复合型煤泥脱水助滤剂的助滤机理浅析

1、复合型煤泥脱水助滤剂的助滤机理浅析（1）煤泥滤饼内水分的存在方式煤具有多孔结构，由于煤粒孔的密度较奇，其总表面积（外表面积与内表面积之和）较大。因此，煤泥滤饼内含有许多不易脱除的水分，滤饼内水分主要以四种方式存在1）表面水一指颗粒表面附着水与颗粒间结合水，包括水化膜水和自由水；2）毛细水一存在于颗粒裂隙、内部微孔或微粒接触形成的毛细管狀微孔中的水分；3）内部吸附水一吸附于颗粒内部微孔和毛细管内的水分；4）化合水一主要指以无机物结晶水形态存在的水分°（2）矿粒界面性质的化学调节刚使用严格的化学药剂可使矿粒的界面性质发生变化口化学药剂或直接吸附于矿粒界面，或者间接影响其它药剂在矿粒界面的

2、吸附。化学药剂在矿物界面的吸附形式多种多样，主要有范徳华力作用的物理吸附、化学吸附、双电层静电力吸附和表面化学反应等方式。其中，物理吸附的吸附部位是在相界面，它的吸附形式主要有以下三种： 分子的氢键吸附：如中性聚丙烯酰胺对颗粒的吸附； 偶极分子吸附：如水及醇类分子在极性表面吸附； 饱和碳氢化合物分子的色散吸附：如绘类分子在非极性表面的吸附°1）表面活性剂离子吸附的四种形式 静电物理吸附特性吸附化学吸附疏水吸附；前三种均发生在荷电的极性表面，后一种吸附发生于疏水（非极性）表面，表面活性剂在疏水性非极性表面吸附的主要原因是非极性表面的疏水缔合。2）离分子在矿粒表面的吸附高分子主要是凭借其

3、结构单元上的极性基团同表面活性点的作用实现在矿粒表面的吸附。吸附键主要有静电作用、氢键及共价键三种口 静电作用：長荷电表面与离子型高分子作用的主要因素；氢键：氢键键合是非离子型高分子在矿粒表面吸附的主要原因； 共价键：主要是高分子与金属矿生成的共价键。（3）复合型煤泥脱水助滤剂的助滤机理复合型煤泥脱水助滤剂中含有表面活性剂SLL、商分子聚丙烯酰胺和溶剂。它们与煤颗粒表面作用相当复杂，这可以从图45到图415中£电位曲线图中看到，这些曲线都出现多个跳点，这说明药剂与煤颗粒表面发生了多层吸附。表面活性剂SLL和高分子聚丙烯酰胺究竟是怎样在煤颗粒表面吸附的，它们之间是否存在优先吸附等，下面

4、对它们的助滤机理分别加以说明，以探讨复合型煤泥脱水助滤剂的助滤机理。1）表面活性剂SLL的作用机理表面活性剂一般都是由亲水的极性基团和疏水的非极性基团两部分组成的有机化合物，两部分的性质截然不同，一部分与水有亲和性（也称亲水基团），另一部分与油有亲和性（也称亲油基团）。表面活性剂的性质主要取决于亲水基团和亲油基团的结构形成。自制的表面活性剂SLL属于非离子型表面活性剂，其极性基为0H,在水溶液中不电离。表面活性剂作为助滤剂，主要是依靠降低表面张力和压缩固体表面的双电层而使滤饼水分降低的。煤表面是杂极性的，它在水溶液中既有荷正电微区，也有荷负电的微区及疏水区，从整体看水溶液中的细粒煤还是荷负电的

5、，这也就是煤颗粒较容易吸附阳离子型表面活性剂和非离子表面活性剂的主要原因。对于非离子表面活性剂在固体表面吸附主要是靠其极性端吸附在煤颗粒的亲水基团上，并以绘链覆盖煤表面亲水部分，使煤表面的疏水面积扩大，并且还可破坏压缩固体表面的水化膜。根据表面化学知识可知，水化膜是一个在固体表面定向、密集、有序排列的水分子，类似于固相的界面层，当水从毛细管壁流动时，水化膜儿乎是不移动的。所以压缩破坏水化膜起着扩大颍粒间毛细管半径的作用，毛细管半径的扩大显然可以降低滤饼水分。这种作用的结果是使颗粒间凝聚，形成疏水型聚团，这种聚团紧密，过滤时形成的滤饼孔隙小，过滤阻力大，所以过滤速度低。综合上述分析，表面活性剂S

