スラリーの特性、分子量、調製条件が凝集性能に与える影響

石炭調製プロセスにおいて、スライム水の処理は、きれいな石炭の回収、循環水の利用、尾鉱の濃縮効率に直接関係します。ほとんどの石炭精製プラントでは、アニオン性ポリアクリルアミド(アニオン性ポリアクリルアミド、PAM と呼ばれる) は、一般的に使用される高分子量凝集剤の 1 つです。{0}{0}{1}吸着と架橋を通じて微粒子による大きなフロックの急速な形成を促進し、それによってスライムの沈降、増粘、固液分離が改善されます。-

しかし、実際の生産では、一般的な問題が発生します。実験室のビーカー テストでは良好な結果が得られたものの、増粘剤にスケールアップした後、オーバーフローの濁度、アンダーフローの密度、または化学物質の消費量が変化するということです。

その理由は通常、単に「化学物質が良いかどうか」という問題ではなく、スラリーの特性、ポリマーの分子量、加水分解の程度、投与量、混合せん断、溶解条件が総合的に最終的な性能を決定するためです。

したがって、石炭製造用の凝集剤を選択する場合には、やみくもに高分子量を追求するのではなく、実際のスラリー条件や装置の運転方法から出発して、自社のプロセスに適した製品パラメータを確立することが適切です。

I. スラリーの特性はアニオン性 PAM を選択するための基礎となります

石炭スラリーは一定の組成の材料ではありません。

異なる採掘地域、異なる炭層、または異なる製造時期から製造された石炭スラリーは、微粒子の割合、粘土含有量、鉱物組成、および循環水のイオン濃度が異なる場合があります。

微粉炭や一部の粘土鉱物の表面は通常マイナス電荷を帯びていますが、アニオン性ポリアクリルアミドには粒子表面と相互作用できる官能基が含まれています。ポリマーは粒子表面に吸着された後、その長い分子鎖を使用して複数の微粒子を接続し、より大きなフロックを形成します。-

このプロセスは一般に吸着と架橋として知られています。

石炭調製プロセスでは、理想的なフロックは以下を同時に備えている必要があります。

良好な沈下速度。

十分なフロック強度。

優れたせん断耐性。

優れた圧縮性能と脱水性能。

過剰な残留ポリマーの生成がありません。

これは、石炭調製のための PAM 分子量の選択を特定のスラリー条件から切り離して議論できない理由でもあります。

1. 粘土含有量が実際の化学需要を変える

低品位の石炭や、細かいスライム含有量が多い石炭スラリーには、粘土鉱物が大量に存在する可能性があります。

微粒子の割合が増えると、ポリマーは目的のスライム粒子と作用する必要があるだけでなく、粘土粒子によって多く消費される可能性があります。

参考資料によると、粒径 45 ミクロン未満の粒子中の粘土含有量が 15% を超えると、加水分解度 25% の製品では理想的なフロック強度が得られにくくなる可能性があります。その理由の 1 つは、粘土粒子がポリマーの吸着サイトをめぐって微粉炭と競合することです。

したがって、実際の使用において、原料炭の性状が大きく変化した場合、凝集剤の添加量を増やすだけでは必ずしも問題が解決するとは限りません。

より合理的なアプローチは、以下を再評価することです。{0}

スラリー粒子径→粘土含有量→水質→分子量→加水分解度→投与量。

この一連の考え方は、石炭の調製に使用されるアニオン性ポリアクリルアミドの実際の仕様を決定する際により重要です。

II.循環水の質が PAM のパフォーマンスに影響を与える理由

多くの石炭精製プラントでは循環水システムが採用されています。

リサイクル回数が増えると、水中の溶解固体やカルシウム、マグネシウム、その他のイオンが徐々に蓄積する可能性があります。

これらのイオンは水中でのポリマーの荷電状態と鎖構造を変化させ、ポリマー鎖の伸長度を変化させ、それによって粒子間の架橋能力に影響を与えます。

したがって、同じアニオン性 PAM が淡水条件下で良好に機能するという事実は、循環水比率が高い条件下でもまったく同じ効果を維持できることを意味するものではありません。

