1、聚丙烯酰胺在煤泥水沉降中的应用摘要：我国面临严峻的水资源短缺状况，聚丙烯酰胺（PAM）作为一种高分子聚合物，在煤泥水中具有有很好的净化作用，产生的絮体粗大，絮凝速度快，处理过程时间短，产生的污泥量少、易处理。针对聚丙烯酰胺在煤泥水絮凝中的应用，介绍了其作用机理、实际生产应用情况、涉及的因素。 关键词：聚丙烯酰胺 絮凝 尾矿 影响效果 聚丙烯酰胺（PAM）作为一种有机有机絮凝剂，有很好的净化作用，同时具有用量少、成本低、毒性小、pH 适用范围广等特点，而且产生的絮体粗大，絮凝速度快，处理过程时间短，产生的污泥量少、易处理，所以近年来备受科研人员青睐。 1 作用机理 聚丙烯酰胺有非离子、阳离子、阴
2、离子、两性等类型，其分子量均在 50 万-600 万之间。聚丙烯酰胺是一种线性的水溶性聚合物，在其分子的主链上带有大量的侧基-酰胺基。酰胺基的化学活性很大，通过色散力或氢键键合等作用吸附于颗粒表面上，而聚丙烯酰胺也可在被吸附的粒子之间起“桥联”作用，它像一条长绳将许多微粒捆扎在一起，实现聚焦、长大，形成一个个絮团，从而加速沉降。 离子型聚丙烯酰胺的水解产物在絮凝时，当其所带电荷符号和胶体颗粒上所带的电荷符号相反时，除架桥作用外，还有电性中和作用和压缩颗粒表面双电层作用。 2 在浮选尾矿中应用 为了强化选矿厂矿浆的浓缩与水的澄清，提高尾矿的水力输送浓度和回水利用率，国内不少选矿厂采用絮凝剂强化尾
3、矿的沉降与浓缩，均取得了良好的效果。 东鞍山烧结厂以聚丙烯酰胺作为絮凝剂，对二选尾矿进行絮凝浓缩净化处理，工业试验得到的指标为尾矿浓度 5.41%、流量 1740m3/h，浓缩机负荷 2.46/（m? h） ，聚丙烯酰加药量 0.2-0.3g/m3，净化水悬浮物浓度 189.4mg/L，底流浓度 17.4%；与原生产状况相比，浓缩机负荷提高 1 倍，底流浓度提高 9 个百分点，净化水悬浮物浓度降低 160.6mg/L，回水利用率提高 35个百分点。 周田澍等人早期在研究尾矿水质改变前后尾矿前后对比实验时，由于几个选矿厂浮选尾矿水中富含电解质，尤其以 Ca、Mg、K、Na、Cl 离子最为突出。采
4、用聚丙烯酰胺絮凝剂后每小时处理尾矿水 408m3，单位处理能力为 3.57m3/h 情况水，可获得 1g/L 左右的澄清水 272m3 药剂用量降至 3.5g/m3 时则获得 1m3 澄清水所需药剂费用课降到 0.09 元，投入生产后，在合理操作和管理中，聚丙烯酰胺用量进一步降到 2.5g/m3，药剂费用降至 0.06 元/m3 澄清水。 我国江苏冶山铁矿选矿厂自 1971 年投产后，尾矿污水污染日趋严重，污水赔偿费曾达 180 万元/a。后采用聚丙烯酰胺处理尾矿，投药量为2.3g/m3，浓缩溢流水悬浮物含量降到 500mg/L 以下，可完全回收利用，从而减少了新水用量，消除了污染，达到了社会
5、、环境、经济效益的统一。 3 影响使用效果因素 3.1 自身因素 3.1.1 相对分子质量 不同相对分子质量的非离子型聚丙烯酰胺的絮凝效果差别明显，沉降效果一般随相对分子质量的增加而改善，并且，相对分子质量越大，达到同样絮凝沉降效果所用的药剂量就越少。所以一般提倡使用高相对分子质量的非离子型聚丙烯酰胺用作煤泥水絮凝剂，但相对分子质量也不是越大越好，过高相对分子质量的非离子型聚丙烯酰胺溶解比较困难，而且大分子的运动非常缓慢，难以达到絮凝沉降效果。对煤泥水处理而言，非离子型聚丙烯酰胺的相对分子质量为 800 万左右比较合适。 3.1.2 水解度 聚丙烯酰胺水解度在 30%左右（PHP）比非水解体聚
