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絮凝剂处理煤泥水

时间:2017/6/29 9:06:44   作者:点击:

    煤泥水是由湿法选煤加工的煤矿选煤厂排放出来的工业尾水,其中含有大量的煤泥和泥砂, 大量排入水域,沉积水底,淤塞河道,污染了河水,它已成为重要的煤炭损失源之一,并对环境有较严重的污染。

    为了提高选煤厂的经济效益和环境效益,在某些处理过程中往往用化学药剂来强化处理效果。而使用絮凝剂是水处理的主要途径之一。因此,高效、价廉絮凝剂的开发应用至关重要,是选煤厂实现煤泥厂内回收、洗水闭路循环、保护环境的技术关键。同时,随着环境保护要求的日益提高,以及大量极细颗粒的存在, 使得煤泥水处理起来十分困难。尽管随着工艺流程及设备的不断改进这一现象已有所改观, 但是根据煤泥水的性质, 合理选择、使用絮凝剂对煤泥水处理仍十分重要, 特别是在对难净化煤泥水的处理中具有更重要的意义。

    煤泥水由煤和水组成, 其性质既与煤的性质有关又与水的性质有关, 并受它们之间相互关系的影响, 主要有: 煤泥水浓度、粘度、灰分、化学性质及煤泥的粒度, 其中煤泥的粒度组成在很大程度上决定了煤泥水沉降过程的难易程度, 且随着粒度变细及细粒含量的增多, 将使颗粒的布朗运动加剧, 煤泥水粘度增大, 颗粒间表面电荷斥力作用明显, 并使煤泥水具有某些胶体性质, 从而导致煤泥水很难自然澄清。一般情况下,地质年代较长的原煤所产生的煤泥水浓度低,处理比较容易,而对于那些年轻煤种,所产生的煤泥水不仅浓度高,而且粘度大、粒度小,处理非常困难。高浓度煤泥水难于处理的主要原因在于它是一个稳定体系,静置几天,甚至几个月也不会自然沉降。

    煤泥水的主要特点是:浓度高,粒度细,灰分高,颗粒表面多数带负电荷,同性相斥,使得这些微粒在水中保持分散状态,它们在水中不仅受重力的作用,还受布朗运动影响。此外,煤泥水不但具有悬浮液的特点,往往还具有胶体的某些性质。

    分类方法有多种,如按照化学成分的不同,有机高分子类絮凝剂可分为天然高分子絮凝剂和人工合成高分子絮凝剂;按照其所带电荷不同,可分为非离子型、阴离子型和阳离子型絮凝剂;按产品分类可分为水溶液型、干粉型和乳胶型三类等。

    絮凝作用是非常复杂的物理、化学过程,现在多数人认为絮凝作用机理是凝聚和絮凝两种作用过程。凝聚过程是胶体颗粒脱稳并形成细小的凝聚体的过程; 而絮凝过程是所形成细小的凝聚体在絮凝剂的桥连(架桥) 作用下生成大体积的絮凝物(即絮团) 的过程。煤泥水中的细泥粒度很小, 不能凝聚成较大的颗粒, 保持相对稳定状态, 长时间不沉降。为了加速煤泥沉降, 必须破坏这种稳定状态。凝聚剂与胶粒的作用主要靠静电引力和分子间力, 这些力较弱, 一般不超过2×104 J/mol。但某些有机高分子是离子絮凝剂与颗粒之间的作用不仅具有静电力和分子间力,而且还具有较强的氢键和其他化学键结合力。

    在煤泥水中加入具有较长线性分子结构的高分子化合物, 这些高分子化合物在水中溶解发生电离作用, 并通过静电键合、氢键合、共价键合等作用与煤泥水的固体颗粒发生吸附作用。由于这些线性化合物分子结构通常很长, 在水中充分的伸展, 而且链上有很多活性基团, 因此通常可以同时粘结多个颗粒, 从而引起颗粒的聚集, 形成絮团。这个过程就叫做絮凝, 而其中的高分子化合物就叫做絮凝剂。

    聚丙烯酰胺(PAM)是研究、开发和使用最多的高分子类絮凝剂。常用的聚丙烯酰胺有三种类型,即阳离子型14~16、阴离子型17~21和非离子型22~24。阳离子型聚丙烯酰胺是以丙烯酰胺为主与阳离子单体聚合而成,或将聚丙烯酰胺“阳离子化”。煤粒表面呈负电性,阳离子聚丙烯酰胺用作絮凝剂,分子链既可以在煤粒间架桥,又可以中和煤粒表面的负电荷,减少煤粒之间的排斥作用,有利于聚集与絮凝,从而提高脱水速度和降低精煤产品的水分。阴离子聚丙烯酰胺可由丙烯酰胺与阴离子单体聚合而成。丙烯酰胺与丙烯酸钠的共聚物是应用最多的阴离子聚合物絮凝剂。丙烯酰胺与丙烯酸钠聚合时交替共聚的倾向较大,易形成理想的交替共聚物,使阴离子单元在分子链上均匀分布。阴离子絮凝剂在煤粒表面为环式或尾式吸附,易于在煤粒间形成桥,对煤粒表面的双电层有压缩作用,且不易受矿浆pH值的影响。非离子型聚丙烯酰胺是丙烯酰胺(AM)的均聚物,由于其有较大范围的电荷密度,因此在给定的矿浆中可以有一种最佳的卷曲构型,使其产生最佳的絮凝效果。


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