矿物加工学凝聚与絮凝.ppt

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1、凝聚与絮凝凝聚与絮凝 在煤泥水的多相分散体系中，微细颗粒的存在对其沉在煤泥水的多相分散体系中，微细颗粒的存在对其沉降和过滤特性起着决定性的作用，借助于化学手段使微细降和过滤特性起着决定性的作用，借助于化学手段使微细颗粒聚集成较大颗粒絮团，成为改善煤泥水沉降及固液分颗粒聚集成较大颗粒絮团，成为改善煤泥水沉降及固液分离效果的有效途径。离效果的有效途径。加入某些离子，通过降低颗粒间电性斥力使份散体系加入某些离子，通过降低颗粒间电性斥力使份散体系失去稳定性而形成凝聚体，称凝聚。失去稳定性而形成凝聚体，称凝聚。由于溶在液相中的高分子聚合物与细颗粒的吸附以及由于溶在液相中的高分子聚合物与细颗粒的吸附以及自

2、身的架桥作用，使分散体系失于稳定性而形成絮状结合自身的架桥作用，使分散体系失于稳定性而形成絮状结合体，称为絮凝。体，称为絮凝。絮凝化学包括凝聚与絮凝原理，凝聚剂和絮凝剂的制絮凝化学包括凝聚与絮凝原理，凝聚剂和絮凝剂的制备、性质、使用等。备、性质、使用等。在煤泥水体系中，煤和矿物质颗粒在正常在煤泥水体系中，煤和矿物质颗粒在正常pH条件下都荷负电。条件下都荷负电。二、絮凝原理二、絮凝原理 絮凝原理是和絮凝剂的结构相关联。絮凝原理是和絮凝剂的结构相关联。絮凝剂通常是有机高分子化合物，它有两部分构成：高分子絮凝剂通常是有机高分子化合物，它有两部分构成：高分子骨架，活性基因。絮凝作用是由它们共同完成的。

3、活性基因与颗骨架，活性基因。絮凝作用是由它们共同完成的。活性基因与颗粒表面通过各种键合作用，使得颗粒与絮凝剂结合。它决定了絮粒表面通过各种键合作用，使得颗粒与絮凝剂结合。它决定了絮凝剂的键合类型以及键合的颗粒种类凝剂的键合类型以及键合的颗粒种类(即絮合的选择性即絮合的选择性)。高分子。高分子骨架起到一种架桥作用，把粘结颗粒的絮凝剂分子联系在一起，骨架起到一种架桥作用，把粘结颗粒的絮凝剂分子联系在一起，形成絮团。形成絮团。分子大小与絮团结构及大小密切关系，因此，絮凝剂分子量分子大小与絮团结构及大小密切关系，因此，絮凝剂分子量对絮凝效果影响很大。对絮凝效果影响很大。三、无机凝聚剂三、无机凝聚剂 常

4、用无机凝聚剂如下表常用无机凝聚剂如下表 低低 分分 子子 三价金属盐三价金属盐 铝盐铝盐 硫酸铝硫酸铝 氯化铝氯化铝 铝酸钠铝酸钠 铁盐铁盐 硫酸铁硫酸铁 氯化铁氯化铁 二价金属盐二价金属盐 碳酸镁碳酸镁 碳酸氢镁碳酸氢镁 硫酸铜硫酸铜 氯化镁氯化镁 硫酸锌硫酸锌 硫酸亚铁硫酸亚铁 高分子高分子 聚合氯化铝聚合氯化铝 聚合硫酸铝聚合硫酸铝 碱式氯化铝碱式氯化铝 PHPH调整剂调整剂 石灰石灰 碳酸钠碳酸钠 苛性钠苛性钠 盐酸盐酸 硫酸硫酸 表表 常用凝聚剂表常用凝聚剂表1.铝盐和铁盐凝聚剂铝盐和铁盐凝聚剂 铝盐和铁盐在水中存在形态不同，产生凝聚的机理铝盐和铁盐在水中存在形态不同，产生凝聚的机理

