1引言1.1煤泥水处理的目的和意义目前煤炭分选的工艺和方法，绝大多数以水或水的混合物作为分选介质，如重 介选、跳汰选、浮选等，通常入选It原煤要使用3〜5n?水⑴随着机械化采煤量的 增加，原煤中煤粉的含量也在增加这些煤粉和其他杂质在分选过程中悬浮于分选 介质中成为煤泥水，其中除含有固体悬浮物外，还有因分选工艺的需要而添加的药 剂、油类等一个每小时入选千吨原煤的选煤厂，每小时要产生儿千立方米的煤泥 水⑵我国“三废”排放试行标准规定，选煤厂排放出厂的煤泥水中悬浮物含量不 准超过O.4g/L （新建厂和改建厂不准超过O.3g/L）, pH值在6~9范围内，石油类不 准超过10mg/L,挥发性酚不准超过0.5mg/L选煤厂煤泥水处理或管理不好，不仅 流失煤泥和水，还淤塞河道，污染环境为此，选煤厂要尽量实现洗水闭路循环， 杜绝排放污水通常选煤厂原煤入厂水分低于产品出厂水分（水力采煤例外），即 原煤带入选煤工艺中的水量小于产品带走的水量因此，选煤过程中必须不断补 充清水，生产才能正常进行补充水量若大于产品带走的水量，则工艺中多出的 水必然向外排放，使得洗水不能全部闭路当补充水量恰好等于产品带走的水量 时，谓之洗水平衡，此时不向厂外排放煤泥水而生产又能止常进行。
而这些煤泥水必须经过一定工艺的处理后才能够在选煤厂循环使用，以满足选 煤厂各工艺环节对循环水的要求，或在必须外排时能满足国家环境保护法规的要 求采用工业上成熟的固液分离技术，从煤泥水中分离、回收不同品质的细粒产品 和适合选煤厂循环的用水，做到洗水闭路循环；在煤泥水必须排放时能符合环境保 护的排放要求，不污染环境这些就是煤泥水处理的主要目的和任务⑶1.2煤泥水性质煤泥水由煤和水组成，其性质既与煤的性质有关又与水的性质有关，并受它 们之间相互关系的影响，影响因素主要有：煤泥水浓度、粘度、灰分、化学性质及 煤泥的粒度组等，其中煤泥的粒度组成在很大程度上决定了煤泥水沉降过程的难 易程度，且随着粒度变细及细粒含量的增多，将使颗粒的布朗运动加剧，煤泥水 粘度增大，颗粒间表面电荷斥力作用明显，并使煤泥水具有某些胶体性质，从而 导致煤泥水很难自然澄清⑷1.3煤泥水处理煤泥水处理主要是指煤炭在分选加工过程中产生的介质用水的处理技术由于 煤炭的分选加工过程一直主要是采用水作为分选介质的，故原先的选煤厂称为洗煤 厂⑸煤泥水处理和煤炭的洗选加工密切相关，它的发展变化也紧密伴随着煤炭分 选加工的发展变化，只不过随着对选煤产品的要求愈加严格、选煤工艺的愈加复杂、 选煤厂的大型化愈加明显，以及水资源的愈加珍贵和环境保护标准的愈加苛刻，煤 泥水处理已经变成了整个选煤工艺中涉及面最广、投资最大、最复杂、最难管理的 工艺环节⑹。
在煤泥水处理过程中，煤泥水首先进入浓缩机，在重力的作用下固体颗粒逐渐 沉降，进入浓缩机底流，初步澄清的水越过浓缩机溢流堰返回使用或进入二次浓缩 进行深度净化后使用；浓缩机底流入压滤机进行固液分离，净化的滤液返冋使用， 煤泥作为产品销售在浓缩过程中，为了提高固体颗粒的沉降速度和溢流水的澄清 度，通常在浓缩机中添加一定量的混凝剂所以混凝剂的选择是煤泥水处理中最重 要的环节，也是人们研究的热点，合理地选用混凝剂不但能收到良好的去除效果， 而且能降低处理成木，对环境也能起到一定的保护作用⑺随着选煤厂洗水闭路循环和环境保护要求的H益提高，煤泥水处理在选煤厂 中变得越來越重要近年來细粒煤分选设备得到很大发展，分选下限也越来越低， 导致煤泥水的粒度组成发生了相应的变化，由于大量极细颗粒的存在，使得煤泥 水处理起来越来越困难尽管国内同行在工艺流程和设备上不断改进，这一难题 仍困扰着选煤界混凝剂的选择是煤泥水处理中最重要的环节，它直接影响着煤泥水的处理效 果利用加入化学药剂，使煤泥水中的悬浮物以较大颗粒或松散絮团的形式沉降分 离的方法叫混凝处理，它是冃前煤泥水深度澄清的主要手段之一采用无机混凝剂, 如明矶、石灰等进行的混凝处理一-般称为凝聚；用高分子化合物，如聚丙烯酰胺等 作混凝剂进行的混凝处理一般称为絮凝。
