上清液透光率为 90． 6% ， 取得较好的沉降效果。添加明矾和无机聚铝铁澄清水硬度小， 使用氯化钙和石膏时， 度为 108． 0 cm / min， Mg2 + 浓度较高； 在 pH = 6． 3 左右， Ca2 + 主要通过静电吸附在煤泥微颗粒表面， Al3 + 、 Fe3 + 除静电吸附外， 矿化度较大， 还可能存在羟 基络合吸附。 关键词： 沉降； 高泥化煤泥水； 凝聚剂； 絮凝沉降； 吸附机理 中图分类号： TD926 文献标识码： A 文章编号： 0253 － 6099 （ 2011 ） 04 － 0055 － 04
表3
絮凝剂用量 / （ g·m － 3 ）
絮凝剂与凝聚剂复配试验及结果
悬浮物含量 / （ mg·L － 1 ） 532． 0
总硬度 （ 德国度） 5． 39
472． 90
2
2． 1
试验部分
药剂的选择
凝聚剂的选择： 煤泥水悬浮液可以认为是一个胶 体分散体系， 煤泥水中的固体颗粒表面上通常带有负 电荷， 它的稳定性主要取决于煤泥水中细颗粒彼此间 的静电作用力。要想使带电的胶体颗粒互相凝聚， 必 须破坏胶体的稳定性， 根据 DLVO 理论， 可以采用无机 使胶 电解质凝聚剂压缩煤泥水中颗粒表面的双电层 ， 体颗粒失去稳定性， 达到使煤泥水中细颗粒聚集沉降 ［1 ］ 。 ， 的目的 为此 在试验中选用氯化钙、 明矾、 无机聚 铝铁、 无水石膏作为凝聚剂进行试验。 絮凝剂的选择： 絮凝作用是加入带有许多能吸附微 粒的有效官能团的、 通常具有链状结构的高分子化合物， “吸附桥联作用” 它通过 将煤泥水中的颗粒聚集在一起 形成大的絮团从而加速煤泥水中细颗粒的沉降。试验 选用分子质量为 1 000 万的聚丙烯酰胺作为絮凝剂。 2 ． 2 主要仪器设备 500 mL 量筒、 500 mL 烧杯各若干，秒表， 20 mL 1 mL、 5 mL 和 20 mL 注射器， 8 W 蛇形日光 直管吸管， 721 紫外分光光度计。 台灯， 2 ． 3 试验方法 参照 MT / T190 － 1988 进行絮凝沉降试验。 将 盛有煤泥水试样的量筒（ 1 000 mL ） 静置， 用注射器将
组成进行了分析， 结果见表 1 。
表1
粒级 / mm + 0． 25 － 0． 25 + 0． 125 － 0． 125 + 0． 075 － 0． 075 + 0． 045 － 0． 045 合计 产率 / % 29． 11 30． 96 7． 51 4． 88 27． 54 100． 00
煤泥粒度组成分析
第4 期
闵凡飞等： 高泥化煤泥水沉降特性及凝聚剂作用机理研究
57
表面双电层有关。对含有相同价位阳离子的凝聚剂来 凝聚沉降效果也有差别， 无机聚铝铁效果优于明 说， 矾， 石膏的效果优于氯化钙， 这说明无机凝聚剂对煤泥 水颗粒沉降的影响一方面受阳离子的影响 ， 另一方面 还受药剂在颗粒表面吸附交换特性的影响 。
［8 ］
由表 1 可知， 该煤泥水属于典型的微细粒级含量 高、 灰分高难以沉降的煤泥水。 将现场采集的煤泥水自然沉降 60 min， 取上清液 ， 2 。 检测水质 结果见表 由于选煤厂煤泥水中添加的 所以在水质 药剂会吸附在煤泥颗粒表面而带出系统 ， 分析中没有检测 COD 和 BOD 数值。
。
试验用煤泥水来自临涣选煤厂浓缩机入料 ， 浓度 ［9 ］ 43 g / L 。 GB / T19093 － 2003 为 试验采用 对煤泥粒度
①
灰分高， 一些选煤厂入洗原煤灰分高达 50% 以上， 原 ， 煤中粘土类矿物在选煤过程中往往易泥化 由此导致 高泥化煤泥水， 煤泥水中细泥含量高， 灰分高， 难以处 理， 这种状况在淮南、 淮北新矿区表现得较为明显， 是 目前亟需解决的问题
［1 － 5 ］
。
高泥化煤泥水难以沉降的根本原因是其中含有大 而煤泥水中粘 量主要成分为粘土类矿物的微细颗粒， 土矿物表面基本上荷负电， 这些细微颗粒间相互排斥， ［5 ］ 难以聚集沉降 。为此， 在煤泥水处理过程中需要通 过添加凝聚剂来压缩煤泥颗粒表面双电层 ， 以促进细
累计产率 / % 29． 11 60． 07 67． 58 72． 46 100． 00 灰分 / % 33． 84 39． 74 47． 01 45． 27 58． 49 44． 00 累计灰分 / % 33． 84 36． 88 38． 01 38． 50 44． 00
1
煤泥水性质
淮北矿业集团临涣选煤厂 （ 以下简称临选 ） 是总 设计能力为 13． 0 Mt / a 的亚洲最大的炼焦煤选煤厂。 主要选煤工艺为原煤不脱泥无压给料三产品重介旋流 器分选， 煤泥浮选， 煤泥水采用两级浓缩机浓缩、 压滤 机脱水回收煤泥
表2
Ca2 + 19． 04 Mg2 + 11． 91 离子含量 / （ mg·L ） SO4 2 － Na + + K + Cl － 602． 5 302． 21 228． 38
－1
煤泥水水质检测结果
－
HCO3
合计 1 334． 73
pH 值 8． 70