5、也不同。也不同。1)电中和凝聚。在离子含量较低情况下，电中和凝聚。在离子含量较低情况下，Al3+和和Fe3+主要以低聚合度高正电荷多核络离子形态存在，对水中主要以低聚合度高正电荷多核络离子形态存在，对水中颗粒起电中和作用。颗粒起电中和作用。2)架桥絮凝。当离子含量达到一定浓度时，架桥絮凝。当离子含量达到一定浓度时，Al3+和和Fe3+主要以高聚合度低电荷的无机高分子及凝胶状化合主要以高聚合度低电荷的无机高分子及凝胶状化合物的形式存在，它们在颗粒间起粘接架桥作用，使之絮物的形式存在，它们在颗粒间起粘接架桥作用，使之絮凝。凝。3)吸附卷扫。当离子含量较大时，吸附卷扫。当离子含量较大时，Al3+和和

6、Fe3+以微小以微小的氢氧化物凝聚形态存在，吸附和粘结水中胶体杂质，的氢氧化物凝聚形态存在，吸附和粘结水中胶体杂质，卷带它们一起从水中分离出去。卷带它们一起从水中分离出去。2.2.无机高分子聚合物无机高分子聚合物 聚合氯化铝是这类物质的代表。它并非单一聚合氯化铝是这类物质的代表。它并非单一分子，而是同一类不同形态的化合物，其通式为分子，而是同一类不同形态的化合物，其通式为AlAln n(OH)(OH)3.低价金属的盐类低价金属的盐类 这类离子在水中多以离子形式存在，主要通这类离子在水中多以离子形式存在，主要通过压缩双电层降低表面电位达到凝聚的目的。过压缩双电层降低表面电位达到凝聚的目的。在以上

7、三类凝聚剂中，由于无机离子凝聚剂在以上三类凝聚剂中，由于无机离子凝聚剂用量少，效果好，目前应用最广泛。用量少，效果好，目前应用最广泛。四、絮凝剂四、絮凝剂 絮凝剂分为天然高分子化合物和人工合成絮凝剂分为天然高分子化合物和人工合成有机高分子化合物。有机高分子化合物。天然高分子絮凝剂有淀粉类、纤维素的衍天然高分子絮凝剂有淀粉类、纤维素的衍生物、腐植酸钠、藻类及盐、蛋白质等。它们生物、腐植酸钠、藻类及盐、蛋白质等。它们为水溶性聚合物，其化学结构、分子量、活性为水溶性聚合物，其化学结构、分子量、活性基各不相同，目前我国应用和生产这类絮凝聚基各不相同，目前我国应用和生产这类絮凝聚很少。很少。人工合成高分

8、子絮凝剂分为以下三种类型。人工合成高分子絮凝剂分为以下三种类型。1 1）阴离子型。如聚丙烯酸盐，水解聚丙烯酰胺、脂）阴离子型。如聚丙烯酸盐，水解聚丙烯酰胺、脂、腈；聚苯乙烯磺酸，纤维素、腈；聚苯乙烯磺酸，纤维素/淀粉黄药，聚丙烯酰胺二淀粉黄药，聚丙烯酰胺二硫代氨基甲酸，聚磷酸乙烯脂。硫代氨基甲酸，聚磷酸乙烯脂。2 2）阳离子型。聚乙烯亚铵，聚（）阳离子型。聚乙烯亚铵，聚（N-N-甲基甲基-4-4-乙烯氯化乙烯氯化吡啶），聚（吡啶），聚（2-2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵）。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵）。3 3）非离子型。聚乙烯醇，聚氧化烯，聚丙烯酰胺。）非离子型。聚乙烯醇，聚氧化烯，聚丙烯