これは、現場で「最初は良い結果が得られるが、一定期間稼働すると化学物質の消費量が増加する」ことがよくある理由の 1 つでもあります。

この状況が発生した場合は、まず次のことを確認する必要があります。

循環水の水質に変化はないか。

飼料濃度が増加したかどうか。

細かいスライムの割合が増えているかどうか。

ポリマーが完全に溶解しているかどうか。

調製した溶液が劣化していないか。

実際の投与点でのせん断条件が変化したかどうか。

化学物質の投与量を直接的に継続的に増加させるのではなく。

Ⅲ．アニオン性ポリアクリルアミドの分子量の選び方

分子量は PAM を選択する際の非常に重要な指標ですが、分子量が大きいほど性能が良いとは限りません。

機構の観点から見ると、分子量が高くなるほどポリマー鎖が長くなり、より多くの粒子を覆い、より大きなフロックを形成することができます。

ただし、分子量が高すぎると、いくつかの実用上の問題が生じる可能性があります。

溶解時間の増加。

調製システムに対するより高い要件。

混合せん断に対する感度が向上。

溶解が不十分だと高分子量の利点が生かされません。

特定の増粘剤条件下では、大きなフロックが強いせん断を受ける可能性があります。

したがって、石炭調製用凝集剤の投与量と分子量は、濃縮装置と組み合わせて決定する必要があります。

添付資料に記載されている各種増粘剤構成の参考範囲は以下のとおりであり、実際の工場での用途については試験により検証する必要があります。

これらのパラメータは、すべての炭鉱が従わなければならない固定基準ではなく、工場試験の初期基準範囲に属することを特別に説明する必要があります。

たとえば、一部の操作条件下では、分子量 1,500 万の製品が 2,200 万の製品よりも優れたパフォーマンスを発揮する可能性があります。これはおそらく、分子量 1,500 万の製品のほうが、限られた準備と混合時間内でより完全な水和を達成できるためです。

したがって、石炭調製用 PAM の分子量を選択する際には、沈降速度、フロック強度、溶解性能、および装置のせん断条件を同時に調査する必要があります。

IV.異なる濃縮装置には異なるフロック特性が必要です

1. 高-増粘剤

より深い供給ゾーンとより急峻なコーン角度を備えた高速濃縮装置では、フロックの沈降速度と構造の安定性に対してより高い要件が求められます。{0}

適切な分子量と注入条件下では、より大きなフロックが形成され、微細な石炭スライムがすぐにアンダーフローに入ることが可能になります。

このタイプの装置では、フィールド スクリーニングは 1,800 万から 2,200 万の分子量範囲から開始し、25 ～ 30% の加水分解度と 80 ～ 150 g/トンの固体の典型的な用量範囲と組み合わせてテストできます。

2. 従来の増粘剤

従来の装置の混合およびレーキ操作モードでは、フロックが一定の機械的せん断を受ける可能性があります。

したがって、分子量を大きくするだけでは必ずしも良い結果が得られるとは限りません。

分子量 1,200 万～1,800 万、加水分解度 20～25%、固形分 100～200 g/トンが試験の開始点として役立ちます。

3. ペースト増粘剤

ペーストの増粘の目標は、単に迅速な沈降を追求することとは異なり、最終的なアンダーフロー濃度と水分放出に重点を置きます。

添付資料に記載されているペースト増粘剤の参照範囲は、分子量が 2,200 万から 3,000 万、加水分解度が 30 ～ 35%、典型的な用量は固体 1 トンあたり 150 ～ 300 g です。

分子量が高くなるほど、より完全なフロック構造を形成できますが、過剰な用量はフロックの保水力を高める可能性があるという事実にも注意を払う必要があります。

したがって、最終的な目標は「最大のフロック」ではなく、凝結可能、圧縮可能、脱水可能な安定したフロックです。

V. 石炭調製用凝集剤の投与量: 投与量が多ければ多いほど良いとは限らないのはなぜですか?

現場での試運転中、多くのオペレータは次のような直感を持ちます。-

濁度が上昇する → PAM 添加量を増やす。

この方法は効果的な場合もありますが、すべての状況に適しているわけではありません。

凝集剤には適切な作業範囲があります。

この範囲を下回ると、粒子間に十分な架橋構造を形成できなくなります。適切な範囲に達すると、沈降と清澄の効果は徐々に安定します。投与量を増やし続けると過剰な凝集が発生する可能性があります。{0}

