摘要：当前我国煤泥水采用浮选工艺时存在絮凝剂投入过量问题，造成絮凝沉降效果较低、絮凝剂浪费、浮选药剂成本较大的情况。从絮凝剂种类、絮凝剂相对分子质量、絮凝剂用量三方面因素对不同絮凝剂作用下的煤泥沉降性能及絮团特性进行研究。结果表明：阴离子型絮凝剂对比其他类型絮凝剂在煤泥沉降、上清液透射比值指标上效果显著；絮凝剂用量越大煤泥沉降速度越快，絮团粒径越大，上清液透射比值越大；采用小剂量药剂，相对分子质量为影响煤泥沉降关键因素，采用大剂量药剂，相对分子质量和用量均为影响煤泥沉降关键因素。

　　关键词：絮凝剂；煤泥；沉降性能；絮团特性

　　随着我国煤矿开采机械化程度的不断提高，入选原煤的含矸量增大，入选原煤的煤泥含量增大，大量的细泥会严重污染浮选精煤，煤泥浮选难度增大，精煤质量下降。为有效改善煤泥水沉降效果，加速煤泥的沉淀，在煤泥水浮选工艺中添加过量的絮凝剂，从而实现保障精煤产品质量的目的。在实际应用过程中，过量的絮凝剂不仅会造成絮凝剂的浪费和浮选药剂成本的增加，同时还会大幅度提高煤泥水体系的黏度，最后导致絮凝沉降速度变慢、出水水质较差。

　　为有效解决煤泥水浮选工艺中循环水浓度高、煤泥沉降回收效果差、生产成本高的问题，设计采用不同絮凝剂进行煤泥水沉降性能及絮团特性试验，为絮凝剂选择提供技术参考，从而提高生产效率和效益。本文主要对煤泥水浮选工艺中絮凝剂种类、絮凝剂相对分子质量、絮凝剂用量三方面因素对不同絮凝剂作用下的煤泥沉降性能及絮团特性进行研究。

　　1实验部分

　　1.1主要试剂和设备

　　阴离子型絮凝剂APAM、阳离子型絮凝剂CPAM、非离子型聚丙烯酞胺絮凝剂NPAM，国药集团化学试剂有限公司。试验用原煤来自高阳煤矿。

　　DZF-6500型电热恒温真空干燥箱；DF101S型加热磁力搅拌器；ZSXH-618恒温水浴箱。

　　1.2试验样品制备

　　1）将煤样破碎、筛分，选取粒度0.074 mm以下煤样，置于真空干燥箱中烘干，设置温度为100℃,干燥10 h，备用。

　　2）称取煤样5 g放置于25 mL烧杯中，加蒸馏水定容至刻度，加热磁力搅拌器搅拌，溶解后移液至250 mL沉降管，加蒸馏水定容。

　　3）准确称取定量絮凝剂，在烧杯配制成质量分数为0.1%的药剂溶液。

　　1.3絮凝沉降试验

　　将已装有煤泥悬浮液的250 mL沉降管安置于试验平台上；将配制的絮凝剂按一定要求加入至250 mL沉降管中，数次并快速翻转沉降管，保障让使絮凝剂与煤泥悬浮液进行有效的充分接触；沉降管静置后，隔5 s记录60 s内和5 min时沉降管澄清液面下降位置。

　　2结果与讨论

　　2.1絮凝剂对煤泥沉降性能及絮团特性的影响

　　在确定其他试验条件一致的情况下，全部选取絮凝剂相对分子质量均为600万的3种不同类型絮凝剂APAM600、CPAM600、NPAM600进行煤泥悬浮液沉降试验，得到不同类型絮凝剂对煤泥絮凝沉降效果及絮凝特性数据，如图1和图2所示。

　　从图1可知，在APAM600阴离子絮凝剂作用下，随着絮凝剂用量增加，煤泥沉降速度表现为先增大后趋于稳定的趋势，在药剂用量为100 g/t干煤泥时煤泥沉降速度即可达到最大值79 cm/min，此时继续增加APAM600用量，煤泥沉降速度无明显变化；上清液透射比表现为先增大后减小趋势，药剂用量100 g/t干煤泥时达到最大值78%。在CPAM600和NPAM600絮凝剂作用下，随着絮凝剂用量增加，煤泥沉降速度均表现为增加趋势，但是在药剂用量最大为250 g/t干煤泥时煤泥沉降速度最大值也仅分别为18、38 cm/min；上清液透射比均表现为增大趋势，但是在药剂用量最大为250 g/t干煤泥时上清液透射比最大值仅仅分别最大值56%、67%。综上所述，采用APAM600阴离子絮凝剂能够在药剂消耗量较低时实现较佳的煤泥沉降效果。