9、酰胺。选煤厂目前广泛采用水解聚丙烯酰胺类絮凝剂。选煤厂目前广泛采用水解聚丙烯酰胺类絮凝剂。考虑到键合作用与桥架作用的总体平衡，水解考虑到键合作用与桥架作用的总体平衡，水解聚丙烯酰胺的水解度以聚丙烯酰胺的水解度以30%为宜。为宜。由于矿物和煤粒表面荷负电，阳离子型絮凝剂由于矿物和煤粒表面荷负电，阳离子型絮凝剂尤为合适，但该类型絮凝剂合成工艺复杂，价格高，尤为合适，但该类型絮凝剂合成工艺复杂，价格高，目前在我国还很少生产和使用。目前在我国还很少生产和使用。1.1.应用范围应用范围 凝聚剂的应用主要两方面：与絮凝剂配合，用于较凝聚剂的应用主要两方面：与絮凝剂配合，用于较高浓度煤泥水处理；单独应用处理

10、低浓度污水以获得澄高浓度煤泥水处理；单独应用处理低浓度污水以获得澄清水。此外，部分凝聚剂在分选过程中起到分散剂和清水。此外，部分凝聚剂在分选过程中起到分散剂和PHPH调整作用。调整作用。絮凝剂用于分选和固液分离。用选择性强的絮凝剂絮凝剂用于分选和固液分离。用选择性强的絮凝剂进行选择性絮凝，是分选微细粒煤和矿物的有效方法。进行选择性絮凝，是分选微细粒煤和矿物的有效方法。在固液分离时，可作为沉降絮凝剂加速颗粒沉降（如浓在固液分离时，可作为沉降絮凝剂加速颗粒沉降（如浓缩机，沉降式离心机）。也可作为助滤剂缩机，沉降式离心机）。也可作为助滤剂(如带式挤压机如带式挤压机、过滤机、过滤机)，以改善物料的可过

11、滤性。，以改善物料的可过滤性。2.2.种类选择与用量确定种类选择与用量确定 药剂选择与用量确定大体遵循以下步骤：药剂选择与用量确定大体遵循以下步骤：1)1)首先应根据煤泥水的沉降特性，筛选出几首先应根据煤泥水的沉降特性，筛选出几种凝聚剂和絮凝剂。种凝聚剂和絮凝剂。2)2)根据单元沉降试验确定两种药剂配合方式根据单元沉降试验确定两种药剂配合方式、药剂种类、用量范围。、药剂种类、用量范围。3)3)参照试验用量范围最后由工业试验确定确参照试验用量范围最后由工业试验确定确切用量。切用量。完成单元沉降试验时应注意几点：完成单元沉降试验时应注意几点：1)1)煤泥水样品的全面代表性煤泥水样品的全面代表性(浓

12、度、粒度、水质浓度、粒度、水质)。2)2)试验过程必须保证相同合理的操作条件。试验过程必须保证相同合理的操作条件。3)3)要全面评价沉降效果并与现场要求相一致。要全面评价沉降效果并与现场要求相一致。4)4)要注意经济因素及药剂供应条件。要注意经济因素及药剂供应条件。工业调试最终确定用量，但保证顺利调试必须做到：工业调试最终确定用量，但保证顺利调试必须做到：1)1)煤泥水浓度保持较低或正常水平时开始调试。煤泥水浓度保持较低或正常水平时开始调试。2)2)凝聚剂采用从高用量朝低用量调，而絮凝剂采用凝聚剂采用从高用量朝低用量调，而絮凝剂采用低用量朝高用量调，最终达到合理用量。低用量朝高用量调，最终达到合理用量。3.药剂准备与添加药剂准备与添加 凝聚剂，按凝聚剂，按5%配制，添加位置选择应以保配制，添加位置选择应以保证有一定的搅拌时间为原则。证有一定的搅拌时间为原则。絮凝剂，按絮凝剂，按0.1-0.15%低浓度配制，现配现低浓度配制，现配现用。配制过程中应保持充分分散与溶解，准备用。配制过程中应保持充分分散与溶解，准备时不宜剧烈搅拌，添加点宜靠近开始沉降点，时不宜剧烈搅拌，添加点宜靠近开始沉降点，避免剧烈或过长时间搅动。避免剧烈或过长时间搅动。