为了取得更好的处理效果，常采用凝聚剂 和絮凝试剂联合使用的方法1.4絮凝剂在水处理过程中的重要地位絮凝剂在用水与废水处理和牛产过程的固液分离中占有重要的地位以水处 理为例，首先，絮凝能有效脱除80%〜95%的悬浮物质和65%〜95%的胶体物质， 对降低水中COD值有重要作用；再者，絮凝对除去水中的细菌、病毒效果稳定， 通过絮凝净化，一般能把水中90%以上的微生物与病毒一并转入污泥，使处理水 的进一步消毒、杀菌变得比较容易；此外，日益受到重视的水体富营养化、废水 脱色等问题，采用无机絮凝剂比生物法除磷、脱色效果好；最后，污泥脱水是当 今废（污）水处理的主要问题，迄今最可行的办法是投加适当的阳离子高分子絮凝 剂，改善污泥性状，以便下一步机械脱水处理值得注意的是，当代的无机混凝 剂和有机高分子絮凝剂在逐步扩大其应用领域，如聚丙烯酰胺及其共聚物在洗涤 剂、颜料分散剂、纸粘胶、造纸、超吸收剂等多种行业得到了应用在水处理的 应用实践中，国内外的水法冶金、石化、造纸、钢铁、纺织、卬染、食品、酿造 等多种行业的废水处理，使用絮凝法的水处理比例约占55%〜75%,而自来水工 业几乎100%使用絮凝法作为净水手段。
由于絮凝法在水处理与污泥脱水中具有较 明显的技术经济效益，国外高分子絮凝剂的牛产与消费近5年仍保持6.15%左右 的年增长速度我国无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂大体维持在年均10%的增长速 度1.5目前国内外常用絮凝剂1.5.1无机低分子絮凝剂口前，国内处理煤泥水采用的混凝剂主要是铝盐，铁盐和含Ca?+的无机盐与聚 丙烯酰胺（PAM）联合使用凶当把含铝、铁、钙离子的无机盐加入到带负电荷的煤 泥水胶态中时，根据DLVO理论，溶液中正离子浓度增加，扩散层中反离子浓度增 加，在反离子静电斥力作用下，迫使扩散层中正离子挤进吸附层里去，于是§负电 位被消除，胶体电荷被中和，胶体周围水化膜被减弱从而，促进颗粒凝聚PAM 的架桥作用是多个颗粒联合起来形成絮团而沉降此方法在国内多个选煤水已有应 用常见的有铝盐、铁盐、含C/+絮凝剂等［9】1.5.2无机高分子絮凝剂（1） 聚合硫酸铁：聚铁是硫酸铁水解产物，产品中含有各种核瓮基络合物，这 些多核络合物，在吸附煤泥水颗粒同时，中和颗粒表面负电荷，压缩颗粒双电层， 降低g电位，破坏煤泥水胶体稳定性，促进颗粒絮凝沉淀［⑼2） 聚硅硫酸盐：聚硅金属盐混凝剂是一种无机高分子混凝剂。
它是由活性硅 酸和金属盐复合而成因此，它既有硅酸分子量高，吸附架桥能力强的特点，又具 有金属较强电中和能力宋永会等用聚硅硫酸铁(PFSS)处理肥城矿务局杨庄煤矿废 水，除浊效果好，只需加入20mg/L,就可使煤泥水浊度从580度降至10度以下含 铝离子的聚硅酸复合混凝剂(APSA)对煤泥水同样有良好处理效果，当投加量为 8mg/L时，浊度从24度降至5. 8度再投加PAM可使矶花大而紧密，沉降速度加快［⑴3) 聚合氯化铝铁:聚合氯化铝铁絮凝剂(PAFC)是一种新型无机高分子絮凝齐U 该絮凝剂既具有聚合铝盐碱基度高，对原水适应性强的特点，乂具有聚合铁分子量 大，絮体沉降快的优点当煤泥水中加入PAFC絮凝剂后，PAFC中高电荷的铝铁多 核络合物充分发挥电中和作用，是带负电荷的煤泥胶体相互凝结成更人的胶团由 于PFAC分子量高，该絮凝剂的水解产物对脱稳的煤泥胶团和氢氧化铁微絮体具有 良好的粘接架桥和网铺卷扫作用［切铝盐混凝的使用潜在的问题是其对生物体的影 响已经发现，水中铝含量高于0.2—0.5mol/L,即可使鮭鱼致死【叫(4) 聚氧硫酸根合高铁：聚氧硫酸根合高铁是以硫酸亚铁为原料，通过固相化 学反应方法研制而成的新型铁系无机高分子净水剂。