　　从图2可知，在APAM600、CPAM600、NPAM600絮凝剂作用下，随着絮凝剂用量增加，絮团粒径均表现为逐渐增大趋势，整体来讲，絮团粒径顺序为：A-PAM600>NPAM600>CPAM600。APAM600絮凝剂作用下，随着絮凝剂用量增加，分形维数表现为先增加后减小的趋势，在药剂用量为100 g/t干煤泥时分形维数达到最大值1.635；在CPAM600和NPAM600絮凝剂作用下，随着絮凝剂用量增加，分形维数均表现为增加趋势，但是在药剂用量最大为250 g/t干煤泥时分形维数最大值也仅分别为1.602、1.618。上清液透射比均表现为增大趋势，但是在药剂用量最大为250 g/t干煤泥时上清液透射比最大值仅仅分别最大值56%、67%。综上所述，采用APAM600阴离子絮凝剂可在较低药剂消耗量下可形成粒径较大的紧实絮团。

　　2.2絮凝剂相对分子质量大小对煤泥沉降性能及絮团特性的影响

　　在确定其他试验条件一致的情况下，选用阴离子絮凝剂，在不同相对分子质量条件下（300万、600万、800万、1 200万）进行煤泥悬浮液沉降试验，得到阴离子絮凝剂不同相对分子质量大小对煤泥絮凝沉降效果及絮凝特性数据。

　　从不同相对分子质量大小对煤泥絮凝沉降效果数据可知，当阴离子絮凝剂用量100~250 g/t干煤泥区间，相对分子质量从300万增加至1 200万过程中，煤泥沉降速度、上清液透射比均表现先增大后减小趋势，相对分子质量600万时上清液透射比达到最大值；阴离子絮凝剂用量50~100 g/t干煤泥区间，相对分子质量从300万增加至1 200万过程中，煤泥沉降速度表现为增大趋势，相对分子质量800万时上清液透射比达到最大值。

　　随着絮凝剂相对分子质量的增加，絮团粒径均表现为逐渐增大趋势，絮凝剂用量越大絮团粒径越大；随着絮凝剂相对分子质量的增加，分形维数均表现为先增大后减小趋势。

　　2.3不同絮凝剂用量对煤泥沉降效果及絮团特性的影响

　　在确定其他试验条件一致的情况下，选用阴离子絮凝剂，采用不同絮凝剂用量（50、100、150、200、250 g/t干煤泥）进行煤泥悬浮液沉降试验，得到阴离子絮凝剂在不同用量情况下对煤泥絮凝沉降效果（图3）及絮凝特性数据。

　　从图3可知，当阴离子絮凝剂相对分子质量为300万、1 200万时，随药剂用量增加煤泥沉降速度表现增大趋势；相对分子质量为600万、800万时，随药剂用量增加，煤泥沉降速度表现先增大后减小趋势。当相对分子质量在600万时，随药剂用量增加，上清液透射比值表现先增大后减小趋势，药剂用量100 g/t干煤泥时上清液透射比值达到最大值79.2%；其他分子质量药剂作用下，上清液透射比值整体较小。

　　不同絮凝剂用量絮凝剂作用下絮团特性数据可知：随着药剂用量的增加，絮团粒径均表现为增大趋势，分形维数均表现先增大后减小趋势。絮团粒径大幅度增加后，促使煤泥水发生沉降，沉降速度大幅度增加；当絮团粒径达到一定程度，絮团粒径大小对沉降的影响降低，絮团内部紧实情况影响沉降速度，絮团紧实度高会提高沉降速度，紧实度减小会降低沉降速度，上清液透射比值降低。

　　3结语

　　在探索提升煤泥水沉降效率与优化絮凝剂应用策略研究中，深入分析了不同类型和用量的絮凝剂对煤泥水处理效果的影响。通过系统的实验研究，发现阴离子型絮凝剂在煤泥沉降和上清液透射比方面展现出较其他类型絮凝剂更优的效果。研究指出，合理调整絮凝剂的用量和相对分子质量，不仅可以加快煤泥沉降速度，还能在减少絮凝剂用量的同时，形成较大的絮团粒径，提高上清液的透明度。此外实验结果也揭示了絮凝剂相对分子质量和用量对煤泥沉降性能和絮团特性的复杂影响关系，强调了在实际应用中选择合适的絮凝剂类型和调整其用量的重要性。通过细致的实验设计和分析，研究为煤泥水处理工艺中絮凝剂的有效应用提供了科学依据，有助于提高煤泥水处理的效率，为降低生产成本和环境影响提供了新思路。

　　参考文献

　　[1]李红波.基于絮凝剂作用下煤泥水沉降絮凝效果的探究[J].煤炭与化工，2020，43（1）：97-100.

　　[2]张伟.不同絮凝剂作用下煤泥沉降性能及絮团特性研究[J].煤，2020，29（11）：57-60.

　　[3]樊有林，常艇，张锦龙，等.CPAM离子度对高泥化煤泥水沉降特性的影响研究[J].煤炭科学技术，2023，51（3）：251-260.

　　[4]黄根，郭心宇，吴闪闪，等.聚合氯化铝钛对难沉降煤泥水沉降特性的影响[J].煤炭工程，2021，53（9）：149-153.