在煤泥水处理中絮凝剂的应用及发展方向

1、工业技术2011NO.34科技创新导报1 引言对 于 采 用 湿 法 分 选 的 选 煤 厂 的 作 业 中, 就会不可避免的产生大量的煤泥水, 而 在 煤 泥 水 组 成 极 为 复 杂, 但 是 极 细 颗 粒 煤 泥 水 的 处 理 显 得 尤 为 重 要 。 所 谓 极 细 颗 粒 煤泥水是指浮选尾煤水和负标高捞坑的溢 流, 它们共同的特点是粒度组成很细, 这些 微 细 颗 粒 由 于 表 面 电 荷 的 作 用, 即 使 能 沉 降 下 来, 当 采 用 目 前 使 用 的 压 滤 机 回 收 煤 泥 时 , 也 容 易 造 成 滤 液 浓 度 高 、 滤 饼 产 率 低、 水 分

2、高 、 卸 饼 困 难 等 问 题 , 这 样 给 煤 泥 水 的 固 液 分 离 带 来 困 难 。 为 了 提 高 选 煤 厂 的 经 济 效 益 和 环 境 效 益, 在 处 理 过 程 中 往 往用化学药剂来强化细颗粒煤泥水的沉降 速度, 而 使 用 絮 凝 剂 是 水 处 理 的 主 要 途 径 之 一 。2 煤泥水的性质及主要特点煤 泥 水 由 煤 和 水 组 成, 其 性 质 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

3、 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。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

4、 。3 絮凝剂的作用机理絮 凝 作 用 是 非 常 复 杂 的 物 理 、 化 学 过 程, 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作用下生成 大 体 积 的 絮 凝 物 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 。 但 某

5、 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,

6、 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。4 煤泥水处理中絮凝剂的应用类型及特点絮凝剂为有一定线形长度的高分子聚合 物 , 目 前 , 絮 凝 剂 的 种 类 很 多 , 按 其 来 源可分为天然的和人工合成的两大类。4. 1天然高分子絮凝剂4. 1. 1淀 粉 加 工 产 品 及 其 衍 生 物 淀 粉 主 要 来 源 于 粮 食 作 物, 是 一 种 高 分 子化合物,并且是一种混合物。 不是一个单纯的 分 子, 由 可 溶 性 的 直 链 淀 粉 及 不 溶 性 的支链淀粉组成。 多数淀粉虽不溶于水,但经热 处 理 或 碱 处 理 可 变 为 糊 状 的 水 溶

7、 性 物质, 具 有 很 好 的 絮 凝 性 能 。素 分 布 最 广 , 是 构 成 植 物 细 胞 壁 的 基 础 物质, 其通式和淀粉相同, 但淀粉的结构单元是-葡萄糖。 而纤维素的结构单元是-葡萄糖。 纤维素本身不溶于水。 但经化学处理后。 其衍生物溶于水。 且是很有效的絮凝剂。 其分子量从十几万到几十万。 国外此类产品有CMC (羧甲基纤维素 、 HEC等。4. 1. 3腐 植 酸 钠 腐 植 酸 类 化 合 物富含于褐煤、 泥煤和风化烟煤中, 是一种天然高分子聚合电解质。 其含量最高可达70%80%,平均分子量为2.52.7万具有胶体化合物的性质, 腐植酸本身不溶于水, 其钾 盐

8、和 钠 盐 易 溶 于 水 。 用 风 化 的 露 头 煤 经苛性钠处理后,就可得腐植酸钠, 这是一种很 好 的 絮 凝 剂 。4. 2人工合成高分子絮凝剂人 工 合 成 高 分 子 絮 凝 剂 种 类 很 多 , 按其官能团分类主要有:阴离子型、 阳离子型和 非 离 子 型 三 大 类 。 在 人 工 合 成 的 高 分 子絮 凝 剂 中, 应 用 最 广 的 是 聚 丙 烯 酰 胺 及 其衍生物。聚 丙 烯 酰 胺 简 称PAM,是 一 种 线 型 高分子聚合物,无毒、 无腐蚀性、 易溶于水,其水 溶 液 与 煤 泥 水 混 合 后, 聚 丙 烯 酰 胺 分 子链上的活性基团与煤泥水中的细

