聚丙烯酰胺在煤泥水沉降中的应用

聚丙烯酰胺在煤泥水沉降中的应用

作者：严鼎

来源：《商情》2016年第01期

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、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，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