6、LL的助滤机理应该在于降低滤液的表面张力和使固体颗粒表面疏水。从图44b看，它几乎不能够提高过滤速度。2）髙分子助滤剂聚丙烯酰胺的助滤机理高分子絮凝剂的助滤机理，一般认为高分子聚合物既不能降低气液界面张力，也不能提高颗粒的疏水性，主要是通过高分子架桥使细粒物料絮凝成团，改变物料的粒度组成，形成孔隙度大、渗透性好的滤饼，有利于滤饼的脱水和提高滤饼的产率。从图44看，高分子絮凝剂聚丙烯酰胺确实没有降低煤颗粒的表面电位，反而使电位值增髙，在加药量较小时过滤速度提髙非常迅速，但随着加药量的增大过滤速度又降低下来，同时滤饼水分也大幅度增高了，这验证了关于高分子絮凝剂对细粒煤泥滤饼的最终水分没有积极的影响

7、，相反会使滤饼水分增高的观点，这是由于高分子絮凝剂亲水性官能团的存在和卷带作用，使絮团内部包裹水分，絮团越大，包裹水分越多。通过分析高分子絮凝剂的助滤在煤颗粒表面的吸附，研究髙分子助滤剂的助滤机理。聚合的聚丙烯酰胺为非离子型聚合物，非离子型聚丙烯酰胺分子链上的-CONH2彼此间易形成氢键，分子在水中呈弯曲扭转状态。由于分子中无解离的离子基团，而是靠搅拌与颗粒相互接近，靠酰胺基与颗粒形成氢键而结合，所以非离子型高分子在矿粒表面吸附主要是分子的氢键吸附，在颗粒表面呈环状吸附创。正是由于它的弯曲扭转和在颗粒表面的环状吸附使得其有吸附桥联作用。图422为本试验聚合的助滤剂对矿浆的絮凝示意图，从图中可以

8、看出，加药前的矿浆悬浮液中煤颗粒是分散存在的，当加了助滤剂后在矿浆溶液中形成了大的絮团，这也充分说明了本试验聚合的助滤剂能够大幅度提高过滤速度的原因。由文献】可知，表面活性剂SLL与高分子聚合物PHP之间的相互作用，证明二者之间通过氢键缔合形成大分子聚合体，该缔合体既可以使煤粒表面疏水又能使煤粒间形成絮团，从而起到助滤作用。煤与药剂相互作用后没有新的化学键生成，说明煤与药剂之间不存在化学作用.滤饼水分的降低与助滤剂降低表面的电位有关，降低电位、压缩双电层有助于微细粒子的团聚，有助于滤饼脱水。从本试验图4-4c看，表面活性剂能够降低煤颗粒表面的电位，高分子聚丙烯酰胺只能增大煤颗粒表面的电位，从图

9、419和图4-21<,滤饼水分的降低与其表面g-电位的降低并不一致，这是两种组分综合作用表现出的宏观现象图422b加助池剂图422b加助池剂图4-22助滤剂对矿浆的絮凝示意图Fig.4-22Mapoftheexhibitionflocculationwithfilteraids4本章小结1）通过本章的讨论可以看出，本实验所制备的五种助滤剂对六种不同变质程度的煤样都有较好的助滤效果。2）1"药剂对无烟煤的助滤效果是本试验中最优的，在加药駅为16.8Kg/t干煤泥时滤饼水分为12.80%,与空白试验的31.76%相比，降低了18.96%,过滤速度也从空白试验的0.21L/m2«s提高到2.55L/m2s,提髙了2.34L/m23）本试验中滤饼水分最低点是由2#药剂对焦煤在加药量为10.5Kg/t干鹿时出现的，滤饼水分为12.60%,与空白试验的24.30%相比，降低了11.70%；过滤速度最大值是由5*药剂对无烟煤在加药量为31.5K0t干叹时岀现的，过滤速度为4.081711?s,与空白试验的0.21L/R?s相比，提高了3.875?$04）五种助滤剂中2"药剂较适用气煤、肥煤、焦煤、瘦煤中等变质程度的煤；3*药剂较适