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问题的最有效措施。
4.4极细颗粒煤泥水的处理
所谓极细颗粒煤泥水是指浮选的尾煤水和负标高捞坑的溢流。它们的共同特点是粒度组成很细。根据斯托克斯公式，颗粒的沉降速度和其直径的平方成正比，如直径10μm的颗粒，其沉降速度约是1μm颗粒的100倍。而粒度越小，其重力作用也越小，布朗运动加剧，促使颗粒保持悬浮状态。由此看来选煤厂的极细粒煤泥水是很难沉降的。在选煤厂的实际生产中，为了保证清水洗煤，实现洗水闭路循环，对这些极细粒煤泥水的处理必须寻找强化细颗粒物料沉降的方法。选煤厂通常采用凝聚和絮凝的方法来强化细颗粒煤泥水的沉降。 4.4.1凝聚及凝聚原理
在悬浮液中加入电解质，使悬浮液失稳的现象叫凝聚。由于选煤厂的极细颗粒煤泥水可以近似地看成胶体，我们可以引用 D．L．V．O．理论来分析凝聚原理。该理论认为胶体微粒之间具有范德华引力和静电斥力。即颗粒的凝聚和分散特性，是受颗粒间双电层静电能及分子作用能的支配，其总作用能为二者的代 数和。颗粒之间分子作用能指分子间的范德华引力。两个单分子的范德华力与其间距的六次方成反比。间距增大时，分子之间引力显著减小。当颗粒的直径很小时，微粒间的引力是多个分子综合作用的结果，它们与间距的关系不同于单分子，该力与间距的三次方、二次方及一次方成反比。间距越小，方次也越低。因此，多分子范德华力的作用较单分子更大。颗粒间的静电能主要是由于颗粒接近到一定距离时，带有同号电荷的微粒产生斥力引起的。由于固体颗粒表面常带有剩余电荷，在固液界面上存在有一定的电位差，因而在颗粒周围形成了双电层结构，在自然 pH 值下，多数颗粒带负电。由于带有电性，在固体外围吸附了一定数量的反号离子，使整个颗粒处于电中性状态。当两个颗粒相互靠近时，其间产生斥力。特别是当两个颗粒双电层重叠时，产生的斥力更大。通过以上分析，范德华力是引力，对颗粒的凝聚有利。静电力是斥力，对颗粒的凝聚不利。在正常状态下，两者处于力的平衡。若减小颗粒间的斥力，就会破坏这一平衡，使凝聚发生。向悬浮液中加入电解质，可实现这一意图。煤泥颗粒一般带有负电荷，加入的电解质在悬浮液中很快电离出带正电的离子，这些带正电的离子中和了颗粒表面的电荷，使其双电层被压缩，降低了它的电动电位，减小了斥力，使凝聚发生。由于凝聚改变了颗粒表面的电性质，所以产生的凝聚体小而密实。凝聚体有时易碎，但碎后又可重新凝聚，即凝聚过程属可逆过程。大量试验表明，凝聚对胶体粒子或悬浮液中的徽细粒子作用明显。 4.4.2絮凝及絮凝原理
在悬浮液中加入高分子化合物，由于它的架桥作用，使悬浮液失稳的现象叫
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絮凝。一般高分子化合物都有很长的分子链，而且链上有很多活性基团，这些活性基团能和颗粒表面进行吸附，若一个这样的分子链能同时吸附两个或两个以上微粒，那么就把微粒像架桥一样连接起来，形成絮团。这种作用又称架桥作用。用高分子化合物进行架桥作用时，无论悬浮液中颗粒表面荷电状况如何，只要添加的絮凝剂分子具有可在颗粒表面吸附的官能，或吸附活性，便可实现絮凝。
絮凝剂在颗粒表面的吸附，主要有静电键合、氢键键合和共价键键合三种类型：
① 静电键合--它主要由双电层的静电作用引起。例如，颗粒表面带正电荷， 阴离子型高分子絮凝剂可进入双电层取代原有的配衡离子，两者的吸附紧密。
② 氢键键合--当絮凝剂分子中有-NH2 和-OH 基团时，可与颗粒表面电负性较强的氧进行作用，形成氢键。虽然氢键键能较弱，但由于絮凝剂聚合度大，氢键键合的总数也大，所以该项能量不可忽视。但单纯氢键的选择性较差。
③ 共价键键合--高分子絮凝剂的活性基团在矿物表面的活性区吸附，并与 表面离子产生共价键合作用。此种键合，常可在颗粒表面生成难溶的表面化合物或稳定的络合物，并能导致絮凝剂的选择性吸附。三种键合可以同时起作用，也可仅一种或两种起作用，具体视颗粒与聚合物体系的特性和水溶液的性质而定。大量试验表明，絮凝剂使用时用量不宜过大。因为过量的絮凝剂会将颗粒包裹住，不利于与其他颗粒作用，使絮凝作用削弱。一般颗粒表面被絮凝剂半饱和覆盖时，絮凝效果最佳。絮凝作用由于没有改变颗粒表面的电性质，即颗粒与颗粒之间的斥力仍然存在，所以产生的絮团大而蓬松，其间含有大量的水。絮团有一定强度，但强烈搅拌也会破碎，且碎后一般不再成团，即过程不可逆。絮凝对粒度较粗的颗粒作用明显。 4.4.3常用的浮选药剂
(1) 凝聚剂
凝聚剂主要为无机电解质。其电离出来的离子应和颗粒所荷离子的电性相反，且离子的价态越高，所起凝聚作用越强。凝聚剂分阴离子型和阳离子型，由于大部分物质的颗粒荷负电，因此工业上常用的凝聚剂多为阳离子型。可用阴离子型凝聚剂很少，最常用的是六聚偏磷酸钠，但价格较昂贵，一般不用于实际生产。
