机制砂石湿法生产中泥粉水絮凝剂的研究

机制砂石湿法生产中泥粉水絮凝剂的研究

泥砂水系统现状2011年，中国机制砂司拥有超过12000个订单，机制砂司拥有55亿吨以上的订单，是所有资源消耗的第一。但我国建筑物平均寿命约30年,建筑物用混凝土制品质量问题严重影响着建筑物的安全。研究表明,混凝土组成中砂石骨料质量是影响混凝土产品质量的关键因素之一。机制砂石湿法生产工艺可以洗去粘附在机制碎石表面的泥粉和机制砂中的泥质物及超标石粉,保证产品含泥量、泥块含量、亚甲蓝、石粉含量等指标符合《建设用卵石、碎石》(GB/T14685-2011)和《建设用砂》(GB/T14684-2011)标准。但湿法工艺所产生的泥废水总量大、浓度高、处理成本高,严重制约着高品质机制砂石的大规模生产。湖州新开元碎石有限公司(以下简称新开元)一直致力于机制砂石生产工艺的研究和实践,并在行业内率先建立了泥砂水处理用固液分离系统,如图1所示。但系统运行中也遇到了以下问题:一是絮凝药剂用量大,每升生产废水平均需要添加1%浓度PAC约60ml和1‰浓度PAM约30ml;二是实验室研究显示,按照现有工艺标准添加PAC和PAM后絮凝效果较差;三是实际工艺中如不添加PAC,沉淀池沉降效果差。因此,必须对生产废水排放规律进行深入研究,提高水处理效果,节约运营成本。1高粘度泥粉水沉淀实验研究1.1颗粒及体系组成2012年8月26日至11月25日,按照新开元两条破碎线生产规律大量取样,样本的基本参数如表1所示。样本浓度普遍超过7.5%,为高浓度生产废水;样本中固体颗粒较小,为自然沉淀周期较长的悬浮液;样本Zeta电位值如图2所示,体系中颗粒的Zeta电位值在-20mv附近,电负性相对较小,其成分中主要为粘土质和安山岩细粉,几乎不含有机物,各组成分较稳定,见表2。因此固液分离系统应严格控制助凝剂PAC用量或重新优选助凝剂,合理确定PAM用量。1.2棒、六联前器、某仪器实验用仪器主要有秒表、1000ml量筒、搅拌棒、六联搅拌器、1000ml烧杯、加药管、滴管、烘箱、天平、电子秤等。实验药剂主要有湖州科诺粉状PAC、分子量1600万的阴离子PAM。1.3pam絮凝搅拌浓度为78.5g/L(只开动一线)、85.8g/L(只开动二线)和101.1g/L(两条线均开动)高浓度泥粉水各取12组500ml试样,分别置于相应数量的1000ml烧杯中,并按照1%浓度配置PAC助凝液,1‰浓度配置PAM絮凝液,利用六联搅拌器搅拌,絮凝搅拌速度和时间依据实际工况设定。(1)生产废水1%pac用量的确定上述三种浓度各6只烧杯中置不同量的PAC,按120r/min速度搅拌20秒钟,沉降时间6分钟,沉降情况见表3。可见,只需极少量1%浓度PAC即可取得良好的助凝效果,即现有用量过大,破坏了部分PAM的絮凝功能,导致PAM用量增加。因此,每升生产废水1%浓度PAC合理用量是:只开动一线时为0.4ml/L;只开动二线时为0.5ml/L;开动两条线时为0.6ml/L。(2)生产废水1浓度pam的量测在剩余三种浓度各6只烧杯中分别放入0.4ml和0.6ml的PAC,按120r/min速度搅拌20秒钟,然后分两次等量加入一定量的1‰浓度的PAM,第一次按照120r/min速度搅拌15秒钟,第二次按照60r/min速度搅拌40秒钟。沉降情况如表4所示。PAM使用量随生产废水浓度变化规律如图3所示。因此,通过PAC充分的助凝,每升生产废水1‰浓度PAM合理用量是:只开动一线时为13ml/L～16ml/L;只开动二线时为17ml/L～19ml/L;两条线均开动时为20ml/L～22ml/L。2工艺改进根据以上分析结果,对图1所示固液分离系统进行优化,需要改进的包括:(1)大幅度减少PAC使用量;(2)在生产废水流经管道过程中,改变原来的一次加药方式,通过在管道上嵌入两个助混器,实现两段加药和助混;(3)机制砂石企业应建立絮凝试验系统,随时观察原料中泥质物、风化石或碎料以及待处理泥粉水浓度变化,通过试验方法和实际工艺效果积累PAC和PAM用量规律。优化后的工艺图如图4所示。工艺改进前后固液系统吨生产废水处理数据比较见表5。运行数据与实验结果相近,改进后的固液分离系统成本降低明显。实验分析和工艺优化为有力机制砂石行业湿法生产工艺泥粉水处理一直是行业的一个问题。本文基于湖州新开元碎石有限公司固液分离系统面临的问题,通过实验分析和工艺优化,实现了高浓度泥粉水的大规模低成本处理,为高品质机制砂石大规模无尘无尾矿绿色化生产奠