它溶于水后，生成聚铁阳离子, 阳离子带有正电荷，能有效降低煤泥水颗粒表面的g电位，同吋吸附带负电的泥质 颗粒，破坏悬浮液稳定性它和PAM联合使用，使颗粒凝聚，沉降迅速处理后水 质较清，透光率可达到83%fl41o(5) 无机高分子铁钙铝混凝剂：无机高分子铁钙铝混凝剂(PFCA)是在聚铁液体 产品基础之上，通过概率等离子部分取代其中的Fe*离子，制备出的新型无机高分 子混凝剂PFCA秉承了聚铁电中和能力强，分子量较大的优点同时，由于A1” 的加入使它具有了铝盐的特点，Ca?+的加入增加了PFCA的电中和能力，又增加了 溶液的硬度，而提高水质硬度，可改善煤泥水特性，提高煤泥水处理效果透射电 镜分析表明，PFCA比PFS具有更大更致密的网状空间结构，说明它具有更大的分子 量，具有卷扫网捕的作用用PFCA处理煤泥水效果更好，同时可以节省PAM的用 量，具有其它无机混凝剂无法比拟的混凝效果［①6) 一种新型无机高分子凝聚剂多铝硅酸盐氯化物(PASiC)：被轻基化的聚 合氯化铝(PAC)与聚硅酸在Al/Si比率N5的条件下结合2h,可生成多铝硅酸盐氯化 物(PASiC),用酸碱度滴定法方法检查Al (III)在PASiC的加水分解聚化过程。
各种 各样的实验方法比较PASiC与PAC的表现结果显示，在水解铝和聚硅酸之间存 在一定的相互作用，特别是在低碱度值，它可能在PASiC的化学结构，分子量分 布，动电特征和絮凝产物中起一定的作用在相同PH值条件下，当不同种类的带 电铝和聚硅酸结合成带正电荷较少但分子量比对应的铝离子产品大时，复合体形 成了所以，在开发PASiC凝结剂时考虑其聚合效率和成效是十分必要的总之， PASiC显示出较高的絮凝作用，在澄清和脱色方面都优于PAC〔⑹7) 结团絮凝：结团絮凝工艺是日本一些水处理专家借鉴直接由悬浊液创造 颗粒物的技术而提出的一种新的水处理技术此工艺通过控制PAC, PAM投量， 水流上升速度，搅拌转速，使煤泥水中的煤泥颗粒在设备中形成结构紧密的结团 絮体，从而达到高效去除悬浮物的目的〔⑺1.5.3有机高分子絮凝剂自1954年美国首先开发出商品聚丙烯酰胺絮凝剂以来，高分子絮凝剂的生产 和应用一直发展较快与无机絮凝剂相比，它用量少，絮凝速度快，受共存盐类、 pH值及温度影响小，生成污泥量少而易处理，对节约用水、强化废(污)水处理和 回用有重要作用1) 阳离子聚季镀盐丙烯酰胺接枝共聚物：阳离子聚季鞍盐丙烯酰胺接枝共聚 物(PQAAM)是一种高分子聚电解质。
PQAAM在水中以离子存在它含有季镀离子， 对胶体表面负电荷中和能力强另外，絮凝剂分子量大，酰讓基与煤粒表面H・0形 成氢键，增加了吸附架桥作用，有利于絮凝沉降〔冈2) MN・5絮凝剂：MN・5絮凝剂是以多胺类阳离子絮凝剂为主体的复配药剂 MN・5药剂不仅凭借其阳离子性中和煤泥表面负电荷，压缩煤泥表面双电层起絮凝 作用同时，多胺大分子链上的亚氨基(・NH・)与煤泥表面发生较强的氢键吸附而起 架桥作用MN・5与PAM联合使用处理淮北石台选煤厂煤泥水，浓缩机溢流浓度从 60 g/L降至0.3g/ L,达到了洗水一级闭路标准卩％(3) PAMAM树形分子：PAMAM树形分子是一种内部具有树枝状结构的球形 分子，表面有很多氓出基团伯胺基在酸性条件下带正电，能与煤泥水中带负电胶 粒中和，压缩双电层，降低g电位，破坏胶体稳定性・NH?基团有很强的配位络合作 用，可与胶粒表面芳香基团络合，生成电中性物质，加速胶体凝聚此外，树形分 子具有大量空腔，在一系列次价键力作用下，与煤泥水胶粒发生吸附作用，提高处 理效果在对铁法小青矿煤泥水处理实验中效果优于传统方法，上清液分离率为53.6%,浊度降至4.43度〔2°】。
1.5.4微生物絮凝剂微生物絮凝剂的研究者早就发现，一些微生物如酵母、细菌等有细胞絮凝现象, 但一直未对其产生重视，仅是作为细胞富集的。