復(fù)合型煤泥脫水助濾劑的助濾機(jī)理淺析

1、復(fù)合型煤泥脫水助濾劑的助濾機(jī)理淺析（1）煤泥濾餅內(nèi)水分的存在方式煤具有多孔結(jié)構(gòu)，由于煤粒孔的密度較奇，其總表面積（外表面積與內(nèi)表面積之和）較大。因此，煤泥濾餅內(nèi)含有許多不易脫除的水分，濾餅內(nèi)水分主要以四種方式存在1）表面水一指顆粒表面附著水與顆粒間結(jié)合水，包括水化膜水和自由水；2）毛細(xì)水一存在于顆粒裂隙、內(nèi)部微孔或微粒接觸形成的毛細(xì)管狀微孔中的水分；3）內(nèi)部吸附水一吸附于顆粒內(nèi)部微孔和毛細(xì)管內(nèi)的水分；4）化合水一主要指以無(wú)機(jī)物結(jié)晶水形態(tài)存在的水分°（2）礦粒界面性質(zhì)的化學(xué)調(diào)節(jié)剛使用嚴(yán)格的化學(xué)藥劑可使礦粒的界面性質(zhì)發(fā)生變化口化學(xué)藥劑或直接吸附于礦粒界面，或者間接影響其它藥劑在礦粒界面的

2、吸附?；瘜W(xué)藥劑在礦物界面的吸附形式多種多樣，主要有范徳華力作用的物理吸附、化學(xué)吸附、雙電層靜電力吸附和表面化學(xué)反應(yīng)等方式。其中，物理吸附的吸附部位是在相界面，它的吸附形式主要有以下三種： 分子的氫鍵吸附：如中性聚丙烯酰胺對(duì)顆粒的吸附； 偶極分子吸附：如水及醇類分子在極性表面吸附； 飽和碳?xì)浠衔锓肿拥纳⑽剑喝缋L類分子在非極性表面的吸附°1）表面活性劑離子吸附的四種形式 靜電物理吸附特性吸附化學(xué)吸附疏水吸附；前三種均發(fā)生在荷電的極性表面，后一種吸附發(fā)生于疏水（非極性）表面，表面活性劑在疏水性非極性表面吸附的主要原因是非極性表面的疏水締合。2）離分子在礦粒表面的吸附高分子主要是憑借其

3、結(jié)構(gòu)單元上的極性基團(tuán)同表面活性點(diǎn)的作用實(shí)現(xiàn)在礦粒表面的吸附。吸附鍵主要有靜電作用、氫鍵及共價(jià)鍵三種口 靜電作用：長(zhǎng)荷電表面與離子型高分子作用的主要因素；氫鍵：氫鍵鍵合是非離子型高分子在礦粒表面吸附的主要原因； 共價(jià)鍵：主要是高分子與金屬礦生成的共價(jià)鍵。（3）復(fù)合型煤泥脫水助濾劑的助濾機(jī)理復(fù)合型煤泥脫水助濾劑中含有表面活性劑SLL、商分子聚丙烯酰胺和溶劑。它們與煤顆粒表面作用相當(dāng)復(fù)雜，這可以從圖45到圖415中£電位曲線圖中看到，這些曲線都出現(xiàn)多個(gè)跳點(diǎn)，這說(shuō)明藥劑與煤顆粒表面發(fā)生了多層吸附。表面活性劑SLL和高分子聚丙烯酰胺究竟是怎樣在煤顆粒表面吸附的，它們之間是否存在優(yōu)先吸附等，下面

4、對(duì)它們的助濾機(jī)理分別加以說(shuō)明，以探討復(fù)合型煤泥脫水助濾劑的助濾機(jī)理。1）表面活性劑SLL的作用機(jī)理表面活性劑一般都是由親水的極性基團(tuán)和疏水的非極性基團(tuán)兩部分組成的有機(jī)化合物，兩部分的性質(zhì)截然不同，一部分與水有親和性（也稱親水基團(tuán)），另一部分與油有親和性（也稱親油基團(tuán)）。表面活性劑的性質(zhì)主要取決于親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的結(jié)構(gòu)形成。自制的表面活性劑SLL屬于非離子型表面活性劑，其極性基為0H,在水溶液中不電離。表面活性劑作為助濾劑，主要是依靠降低表面張力和壓縮固體表面的雙電層而使濾餅水分降低的。煤表面是雜極性的，它在水溶液中既有荷正電微區(qū)，也有荷負(fù)電的微區(qū)及疏水區(qū)，從整體看水溶液中的細(xì)粒煤還是荷負(fù)電的

5、，這也就是煤顆粒較容易吸附陽(yáng)離子型表面活性劑和非離子表面活性劑的主要原因。對(duì)于非離子表面活性劑在固體表面吸附主要是靠其極性端吸附在煤顆粒的親水基團(tuán)上，并以繪鏈覆蓋煤表面親水部分，使煤表面的疏水面積擴(kuò)大，并且還可破壞壓縮固體表面的水化膜。根據(jù)表面化學(xué)知識(shí)可知，水化膜是一個(gè)在固體表面定向、密集、有序排列的水分子，類似于固相的界面層，當(dāng)水從毛細(xì)管壁流動(dòng)時(shí)，水化膜兒乎是不移動(dòng)的。所以壓縮破壞水化膜起著擴(kuò)大潁粒間毛細(xì)管半徑的作用，毛細(xì)管半徑的擴(kuò)大顯然可以降低濾餅水分。這種作用的結(jié)果是使顆粒間凝聚，形成疏水型聚團(tuán)，這種聚團(tuán)緊密，過(guò)濾時(shí)形成的濾餅孔隙小，過(guò)濾阻力大，所以過(guò)濾速度低。綜合上述分析，表面活性劑S

