Флокуляція вугільних шламів
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).
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.
- Сергєєв П. В., Білецький В. С. Селективна флокуляція вугільних шламів органічними реагентами. (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2010. — 240 с.
- Самилін В., Білецький В. Спеціальні методи збагачення корисних копалин (курс лекцій). — Донецьк: Східний видавничий дім, 2003. — 116 с. [1]
- Промышленная апробация технологии селективной флокуляции углей латексом / А. Т. Елишевич, П. В. Сергеев, В. С. Белецкий, И. Н. Никитин // Кокс и химия. — М., 1991. — № 11. — С. 10–11.
- Селективная флокуляция углей латексами как способ интенсификации процесса флотации / П. В. Сергеев, В. И. Залевский, В. С. Белецкий, А. Т. Елишевич, Н. И. Мельник // Переработка мелкодисперсных углей и углесодержащих материалов / ЦБНТИ Минугля Украины. — Донецк, 1993. — С.12–15.
- Нікітін І. М. Селективна флокуляція вугільних шламів латексами / І. М. Нікітін, П. В. Сергєєв, В. С. Білецький; Донец. держ. техн. ун-т, Наук. т-во ім. Т. Г. Шевченка. — Донецьк: Сх. вид. дім, 2001. — 150 с.
- Білецький В. С. Флокуляція та агломерація мінералів у турбулентних потоках // Горная энергомеханика и автоматика: тр. междунар. науч.-техн. конф. — Донецк, 2003. — Т. 1. — С. 28–31.
- Смирнов В. О., Сергєєв П. В., Білецький В. С. Технологія збагачення вугілля. Навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, — 2011. — 476 с.