9、颗粒表面发生吸附, 在颗粒之间起连接作用, 使细颗粒形成较大絮团,加快了煤泥沉淀速度。 聚丙烯酰胺水溶液的添加是煤泥水处理中的 关键环节,采取合适的添加方式, 将有助于 提 高 絮 凝 效 果 。为了增强聚丙烯酞胺的作用效果及适 应不同的用途,常常采用改性反应。 聚丙烯 酞 胺 用 碱 处 理 后 的 水 解 改 性 反 应, 可 得 到 部 分 水 解 产 品, 即 阴 离 子 型 聚 丙 烯 酞 胺 胺 甲 基 反 应, 即 为 生 产 阳 离 子 型 聚 丙 烯 酞 胺 的 改 性 反 应 , 反 应 产 物 为 季 胺 盐 类 阳 离 子 型 聚 丙 烯 酞 胺 系 列 高 分 子 絮

10、 凝 剂 。 阳离子 型絮凝剂因稳定性较差, 分子量较低, 一般 很少单独使用,但它对泥、 砂等带负电荷的 细粒有特殊的絮凝效果。 另外,还有缩聚型 高分子絮凝剂,如聚酞胺聚氧化乙烯等。 该 类产品可用部分廉价的天然高分子物代替 聚 丙 烯 酞 胺 单 体 进 行 接 枝 共 聚, 以 降 低 成 本。 就我国选煤厂的实际情况而言,煤泥水 处理中单独使用一种高分子絮凝剂的效果 往往不佳。 造成这种情况的原因比较复杂, 通常认为是由于选煤厂用水的硬度偏低和 煤 泥 水 中 含 有 大 量 细 泥 等 所 致 。 细 泥 表 面 所带电荷往往较高,彼此斥力较大, 影响甚 至阻碍了絮凝作用。 因此,

11、将无机电解质凝 聚 剂 和 高 分 子 絮 凝 剂 联 合 使 用, 往 往 能 取 得 更 好 的 絮 凝 效 果 。5 新型微生物絮凝剂的研究与发展展望 絮凝技术已经成为当今煤泥水处理中 十 分 重 要 的 技 术, 随 着 人 们 环 保 意 识 的 提 高, 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 将 沿 着 高 效 、 廉 价 、 无毒的方向发展, 由于丰富的原料来源, 天 然 高 分 子 改 性 絮 凝 剂 将 有 较 好 的 发 展 前 景, 现已受到高度重视; 而微生物絮凝剂的 高效特性也使其成为一个发展热门。 另外, 从 分 子 量 和 分 子 结 构 上 看, 有 机 高 分 子

12、絮 凝 剂 将 沿 着 超 高 分 子 量 絮 凝 剂 、 交 联 絮 凝 剂和胶丸状絮凝剂的方向发展。参考文献1苏 丁 , 雷 灵 琰 , 王 建 新 . 凝 聚 剂 、 絮 凝 剂 在 难 净 化 煤 泥 水 中 的 使 用 , 选 煤 技 术 , 2000.2孙 宇 欣 , 杨 红 卫 . 煤 泥 水 的 特 性 与 絮 凝 剂 的 应 用,煤 炭 技 术, 2001.3谢 广 元. 选 矿 学, 徐州:中 国 矿 业 大 学 出 版社,2001.4胡 筱 敏. 化 学 助 滤 剂, 北京:冶 金 工 业 出 版 社 , 1999.在煤泥水处理中絮凝剂的应用及发展方向罗 纯 昌(龙煤股份公司七台河子公司桃山选煤厂 七台河 154600摘 要 :文中介绍了选煤作业中煤泥水的主要特点, 并论述了煤泥水处