ポリマーが多すぎるとフロックの周囲に粘性構造が形成され、フロック内部から水分が排出されにくくなり、かえってアンダーフロー濃度が低下することがあります。

したがって、石炭調製用凝集剤の投与量を最適化するときは、以下を同時に記録することをお勧めします。

オーバーフローの濁度。

アンダーフロー濃度。

沈降界面速度;

フロックサイズ。

フロックのせん断抵抗。

固体1トン当たりの化学物質の消費量。

単一の指標だけを観察することはできません。

VI.ビーカーテストから工業用増粘剤まで: 結果が異なる理由

実験室用ビーカーテストは、製品とおおよその投与範囲を決定するのに役立ちますが、産業機器の動作条件を完全に再現することはできません。

実際の増粘剤には次のような特徴があります。

飼料の滞留時間。

よく混ぜて与えてください。

局所的なせん断。

フロックの輸送。

ベッドの圧縮を厚くする。

循環水の変化。

連続的な送り変動。

したがって、ビーカー内では良好に機能する同じ製品が、現場に投入されると異なる結果を示す可能性があります。

より合理的なテスト方法は、「投与量 - オーバーフロー透明度 - アンダーフロー密度」の関係曲線を確立することです。

オーバーフローがすでに許容レベルに達している場合、化学物質を増加し続けてもアンダーフロー密度が増加し続けるとは限らないことに注意することが特に重要です。

VII.飼料の希釈は、PAM を増やすよりも効果的な場合があります

これは、石炭調製プロセスにおける見落とされがちな最適化の方向性です。

添付資料の試験データによると、ポリマー注入前に、凝集剤の絶対用量が変わらない条件下で、供給固形分濃度が 8% から 4% に減少すると、沈降速度が 40 ～ 60% 増加する可能性があります。

