矿物加工全解优秀PPT.ppt

《矿物加工全解优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿物加工全解优秀PPT.ppt（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第一章第一章 固液分别体系固液分别体系第三章第三章 粗粒物料的脱水设备（施）粗粒物料的脱水设备（施）第四章第四章 沉降分别沉降分别其次章其次章 固液分别工艺固液分别工艺第六章第六章 细细粒物料的脱水方法与设备粒物料的脱水方法与设备第五章第五章 絮凝化学絮凝化学第七章第七章 分别效果及评价分别效果及评价矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学 在在煤煤泥泥水水的的多多相相分分散散体体系系中中，微微细细颗颗粒粒的的存存在在对对其其沉沉降降和和过过滤滤特特性性起起着着确确定定性性

2、的的作作用用，借借助助于于化化学学手手段段使使微微细细颗颗粒粒聚聚集集成成较较大大颗颗粒粒絮絮团团，成成为为改改善善煤煤泥泥水水沉沉降降及及固固液液分分别别效效果果的的有有效效途途径。径。加加入入某某些些离离子子，通通过过降降低低颗颗粒粒间间电电性性斥斥力力使使份份散散体体系系失失去去稳稳定性而形成凝合体，称凝合。定性而形成凝合体，称凝合。由由于于溶溶在在液液相相中中的的高高分分子子聚聚合合物物与与细细颗颗粒粒的的吸吸附附以以及及自自身身的的架架桥桥作作用用，使使分分散散体体系系失失于于稳稳定定性性而而形形成成絮絮状状结结合合体体，称称为为絮絮凝。凝。絮絮凝凝化化学学包包括括凝凝合合与与絮絮凝

3、凝原原理理，凝凝合合剂剂和和絮絮凝凝剂剂的的制制备备、性性质质、运用等。、运用等。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学一、凝合理论一、凝合理论1.1.颗粒受力颗粒受力细粒分散体系中颗粒受两种力作用细粒分散体系中颗粒受两种力作用(准确讲准确讲受两种力支配受两种力支配)：1)1)范德华引力。由构成颗粒的分子综合作范德华引力。由构成颗粒的分子综合作用形成。特点：属引力，有利于颗粒凝合；用形成。特点：属引力，有利于颗粒凝合；随颗粒间距减小而显著增大

4、。力的大小与间随颗粒间距减小而显著增大。力的大小与间距三次方，二次方成反比距三次方，二次方成反比)。2)2)静电作用力。由颗粒表面荷电而引起的静电作用力。由颗粒表面荷电而引起的颗粒电性作用力。静电吸引与排斥，取决于颗粒电性作用力。静电吸引与排斥，取决于相互作用的颗粒所表现的电性（正负与大小）相互作用的颗粒所表现的电性（正负与大小）；与范德华引力相比，静电作用力属长程力。；与范德华引力相比，静电作用力属长程力。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝

5、化学2.2.同相凝合与异相凝合同相凝合与异相凝合 具具有有相相同同颗颗粒粒表表面面电电位位的的颗颗粒粒之之间间的的凝凝合合称称为为同同相相凝凝合合。由由于于表表面面电电位位相相同同，颗颗粒粒之之间间受受静静电电斥斥力力作作用用。同同相凝合过程由相凝合过程由DLVODLVO理论加以叙述。理论加以叙述。表表面面电电位位不不同同的的异异类类颗颗粒粒之之间间的的凝凝合合为为异异向向凝凝合合。异异类类凝凝合合的的静静电电作作用用分分两两种种状状况况：1)1)相相反反电电性性(或或一一方方不不带带电电)的的颗颗粒粒，总总受受到到其其静静电电引引力力作作用用；2)2)具具有有相相同同电电性性但但大大小小不不

6、一一的的颗颗粒粒，相相距距较较远远时时表表现现为为静静电电斥斥力力；而而距距离离变变小小后后又又呈呈现现静静电电吸吸引引。在在两两类类异异相相凝凝合合中中，前前后后为为自自发过程，而后者则取决于荷电较小的颗粒电量。发过程，而后者则取决于荷电较小的颗粒电量。在在煤煤泥泥水水体体系系中中，由由于于煤煤和和矿矿物物质质颗颗粒粒在在正正常常PHPH条条件件下都荷负电，且电位相差不在，因此以同相凝合为主。下都荷负电，且电位相差不在，因此以同相凝合为主。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液