6、LL的助濾機(jī)理應(yīng)該在于降低濾液的表面張力和使固體顆粒表面疏水。從圖44b看，它幾乎不能夠提高過(guò)濾速度。2）髙分子助濾劑聚丙烯酰胺的助濾機(jī)理高分子絮凝劑的助濾機(jī)理，一般認(rèn)為高分子聚合物既不能降低氣液界面張力，也不能提高顆粒的疏水性，主要是通過(guò)高分子架橋使細(xì)粒物料絮凝成團(tuán)，改變物料的粒度組成，形成孔隙度大、滲透性好的濾餅，有利于濾餅的脫水和提高濾餅的產(chǎn)率。從圖44看，高分子絮凝劑聚丙烯酰胺確實(shí)沒(méi)有降低煤顆粒的表面電位，反而使電位值增髙，在加藥量較小時(shí)過(guò)濾速度提髙非常迅速，但隨著加藥量的增大過(guò)濾速度又降低下來(lái)，同時(shí)濾餅水分也大幅度增高了，這驗(yàn)證了關(guān)于高分子絮凝劑對(duì)細(xì)粒煤泥濾餅的最終水分沒(méi)有積極的影響

7、，相反會(huì)使濾餅水分增高的觀點(diǎn)，這是由于高分子絮凝劑親水性官能團(tuán)的存在和卷帶作用，使絮團(tuán)內(nèi)部包裹水分，絮團(tuán)越大，包裹水分越多。通過(guò)分析高分子絮凝劑的助濾在煤顆粒表面的吸附，研究髙分子助濾劑的助濾機(jī)理。聚合的聚丙烯酰胺為非離子型聚合物，非離子型聚丙烯酰胺分子鏈上的-CONH2彼此間易形成氫鍵，分子在水中呈彎曲扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。由于分子中無(wú)解離的離子基團(tuán)，而是靠攪拌與顆粒相互接近，靠酰胺基與顆粒形成氫鍵而結(jié)合，所以非離子型高分子在礦粒表面吸附主要是分子的氫鍵吸附，在顆粒表面呈環(huán)狀吸附創(chuàng)。正是由于它的彎曲扭轉(zhuǎn)和在顆粒表面的環(huán)狀吸附使得其有吸附橋聯(lián)作用。圖422為本試驗(yàn)聚合的助濾劑對(duì)礦漿的絮凝示意圖，從圖中可以

8、看出，加藥前的礦漿懸浮液中煤顆粒是分散存在的，當(dāng)加了助濾劑后在礦漿溶液中形成了大的絮團(tuán)，這也充分說(shuō)明了本試驗(yàn)聚合的助濾劑能夠大幅度提高過(guò)濾速度的原因。由文獻(xiàn)】可知，表面活性劑SLL與高分子聚合物PHP之間的相互作用，證明二者之間通過(guò)氫鍵締合形成大分子聚合體，該締合體既可以使煤粒表面疏水又能使煤粒間形成絮團(tuán)，從而起到助濾作用。煤與藥劑相互作用后沒(méi)有新的化學(xué)鍵生成，說(shuō)明煤與藥劑之間不存在化學(xué)作用.濾餅水分的降低與助濾劑降低表面的電位有關(guān)，降低電位、壓縮雙電層有助于微細(xì)粒子的團(tuán)聚，有助于濾餅脫水。從本試驗(yàn)圖4-4c看，表面活性劑能夠降低煤顆粒表面的電位，高分子聚丙烯酰胺只能增大煤顆粒表面的電位，從圖

9、419和圖4-21<,濾餅水分的降低與其表面g-電位的降低并不一致，這是兩種組分綜合作用表現(xiàn)出的宏觀現(xiàn)象圖422b加助池劑圖422b加助池劑圖4-22助濾劑對(duì)礦漿的絮凝示意圖Fig.4-22Mapoftheexhibitionflocculationwithfilteraids4本章小結(jié)1）通過(guò)本章的討論可以看出，本實(shí)驗(yàn)所制備的五種助濾劑對(duì)六種不同變質(zhì)程度的煤樣都有較好的助濾效果。2）1"藥劑對(duì)無(wú)煙煤的助濾效果是本試驗(yàn)中最優(yōu)的，在加藥駅為16.8Kg/t干煤泥時(shí)濾餅水分為12.80%,與空白試驗(yàn)的31.76%相比，降低了18.96%,過(guò)濾速度也從空白試驗(yàn)的0.21L/m2«s提高到2.55L/m2s,提髙了2.34L/m23）本試驗(yàn)中濾餅水分最低點(diǎn)是由2#藥劑對(duì)焦煤在加藥量為10.5Kg/t干鹿時(shí)出現(xiàn)的，濾餅水分為12.60%,與空白試驗(yàn)的24.30%相比，降低了11.70%；過(guò)濾速度最大值是由5*藥劑對(duì)無(wú)煙煤在加藥量為31.5K0t干嘆時(shí)岀現(xiàn)的，過(guò)濾速度為4.081711?s,與空白試驗(yàn)的0.21L/R?s相比，提高了3.875?$04）五種助濾劑中2"藥劑較適用氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤中等變質(zhì)程度的煤；3*藥劑較適