(2) 絮凝剂
絮凝剂为有一定线形长度的高分子有机聚合物，絮凝剂的种类很多，按其来源可分为天然的和人工合成的两大类。
a．天然高分子絮凝剂
① 淀粉加工产品及其衍生物—淀粉主要来源于粮食作物，是一种高分子化
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合物，并且是一种混合物，不是一个单纯的分子，由可溶性的直链淀粉及不溶性的支链淀粉组成
② 纤维素的衍生物—自然界纤维素分布最广，是构成植物细胞壁的基础物 质，其通式和淀粉相同，但淀粉的结构单元是α－葡萄糖，而纤维素的结构单元 是β－葡萄糖。纤维素本身不溶于水，但经化学处理后，其衍生物溶于水，且是很有效的絮凝剂。
③ 腐植酸钠--腐植酸类化合物富含于褐煤、泥煤和风化烟煤中，是一种天然高分子聚合电解质。其含量最高可达 70％~80%，平均分子量为 2.5 万～2.7 万，具有胶体化合物的性质，腐植酸本身不溶于水，其钾盐和钠盐易溶于水。用 风化的露头煤经苛性钠处理后，就可得腐植酸钠，这是一种很好的絮凝剂。有的 选煤厂已把该凝聚剂用于实际生产。
b．人工合成高分子絮凝剂 人工合成的高分子絮凝剂种类很多，按其官能团分类主要有：阴离子型、阳离子型和非离子型三大类。在人工合成的高分子絮凝剂中，应用最广的是聚丙烯酰胺及其衍生物。
c．絮凝剂的配制及使用
絮凝剂在选煤厂中最主要的用途是提高澄清、浓缩设备固液分离的效果。 另一个用途是对某些特殊设备，如深锥浓缩机、带式压滤机等，需要有适当的絮凝剂配合使用，才能充分发挥作用。另外，目前国内外的一些学者正在进行旨在提高过滤效果的助滤剂的研究，他们的研究方向大都是对絮凝剂进行改性，来达到助滤目的。选煤厂购买的絮凝剂大都是粉末状的，使用时必须先溶解。溶解设备通常用搅拌桶，要求搅拌时叶轮的转速小于 400r／min，时间为1～1.5h，若转速过快、时间过长，容易使分子链断裂，降低使用效果。溶解顺序是先在搅拌桶中加水，然后再加絮凝剂，同时开始搅拌。配制的浓度一般为0.1％～0.15％，絮凝剂的用量一定不能过大，否则不仅增加成本，而且絮凝效果也不一定就好。絮凝剂在用于处理煤泥水时，其用量最好控制在0.1％～1％(按体积计)以内。絮凝剂最好是现用现配，不宜长时间存放。絮凝剂添加一般采用多点加入法，使絮凝剂在煤泥水中充分分散，以提高药效。实践证明，把絮凝剂加到浓缩机的人料溜槽或管道中，絮凝效果较好。
(3) 凝聚剂和絮凝剂的配合使用
由于凝聚剂是靠改变颗粒表面的电性质来实现凝聚作用的，当用它处理粒度大、荷电量大的颗粒时，使用量就会很大，导致生产成本增加。但凝聚剂对荷电量小的微细颗粒作用较好，而且得到的澄清水和沉淀物的质量都很高。絮凝剂用于处理煤泥水时，由于它不改变颗粒表面的电性质，颗粒间的斥力仍然存在，产生的絮团蓬松，其间含有大量的水，澄清水中还含有细小的粒子，但絮凝剂的用
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量却较低。由此可看出，凝聚剂和絮凝剂在处理煤泥水时都各有优缺点。实践表明，把两者配合起来使用将获得较理想的效果。其作用原理是：凝聚剂先把细小颗粒凝聚成较大一点的颗粒，这些颗粒荷的电性较小，容易参与絮凝剂的架桥作用，且颗粒与颗粒间的斥力小了，产生的絮团比较压实。由于细小的颗粒都被凝聚成团，产生的澄清水质量也较高。凝聚剂和絮凝剂在配合使用时，一定要先加凝聚剂后加絮凝剂，这样可以提高药剂作用效果。生产实践表明，两种药剂配合使用时，用药成本不仅不会大幅度增加，而且大多数选煤厂的用药成本反而降低了。
4.4.4 极细粒煤泥水的处理流程
处理流程的主要任务是回收大量澄清水，以实现清水洗煤，同时这也是洗水闭路循环的重要标志。另外还可以回收一部分细煤泥。
a 煤泥厂内回收流程
该流程可实现洗水闭路循环、煤泥厂内回收。使用该流程须满足两个条件： 一是浓缩机出清水；二是回收的煤泥要有合适的去处。目前大多数选煤厂都采用此流程。
图4-18 煤泥厂内回收流程
b 煤泥厂内、厂外联合回收流程
该流程常见于北方的一些老选煤厂，这些厂过去都是用厂外沉淀池来处理 浮选尾矿的，后来通过技改上了压滤车间，滤饼在夏天还比较好处理，可到了冬天容易冻仓或冻车，于是就有了冬夏不同的处理工艺。该流程是充分利用了老厂的现有条件，也能实现洗水的真正闭路循环。
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图4-19 煤泥厂内、厂外联合回收流程
c 细煤泥分段处理流程
该流程适用于原生煤泥中细泥含量较大的选煤厂。首先用浓缩机脱除大量细泥，把这些细泥同浮选尾矿一起排到尾矿浓缩机，进行再处理。
图4-20 细煤泥分段处理流程