电导率 / （ μs·cm － 1 ） 2 819
①
摘
要： 为了掌握无机凝聚剂对高泥化煤泥水沉降性能的影响规律及其作用机理， 进行了凝聚剂用量及凝聚剂与絮凝剂复配使用
对煤泥水沉降特性及水质的影响试验， 并分析了凝聚剂在高泥化煤泥水沉降过程中的作用机理 。 结果表明， 单独使用凝聚剂难以
3 3 满足高泥化煤泥水沉降处理的目的， 石膏用量为 400 g / m ， 与分子质量为 1 000 万的聚丙烯酰胺 5． 6 g / m 配合使用时， 初始沉降速
第 31 卷第 4 期 2011 年 08 月
矿
冶
工
程
MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING
Vol． 31 №4 August 2011
高泥化煤泥水沉降特性及凝聚剂作用机理研究
闵凡飞， 张明旭， 朱金波
（ 安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001 ）
Settling Property of Highlyargillized Coal Slurry and Reaction Mechanism of Coagulants
MIN Fanfei，ZHANG Mingxu，ZHU Jinbo （ School of Materials Science and Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， Anhui， China） Abstract ： Tests were carried out to study the effect of dosage of inorganic coagulants and a combined usage of coagulant and the influencing principle and and flocculant on the settling behavior of highlyargillized coal slurry and water quality， mechanism therein were analyzed． The results indicate that coagulant alone can not meet the target of settling the slurry， yet，when gypsum is added together with polyacrylamide whose molecular weight is 10 million， with a dosage of 400 g / m3 and 5． 6 g / m3 ，respectively，settling effect can be improved，as the light transmittance of the supernatant liquid was 90． 6% and the initial settling velocity reached 108． 0 cm / min． The hardness of water was low when alum and aluminumiron compound were used as coagulants，while the mineral salt concentration and Mg2 + concentration were large when calcium chloride and gypsum were used． The adsorption form of Ca2 + ，Al3 + and Fe3 + on fine particles was electrostatic adsorption when the pH value was about 6． 3 ， and there may as well exist complexion adsorption of Al3 + and Fe3 + on the particles． Key words： settling； highlyargillized coal slurry； coagulants； flocculation agglomeration； adsorption mechanism 煤泥水是湿法选煤加工的工业尾水， 含有大量的 ， 煤泥和泥砂 是煤炭工业的主要污染源和煤炭损失源 之一。煤泥水处理是选煤厂重要的生产环节， 它是整 个选煤工艺中涉及面广、 投资大、 最难管理的工艺环 节。煤泥水的处理水平直接影响到选煤产品的质量高 低， 并且给选煤厂稳定生产和矿区环境带来很大影响 ， 同时澄清煤泥水作为水资源的再利用问题也直接关系 到选煤厂效益的高低。 目前， 机械化采煤在煤矿开采 工艺中所占比例越来越高， 机械化采煤往往导致大量 矸石进入选煤厂入洗原煤， 造成入洗原煤矸石含量高、