中心的な理由は次のとおりです。

供給濃度を低くすると、粒子間のポリマーの分散が改善され、ポリマーが微粒子と完全に接触する機会が増えます。

したがって、増粘剤自体の処理能力が十分である場合には、直接的に PAM の使用量を増やすのではなく、飼料濃度や希釈条件を検討した方がよいと考えられます。

これは、石炭製造におけるアニオン性ポリアクリルアミドの原単位を削減するための重要なアイデアの 1 つでもあります。

Ⅷ. PAM 溶解システム: 高-分子量-製品の調製にさらなる注意が必要な理由

多くの植物は、ポリマーの調製を無視して、PAM 製品自体に注目しています。

実際、PAM は完全に溶解していないと、設計された分子量と電荷特性を発揮できません。

溶解が不十分だと次のような症状が生じる可能性があります。

定量ポンプの流量が不安定。

投与濃度の変動。

パイプラインの閉塞。

凝集性能が不安定。

実際の有効化学物質投与量の減少。

したがって、アニオン性ポリアクリルアミド「どの製品を購入するか」だけではなく、「製品を適切に準備する方法」も重要です。

1. 補給水の温度に注意することをお勧めします-

添付データは、水温が 20 ～ 30 度の場合、ほとんどのアニオン性 PAM の溶解速度が向上することを示しています。

水温が15度未満の場合、溶解速度が著しく低下し、完全に水和するまでに90分以上かかる場合があります。

したがって、寒い環境で操業する石炭精製プラントは、以下の点に特別な注意を払う必要があります。

水温 + 熟成時間 + 混合強度を調整します。-

2.「フィッシュアイ」現象の回避

PAM乾燥粉末が水に入った後、一度に大量の水と接触すると、粒子表面に急速に水和層が形成されやすくなりますが、内部は乾燥したままです。

このような不十分に溶解した凝集体は、一般に「フィッシュアイ」として知られています。

大きなゲルの塊が形成されると、完全に水和するまでに長い時間がかかり、後続のパイプラインに入る可能性があります。

したがって、PAM 投与システムは均一な分散を達成し、水域に入る初期段階で乾燥粉末粒子が水と完全に接触できるようにする必要があります。

3. 水和段階での過度のせん断を避ける

PAM は長鎖-高分子-物質に属します。

水和段階で過度に強い機械的せん断がかかると、ポリマー鎖の切断が起こり、有効分子量の低下につながる可能性があります。

したがって、PAM の溶解は「撹拌が早ければ早いほど良い」というものではありません。

より合理的なアプローチは次のとおりです。

迅速かつ均一な湿潤 → 穏やかな混合 → 完全な熟成 → 安定した添加。

これは、高分子量の石炭調製用 PAM 製品にとって特に重要です。{0}{1}

IX.オンサイト故障診断: 現象から原因を推定

製炭装置の凝集性能が低下した場合、以下の 3 つの方向から判断できます。

状況 1: 注入量は変わらないが、オーバーフローの濁度が上昇する

すぐに PAM を増やすのではなく、まず石炭スラリーと水質を確認してください。

考えられる原因は次のとおりです。

粘土含有量の増加。

微粒子の割合が増加。

原料炭の性質の変化。

循環水中の溶解固形物の増加。

水の硬度の変化。

添付資料では、安定した投与量の条件下では、多くの場合、まず飼料特性の変化からオーバーフロー濁度の変化を調査する必要があることも指摘しています。

状況 2: オーバーフローは解消されているが、アンダーフローの密度が低下している

これは、凝集剤が過剰に投与されていることを意味する可能性があります。-

フロックは細かい粒子を捕捉できますが、内部に多量の水分を保持します。

現時点では、次のことを試すことができます。

徐々に投与量を減らします。

-最適な投与ウィンドウを再発見する。

分子量を適切に低下させた製品の試験。

一部の動作条件では、化学薬品を減らすと実際に最終的なアンダーフロー密度が向上する場合があります。

状況 3: 本来の性能を維持するために化学物質の使用量は増加し続ける

この状況では、PAM 準備システムを確認する必要があります。

焦点を当てる：

完全に溶解しているかどうか。

過度のせん断が発生したかどうか。

熟成時間が妥当かどうか。

調製した溶液が長期間保存されすぎていないか。

注入点の溶液の粘度が大幅に低下したかどうか。

添付資料は、注入点での溶液の粘度を新たに調製した溶液の粘度と比較することが、ポリマー調製システムに分解の問題があるかどうかを判断するのに役立つことを示唆しています。

X. 季節の変化が PAM に影響を与える理由

実際の石炭製造では、冬と夏で異なる凝集効果が現れることがあります。

冬は主に、低温の水が PAM の溶解と水和速度に及ぼす影響に注意する必要があります。{0}

補給水の温度が低すぎる場合、ポリマーは投与点に入る前に完全に水和されない可能性があります。-

夏場は循環水の生物活性と調製液の保存時間に注意が必要です。

したがって、季節の変化が明らかな植物については、以下を継続的に記録することをお勧めします。

水温;

スラリー濃度;

循環水の水質;

PAM ソリューションの年齢。

実際の投与量;

オーバーフローの濁度。

アンダーフロー濃度。

これらのデータが継続的に記録されると、スライムの変化なのか、設備の変化なのか、PAMの調製条件の変化なのかをより正確に判断することができます。

11.濃縮とろ過に同じ PAM を使用できますか?

