金属阳离子在煤泥颗粒表面上吸附机理研究现状.pdf

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1、第1期矿产综合利用No．12Ol5印2月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesFeb．20l5金属阳离子在煤泥颗粒表面上吸附机理研究现状孙迎林，闵凡飞，陈晨，刘春福，杜佳，陈帅(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001)摘要：煤泥水净化处理一直是选煤厂生产管理过程中的技术难题。通过无机凝聚剂中阳离子对煤泥颗粒表面双电层的压缩，来实现微细煤泥颗粒凝聚沉降。分析结果表明，阳离子在煤泥颗粒表面吸附形式主要有静电、表面沉淀及羟基络合吸附等方式，讨沦．r钙、镁、等离子的吸附作用机理及其影响阕素。关键词：煤泥水；

2、凝聚剂；金属阳离子；吸附形式；吸附机理；影响素doi：10，3969／j．issn，1000-6532．2015．01．003I中图分类号：TD94文献标志码：A文章编号：1000—6532(2015)ol一0014—04‘煤炭在洗选加工过程中会产生大量的煤泥水，凝聚剂会在煤泥水中发生电离，电离出金属阳离子，其矿物组成复杂，含有大量的黏土矿物、碳酸盐矿物而随着阳离子浓度、煤泥水性质(如pH值)等改变，和氧化矿物，其中高岭石、蒙脱石和伊利石是煤泥水阳离子的存在形式发生变化，一般在煤泥水中金属中最常见的黏土矿物。一方面黏土矿物易泥化，导阳离子会以水合络合物形式

3、存在，如[Al致煤泥水中含有很多微细颗粒，另一方面由于煤泥(HO)]¨。但随着溶液性质的变化，阳离子络合颗粒本身荷电及易于形成水化膜的性质，使得煤泥物会发生水解生成羟基络合物，甚至氢氧化物沉淀，在煤泥水中呈稳定的分散状态，呈现稳定的胶体性如CaOH、MgOH、Ca(OH)2等。质，从而难以沉降¨j，造成对环境的污染。随着采2金属阳离子在煤泥颗粒表面上的吸煤机械化程度提高，入选原煤中细粒级增多，导致煤附形式泥水沉降澄清难度增大，有效处理微细粒含量大的煤泥水是选煤界的一大难题。目前，国内主要采用混金属阳离子在水中以水合络离子形式存在，水凝沉淀法处理煤泥水，电处

4、理法、微生物絮凝法和磁处化离子会发生水解，金属离子的价态越高，半径越理法也逐渐得到应用。在处理煤泥水时通过添加高分大，水化离子半径越小，其吸附能力越强。凝聚剂中子絮凝剂、凝聚剂等，有效地使得煤泥水沉降澄清，因的阳离子在煤泥颗粒表面的吸附形式可能有表面沉此合理选择凝聚剂是处理煤泥水的关键。淀、静电吸附和羟基络合吸附形式。在煤泥水中静无机凝聚剂种类众多，主要有金属盐类。凝聚剂电吸附表现为荷有正电荷的金属阳离子和荷有负电作用过程中，阳离子起了至关重要的作用，因此对金属荷的煤泥之间的吸附；表面沉淀吸附表现为颗粒表阳离子在煤泥水中吸附特性研究是十分必要的。面沉淀的阳

5、离子的氢氧化物吸引溶液中带负电荷的煤泥颗粒。羟基络合吸附表现为煤泥水中生成的羟1常用无机凝聚剂的种类及其在煤泥基络合物由于含有正电荷，与煤泥颗粒发生吸附。水中的存在形式3凝聚剂的阳离子在煤泥颗粒表面上我国选煤业中常用的无机凝聚剂有钙盐、镁盐、的吸附机理铝盐、铁盐等无机盐类，如石灰、无水氯化钙、碱式氯化铝、氯化铁等，低价钾盐和钠盐鲜有应用。无机煤泥水沉降澄清主要取决于煤泥体系的分散与收稿日期：2014—05—21作者简介：孙迎林(1989一)，女，硕十研究生，主要从事煤泥水处理。第1期孙迎林等：金属阳离子在煤泥颗粒表面上吸附机理研究现状‘15·凝聚状态。煤泥

6、水中微细固体颗粒表面存在负电荷，带有同种电荷的煤泥颗粒之间相互排斥使固体颗粒在煤泥水中呈分散状态，此时向煤泥水中添加电解质，通过其在煤泥水中水解产生的金属阳离子图2颗粒表面静电吸引凝聚吸附在颗粒表面，消除固体表面电荷，压缩双电层，Fig．2Thecoagulationofslimeparticles降低颗粒表面的电动电位_6』，减小斥力，从而使固体颗粒凝结。Ca2在煤泥水中会吸附于黏土矿物表面，根据3．1钾盐和钠盐的吸附机理溶液化学，虽然颗粒界面区域钙离子的Ksp，S(氢氧处理煤泥水时添加钾盐溶液，如碳酸钾，其中的化物表面沉淀物的溶度积)小于溶液中钙离子的

7、K可中和煤泥颗粒表面的负电荷，从而压缩颗粒表Ksp(溶液中形成的氢氧化物的溶度积)，但是钙离面双电层，减小颗粒问的斥力，随着颗粒表面电动电子的Ci，S(界面离子浓度)小于pHs(界面pH)值对位的下降，使颗粒相互凝结，在重力作用下沉降。应形成沉淀的最小钙离子浓度，所以钙离子在黏土钠盐的作用机制与钾盐相似，都是静电吸附。颗粒表面上只可能表现为静电吸附和一羟基络合吸3．2钙盐和镁盐的吸附机理附，不以表面沉淀形式吸附在黏土颗粒表面上。Ca的作用机理要复杂得多，除了钙离子在煤含Mg的凝聚剂加人煤泥水中，Mg“也会在溶泥颗粒表面上的静电吸附外，还有一羟基络合吸附液中

8、形成六水络合物、MgOH和Mg(OH)(aq)。因和沉淀吸附14-