分析和元素分析。由表1可以看出,煤样均为低变质程度煤,从理论上讲成浆性较差。根据表1,表2的数据以及中国煤炭成浆难易判断指标可知,1号,2号煤属于较难制浆的煤,预计可制浆浓度为60%左右。按照相关规程,将原煤煤样进行空气干燥、拌匀与缩分。一部分煤样作可磨性试验,一部分煤样作试验用样,其余部分为备用样。实验室制浆一般用干法调浆,即用磨机预先磨制出粗细2种煤样,依据堆积效率进行合适的粗细搭配,在给定的浓度下计算出所需水量,将称量好的煤样、DOI:牨牥牨牫牪牪牰牤jissn牨牥牥牰牠牰牱牱牪牪牥牥牭牥牬牥牨牳72洁净煤技术2005年第11卷第4期水和添加剂混合在一起搅拌制浆。磨矿后粗细煤样用MASTERSIZER激光粒度分析仪进行粒度分析,采用专用软件进行粒度级配计算,根据水煤浆成浆的级配理论和初步成浆试验结果,2种煤样粗细搭配的比例均为50∶50。一般情况下,煤浆浓度与哈氏可磨性指数的关系呈正相关。2个煤样的可磨性指数及相应的成浆性指标见表3。由表3可以看出提新疆煤样可磨性指数都较低,1号煤具有中等的可成浆性,2号煤较难以成浆,同时制备出的水煤浆浓度不会太高[3]。1.2氨水,乙二胺溶液的制备在焦化废水中由于炼焦煤的变化,氨氮的浓度也不同。实验室采用容量瓶配制不同浓度的氨水,乙二胺溶液,模拟废水中氨氮的浓度进行试验。氨水,乙二胺溶液的浓度范围分别是2000～6000mg/L,100～500mg/L。其配制的浓度结果见表4,表5。1.3实验方法(1)称取煤样70g。(2)选择水样,计算所需水量。(3)选择添加剂并计算添加剂用量,称量添加剂配成溶液。(4)把称量后的煤样,废水,添加剂倒入烧杯,先手动搅拌使三者混合润湿煤的表面:然后用JJ-1型定时电动搅拌器把水煤浆搅拌10min。(5)搅拌后的水煤浆静置10min后测量水煤浆的粘度。(6)粘度用NDJ-1型粘度计测定粘度。粘度单位mPas。(7)水煤浆的稳定性用静止析水法来表征,3d后测量试管中析出的水高占煤浆总高的百分率;水煤浆的流动特性用目测流动性来表示。同时,用落棒实验来考察煤浆的沉淀情况。2结果与讨论2.1不同浓度的含氨水,乙二胺废水对1号,2号煤制浆结果随着氨水,乙二胺浓度的变化对1号,2号煤制取的水煤浆性能结果见表6～表9。从表6～表9来看,新疆的1号,2号煤的制浆浓度为63%,不是很高。这是由