これは多くの石炭準備技術者にとって懸念事項です。

理論的には、同じ製品が濃縮と濾過の両方の要件を満たす可能性がありますが、2 つのプロセスの目標は完全に同一ではありません。

厚み付けでは、以下の点にさらに注意が払われます。

沈降速度;

フロックサイズ。

オーバーフローの明瞭さ。

アンダーフロー密度。

濾過では次の点にさらに注意が払われます。

フィルターケーキの形成。

湿気を放出します。

フィルターケーキの分離。

最終的な水分含有量。

したがって、プラントで濃縮と濾過の両方を同時に実行する場合は、両方のリンクのパフォーマンスを個別に評価することをお勧めします。

より高い濾過要件を必要とするシステムの場合、濾材のコンディショニングには低分子量の製品の方が適している場合があります。--

これは、PAM 製品の選択は、最高の分子量を盲目的に追求するのではなく、最終的なプロセス目標を中心に行う必要があることを意味します。

XII. ECOLINK テクノロジーが石炭準備 PAM の選択にどのように役立つか

石炭調製業界にとって、真に価値のある凝集剤の供給は、単に製品の入った袋を提供することではありません。

Shandong Ecolink Technology Co., Ltd. 傘下の ECOLINK TECHNOLOGY は、水処理薬品と装置のワンストップ供給に注力しており、製品のマッチング、技術サポート、サンプル テスト、および特定の用途に関する関連技術データを提供できます。-

当社のアニオン性 PAM 製品は分子量が 3,000 万を超え、特定の用途に応じて加水分解の程度をカスタマイズできます。添付資料はまた、異なる石炭層や異なるスラリー特性を持つプラントの場合、製品のスクリーニングは、単一の仕様を単に採用するのではなく、分子量、加水分解の程度、増粘剤の構成と組み合わせる必要があることも示唆しています。

製品スクリーニングが必要な石炭精製プラントの場合は、次の基本情報を提供できます。

スラリー濃度;

粒度分布;

粘土含有量。

循環水の水質;

増粘剤タイプ。

現在の PAM 分子量;

現在の加水分解度。

現在の投与量;

オーバーフローの濁度。

アンダーフロー濃度。

この情報に基づいて、適切なアニオン性ポリアクリルアミドの仕様と現場でのテスト計画についてさらに議論できます。{0}

製品評価が必要な場合は、下記までご連絡ください。

メールアドレス: sale02@ecolink-environment.com

XIII.石炭調製 PAM の選択の中核原則

石炭処理業界にとって、適切な PAM を選択するために、すべてのプラントに適用できる固定された答えはありません。

本当に効果的な選択をするには、通常、次のことを同時に考慮する必要があります。

スラリーの性質

ポリマーの実際の需要は、微粉炭、粘土、微粒子の割合、および水質によって決まります。

分子量

分子量が高くなるほど、より大きな架橋構造を形成しやすくなりますが、完全に溶解し、実際のせん断に耐えられることを確認する必要があります。

加水分解度

加水分解の程度は、ポリマーの帯電特性と粒子との相互作用に影響を与えます。

投与量

それは単純に「多ければ多いほど良い」と理解することはできません。沈殿、清澄、脱水のバランスを図る必要があります。

準備条件

水温、湿潤、混合、熟成時間は、最終的な有効性能に直接影響します。

設備条件

高率増粘剤、従来型増粘剤、ペースト増粘剤には、フロックの性能に対する要件が異なります。-

したがって、石炭調製用アニオン性ポリアクリルアミドの最終選択は、「スラリー＋水質＋設備＋調製システム＋運転目的」を総合的に判断して決定する必要があります。

結論

石炭調製の凝集は、単純な化学物質の投与の問題ではなく、粒子表面化学、ポリマー吸着架橋、固液分離、濃縮装置、現場での運転制御を含む包括的なプロセスです。{0}{0}

実験室のビーカー テストから産業用途に移行する場合、実際に注意が必要なのは、特定のパラメータの絶対値ではなく、製品パラメータが現場の条件と一致するかどうかです。-

PAM消費量の最適化、オーバーフロー透明度の改善、アンダーフロー濃度の改善が必要な石炭精製プラントでは、スラリー特性、分子量、加水分解度、フィード濃度、PAM溶解システムなどの項目を複数のリンクから一つ一つ確認できます。

エコリンクテクノロジーが提供できるのは、ポリアクリルアミドさまざまなスラリー条件や濃縮装置に関する製品マッチング、サンプル テスト、水処理技術サポートを提供し、お客様が単なる「凝集剤の購入」からより体系的な固液分離の最適化への移行を支援します。{0}}