煤泥水处理药剂综述_刘晓梅

洗选加工20《洁净煤技术》2009年第15卷第5期煤泥水处理药剂综述刘晓梅1,刘炯天1,2,吕鑫磊1(1.中国矿业大学化工学院,江苏徐州221008;2.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110004)摘要:阐述了当前煤泥水处理中絮凝剂、凝聚剂的应用类型及特点,综述了国内外煤泥水处理的主要研究方向和高效煤泥水处理药剂的最新研究进展。重点介绍了微生物絮凝剂在煤泥水处理方面的最新应用情况,指出研究和开发高效、安全、无污染的煤泥水处理用药剂是将来的主流。关键词:煤泥水;絮凝剂;凝聚剂中图分类号:TD952文献标识码:A文章编号:1006-6772(2009)05-0020-05收稿日期:2009-06-10基金项目:国家“863”项目“高灰难选煤泥的高效分选设备与工艺研究”(2007AA05Z339)作者简介:刘晓梅(1984-),女,山东莱西人,在读硕士研究生,主要从事细粒矿物分选方面的研究工作。煤泥水集中了原煤中最细、最难处理的微细颗粒。而粒度越小,其重力作用也越小,布朗运动加剧,促使颗粒在水中保持悬浮分散状态。此外,由于煤泥水中固体颗粒界面之间的互相作用(如吸附、溶解、化合等),使得煤泥水的性质相当复杂,不但具有悬浮液的性质,往往还具有胶体的性质,因而极难用常规的沉淀、回收和脱水设备处理,必须采取一定强化沉降的措施。在选煤厂的实际生产中,通常采用凝聚和絮凝的方法来强化细颗粒煤泥水的沉降,以此来保证清水洗煤,实现洗水闭路循环。虽然国内外目前对煤泥水处理的新型药剂研究开发较多,但就中国目前的情况来看,由于成本及药剂特性等因素的限制,目前被选煤厂大量应用的并不多,中国大多数选煤厂仍以传统的絮凝剂及凝聚剂为主。1煤泥水处理中絮凝剂的应用1.1絮凝及絮凝原理[1]高分子絮凝剂的絮凝机理,目前公认的是吸附架桥机理,在煤泥水中加入长线性结构的高分子化合物,这些高分子化合物在水中发生电离作用并通过静电键合、氢键键合、共价键合等作用与煤泥水中的固体颗粒发生吸附作用,由于这线性化合物分子结构通常很长(例如聚丙稀酰胺的每个分子长达3.5μm),因此,通常可以同时黏结几个颗粒,从而引起颗粒的聚集,这个过程就是絮凝,而其中的高分子化合物就叫絮凝剂。1.2絮凝剂的分类絮凝剂在选煤厂中最重要的用途是提高澄清、浓缩设备固液分离的效果。在选煤厂生产实践中,多采用高分子絮凝剂来加速煤泥水中颗粒的沉降。其种类很多,按其来源可分为天然的和人工合成的。1.2.1天然高分子絮凝剂这类药剂易生物降解,本身或中间降解产物对人体无毒,具有选择性大、价廉、产泥量少等优点。(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和不溶性的支链淀粉组成,分子式为(C6H10O5)。多数淀粉虽不溶于水,但经热处理或碱处理后,可变成糊状的水溶性物质,具有很好的絮凝作用。淀粉衍生物作为工业絮凝剂的研究始于60年代。淀粉通过羟基的醚化、酯化、交联、接枝共聚等化学改性,其活性基团大大增加,聚合物呈枝化结构,分散了絮凝基团,因而对悬浮体系中颗粒物DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2009.05.021洗选加工煤泥水处理药剂综述21有更强的捕捉与促沉作用。淀粉改性絮凝剂在国外研究较早,已有部分成熟的市场化产品[2]。在国内,马永梅[3]以玉米淀粉及2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为主要原料,运用干法制备了高效阳离子淀粉絮凝剂;降林华等[4]在淀粉骨架上引入丙烯酰胺制备的St.AM接枝物进行絮凝试验,提高了选煤效率。(2)壳聚糖衍生物絮凝剂壳聚糖是将甲壳质分子中的乙酰基脱去而制得,具有无毒性、可生物降解性、良好的生物相容性等特性。壳聚糖因其独特的分子结构,对许多类型的染料具有极高的亲和力。同时,由于壳聚糖分子结构上含有大量的伯氨基,通过配位键结合,形成极好的高分子螯合剂,因此它既可凝集废水中的染料,无毒,不产生二次污染,又可捕集铜、铬、锌等重金属离子,在印染工业环保方面应用前景广阔。徐海宏等[5]应用实验室制备的壳聚糖絮凝剂进行煤泥水絮凝沉降试验,显示出很好的絮凝性能。由于单纯壳聚糖的化学性质不活泼,水溶性差,须溶于稀酸才能运用,一来运用成本高,二来操作比较麻烦,故人们纷纷将其进行化学改性,引进多功能基团,改善其溶解性能和物化性质,从而赋予它们更多的特殊功能,具有极高的应用价值和广泛的发展前景。1.2.2人工合成高分子絮凝剂合成高分子絮凝剂一般都是水溶性的高分子化合物,其种类很多,但目前应用于中国选煤厂的主要是聚丙烯酰胺类物质,聚丙烯酰胺类絮凝剂按结构的不同可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型。(1)阳离子型聚丙烯酰胺该类药剂外观为白色粉粒,分子量从800万到1500万。离子度从20%到55%