Флокуляція вугільних шламів

Для інтенсифікації прояснення забруднених вод і згущення відходів флотації застосовують флокулянти. При взаємодії глинисто-вугільних суспензій з водорозчинними полімерами відбуваються електрокінетична коагуляція, гідрофобізаційна флокуляція, місточкова флокуляція і хімічні реакції між функціональними групами полімерів та йонами металів на поверхні частинок (йонний обмін).

Флокуляція вугільних шламів

Синтетичні полімери — лінійні флокулянти з відносною молекулярною масою від 60 000 до декількох мільйонів. Флокулянти за фізико-хімічними властивостями поділяють на:

— аніоноактивні полімери — поліакрилова і поліметакрилова кислоти, гідролізований поліакриламід;

— катіоноактивні полімери — диметиламінометил-метакрилат-гідроацетат;

— нейоногенні полімери — негідролізований поліакриламід.

Механізм взаємодії полімеру з твердою поверхнею частинок являє собою фізико-хімічний процес, результатом якого є адсорбція молекул полімеру і зниження ζ-потенціалу. Схема флокуляції двох частинок наведена на рис.

При взаємодії з вугільними поверхнями лінійні макромолекули закріплюються завдяки йонному обміну і водневим зв'язкам з утворенням різних поверхневих комплексів на активних адсорбційних центрах (функціональні групи, конденсовані ядра, бокові ланцюги, поверхневі оксиди і мінералізовані ділянки поверхні).

Міцність закріплення однієї полярної групи полімеру невелика, але їх багато і сумарна енергія зв'язків достатньо висока. Правильна орієнтація лінійних молекул флокулянту і їхня велика асиметричність сприяє адсорбції сегментів з утворенням міцних місточків і швидкому збиранню частинок у флокули.

На гідрофільній поверхні породних частинок кількість активних гідроксильних і кисневих центрів, що беруть участь в йонному обміні й здатні створювати водневі зв'язки, набагато більша, ніж на вугільній поверхні. У зв'язку з великою міцністю закріплення макромолекул флокулянту на поверхні породних частинок флокули, утворені з них, є значно міцнішими.

Найбільш відомі флокулянти — синтетичні високомолекулярні речовини: поліакриламід, гіпан, сепаран, седипур, аерофлот, поліфлок, екафон, флокали, акринакс, седомакс та ін. У вітчизняній практиці для флокуляції шламів використовують в основному поліакриламід. Ефективність процесу флокуляції визначається трьома основними факторами:

— властивостями флокулянту: йонною активністю, молекулярною масою і конформацією макромолекули;

— характеристиками суспензії: вмістом твердої фази, її речовинним і гранулометричним складом, гідратованістю поверхні суспензії і зарядом поверхні мінералізованих шламів;

— умовами контакту флокулянту з суспензією: місцем подачі розчину в суспензію і способом змішування флокулянту з суспензією.

Робочі розчини флокулянтів готують у дві стадії. На першій стадії флокулянт розчиняють до 1—2%-ї концентрації (проміжний розчин); на другій стадії проміжний розчин розводять водою до робочої концентрації.