6、丙烯胺（PAM）效果要好，PHP 因其所含的阴离子极性基被煤泥、黏土所带负电荷排除影响了桥联作用。但如果尾矿中阳离子电解质增多时，则可中和颗粒表面负电荷，降低点位，则颗粒间的直接接触碰撞结合引起凝聚和大分子链段架桥吸附引起的絮团聚沉将同时发生，因此 PHP 的使用效果好于 PAM. 3.2 煤泥水性质 3.2.1 粒度组成 在水质相同情况下，煤泥粒度组成对煤泥水絮凝沉降有较大影响。粒度粗，重力沉降起主要作用，絮凝剂用量对煤泥沉降速度影响较小；煤泥粒度细，泥质含量较大时，絮凝沉降起主要作用，絮凝剂用量对煤泥沉降速度影响较大。 3.2.2 物料浓度 聚丙烯酰胺对高浓度煤泥水和低浓度煤泥水机理不同，
7、低浓度下，许宁主要以吸附架桥、电中和作用机理为主，即先利用药剂对部分颗粒作用形成包裹层，再利用包裹网捕其他颗粒，使包裹层变得越来越密实，最终完成固液分离作用。匡亚莉等研究表明，当聚丙烯酰胺在颗粒表面吸附达 50%的单分子覆盖时，效果最好，因此当煤泥水浓度增加时，必须增加絮凝剂用量才能保证较好的絮凝沉降效果。 3.2.3 高价金属离子含量 不同性质煤泥水沉降规律是不同的，煤泥水中高价金属离子含量少时，应加一定的高价金属盐，以形成“架桥”作用；而对于细泥含量高，且其中就有高价金属离子溶出时，则只需加入高分子絮凝剂就可使煤泥沉降。 3.2.4 煤泥固体成分组成 研究表明：吸附在煤表面比吸附在石英、黏
8、土表面的聚丙烯酰胺多，所以粒度相近，灰分较低的尾煤消耗的絮凝剂较多。 3.2.5 煤泥水温度 絮团的沉降速度随煤泥水温度的升高而加快，但如果在 16 摄氏度以上，絮团的沉降速度增加就很缓慢，在天气寒冷的地方需要采取一些保温措施。 3.3 操作因素 3.3.1 加药顺序 对于黏土含量高、较难处理的超细粒煤泥水，常采用聚丙烯酰胺系絮凝剂与凝聚剂配合添加，研究表明，先添加凝聚剂后添加聚丙烯酰胺系絮凝剂可取得较好煤泥水沉降效果。 3.3.2 加药量 不同性质的煤泥水加药量不同，在生产实践中应根据不同的煤泥水性质，通过具体的沉降试验，来确定聚丙烯酰胺系絮凝剂的用量。 3.3.3 加药点 为了使絮凝剂在煤
9、泥水中分配均匀，一般在选煤厂浓缩设备入料口附近添加絮凝剂，这样能达到很好的效果。 3.3.4 搅拌作用 适当进行搅拌可加快煤泥水絮凝作用，增加絮凝的悬浮物的密度，降低絮凝剂用量；反之，将严重恶化絮凝效果，甚至破坏或干涉煤泥水絮凝作用。理想的混合条件是快速有力地搅拌使絮凝剂充分分散，煤泥水体系失稳后立即转入比较稳定的絮凝环境。参考文献： 1徐晓君.化学絮凝剂作用原理M.北京：科学出版社，2005. 2申迎华，王斌，王志忠.有机高分子絮凝剂在污泥脱水中的应用J.高分子材料科学与工程，2004，20（5）：55-62. 3郭玲香，等.新型阳离子聚合物治理煤泥水的应用研究J.上海环境科学，1999（3）：127-129. 4石长生，张广元.絮凝剂在压滤脱水中的作用J.选煤技术，2003（3）：19-21. 5张东晨，张明旭.煤泥水处理中絮凝剂的应用现状及发展展望J.选煤技术，2004（2）：1-3.
