摘要：以某选煤厂的细粒煤泥为研究对象，研究了聚丙烯酰胺（PAM）药剂量对煤泥絮凝体含水率的影响。结果表明：煤泥絮凝体含水率随PAM药剂量的增加，先减小后增加；PAM药剂量为175g/t时，煤泥絮凝体的含水率较低，为35.65%，PAM药剂量在150g/t-200g/t时，适合脱水。
煤泥水处理一直是选煤界的关键和难点，众多学者依据煤泥水絮凝评价指标进行了大量研究。然而，这些研究都集中在煤泥水沉降絮凝过程中上清液浊度或透光率、浑液面的沉降速度以及沉降物的体积或高度，而对絮凝体的性能研究甚少。在污水处理领域，国内学者主要将聚丙烯酰胺处理后的絮凝体作为研究的主要部分，研究了絮凝剂对污泥絮凝体脱水性能的影响。因此，本文通过实验研究了PAM絮凝剂对煤泥絮凝体含水率的影响规律。
1、实验部分
1.1 试样及试剂
筛取某选煤厂-0.008mm的细粒煤泥作为试验样品，其灰分为47.11%，将其配成浓度为40g/L的煤泥水。选用分子量为800万的阴离子型PAM为试剂。
1.2 实验方法
在室温下，PAM用量分别为50g/t、100g/t、150g/t、200g/t、250g/t、300g/t、350g/t。向煤泥水中分别添加PAM药剂后恒速搅拌1min，静置3min，然后倒掉上清液，将絮凝体倒入如图1所示的重力脱水装置中，内垫双层滤纸，通过旋塞控制脱水过程，测定絮凝体在自重脱水1min、2min、3min的滤液质量并记录。
煤泥絮凝体脱水3min后在真空度为0.01Mpa下抽滤1min，然后将取出的煤泥絮凝体置于干燥皿中，于烘箱中105℃恒温烘干至恒重，冷却后称质量，后测定絮凝煤泥灰分。
1.3 絮凝体含水率的计算
计算出絮凝体自重脱水1min、2min、3min的脱水质量m1、m2、m3及絮凝体干燥脱水质量m4及干燥后絮凝煤泥质量m5。絮凝体含水率的计算公式如下所示：
w0=[（m1+m2+m3+m4）/（m1+m2+m3+m4+m5）]×100%
w1=[（m2+m3+m4）/（m2+m3+m4+m5）]×100%
w2=l（m3+m4）/（m3+m4+m5）]×100%
w3=[m4/（m4+m5）]×100%
式中w0、w1、w2、w3分别为絮凝体脱水0min、1min、2min、3min后的含水率；m1、m2、m3分别为絮凝体脱水1min、2min、3min后脱掉水的质量，m4和m5分别是絮凝体干燥脱水质量和絮凝煤泥质量。
2、结果与讨论
2.1 脱水时间对煤泥絮凝体含水率的影响
煤泥絮凝体含水率与自重脱水时间的关系如图2所示。
由图2中可知：
（1）不同药剂量下煤泥絮凝体的含水率随脱水时间的延长而降低，在脱水初期，含水率降低较快，中期降低缓慢，但在后期又快速下降。分析认为初期脱去的多为较易脱去的游离水及间隙水，中期脱去的水应为表面吸附水和毛细结合水；到后期时，絮凝体的结构坍塌，致使絮凝体含水率迅速降低。
（2）在脱水初始时刻，不同药剂量下絮凝体的含水率不相同，这是因为药剂添加量不同，静置相同时间后上清液的高度不同，倒掉的上清液量不同所致。
2.2 抽滤含水率
絮凝体的含水率与PAM药剂量的关系如图3所示。
由图3中可知，随药剂量的增加，絮凝体含水率先降低后增加，当药剂量为175g/t时絮凝体含水率达到较低，为35.65%。PAM添加量在150g/t-200g/t时，适合脱水。根据高分子絮凝剂的“吸附架桥”机理，PAM加入煤泥水中，其中某些基团先吸附在胶体粒子表面，其余部分伸向溶液，当高分子浓度适当时，其伸展的部分会在另一个有吸附空位的颗粒表面进行吸附，此时絮凝剂分子在两颗粒间起架桥作用，通过架桥方式将两个或更多颗粒连在一起形成絮团；然而，当高分子絮凝剂浓度过高时，形成的絮团之间发生粘连，反而使脱水变得困难，絮凝体含水率较高；当溶液中高分子絮凝剂浓度小，基团只能吸附一部分胶体粒子，絮凝效果不理想，絮凝体的空隙结构多被胶体粒子填充脱水困难，故含水率也较高。
3、结论
某选煤厂40g/L的细粒煤泥水在PAM药剂量为175g/t时，煤泥絮凝体的含水率较低，为35.65%；PAM药剂量在150g/t-200g/t时，适合脱水。