7、分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学3.3.DLVODLVO理论理论该理论认为一对颗粒之间的相互势能由两部分组成：该理论认为一对颗粒之间的相互势能由两部分组成：(1)(1)双电层静电排斥能双电层静电排斥能V VR R；(2)(2)分子作用能分子作用能V VA A；这两方面作用能具有加合性，相互作用总势能这两方面作用能具有加合性，相互作用总势能V VT T为：为：V VT T=V=VA A+V+VR R矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学

8、随着颗粒之间距削减，总能量出现三个极值：随着颗粒之间距削减，总能量出现三个极值：1)1)其次能谷。颗粒间距较大，形成准稳态凝合体，自发过程，其次能谷。颗粒间距较大，形成准稳态凝合体，自发过程，2)2)能峰能峰(势垒势垒)。形成稳定凝合体的能量障碍。形成稳定凝合体的能量障碍。3)3)第一能谷。颗粒充分靠近，形成稳态凝合体，自发过程。第一能谷。颗粒充分靠近，形成稳态凝合体，自发过程。对对于于微微细细颗颗粒粒体体系系，无无法法施施加加外外部部能能量量克克服服势势垒垒。只只有有通通过过降降低低势势垒垒的的方方法法使使其其凝凝合合。而而势势垒垒主主要要取取决决于于颗颗粒粒静静电电能能，只只有有通通过过添

9、添加加某某些些离离子子，变变更更水水中中离离子子数数量量及及构构成成，降降低低颗颗粒粒电电动动电电位位是是促促成成颗颗粒粒凝凝合合的的一一条条有有效效途途径径。这这就就是是凝凝合合的的作作用用原原理理，也也是是不不同同水水质煤泥水为什么处于不同分散状态的缘由所在。质煤泥水为什么处于不同分散状态的缘由所在。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学二、絮凝原理二、絮凝原理 絮凝原理是和絮凝剂的结构相关联。絮凝原理是和絮凝剂的结构相关联。絮凝剂通常是

10、有机高分子化合物，它有两絮凝剂通常是有机高分子化合物，它有两部分构成：高分子骨架，活性基因。絮凝作用部分构成：高分子骨架，活性基因。絮凝作用是由它们共同完成的。活性基因与颗粒表面通是由它们共同完成的。活性基因与颗粒表面通过各种键合作用，使得颗粒与絮凝剂结合。它过各种键合作用，使得颗粒与絮凝剂结合。它确定了絮凝剂的键合类型以及键合的颗粒种类确定了絮凝剂的键合类型以及键合的颗粒种类(即絮合的选择性即絮合的选择性)。高分子骨架起到一种架桥。高分子骨架起到一种架桥作用，把粘结颗粒的絮凝剂分子联系在一起，作用，把粘结颗粒的絮凝剂分子联系在一起，形成絮团。形成絮团。分子大小与絮团结构及大小亲密关系，因分子

11、大小与絮团结构及大小亲密关系，因此，絮凝剂分子量对絮凝效果影响很大。此，絮凝剂分子量对絮凝效果影响很大。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学三、无机凝合剂三、无机凝合剂常用无机凝合剂如下表常用无机凝合剂如下表 表表 常用凝常用凝合剂表合剂表 低低 分分 子子三价金属盐三价金属盐铝盐铝盐硫酸铝硫酸铝 氯化铝氯化铝 铝酸钠铝酸钠铁盐铁盐硫酸铁硫酸铁 氯化铁氯化铁二价金属盐二价金属盐碳酸镁碳酸镁 碳酸氢镁碳酸氢镁 硫酸铜硫酸铜氯化镁氯化镁 硫酸锌硫酸锌 硫酸亚铁硫酸亚铁高分子高分子聚合氯化铝聚合氯化铝 聚合硫酸铝聚合硫酸铝 碱式氯化铝碱式氯

12、化铝PHPH调整剂调整剂石灰石灰 碳酸钠碳酸钠 苛性钠苛性钠 盐酸盐酸 硫酸硫酸矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学1.1.铝盐和铁盐凝合剂铝盐和铁盐凝合剂 铝盐和铁盐在水中存在形态不同，产生凝合的机理铝盐和铁盐在水中存在形态不同，产生凝合的机理也不同。也不同。1)1)电中和凝合。在离子含量较低状况下，电中和凝合。在离子含量较低状况下，Al3+Al3+和和Fe3+Fe3+主要以低聚合度高正电荷多核络离子形态存在，对主要以低聚合度高正电荷多核络离子形态存在，对水中颗粒起电中和作用。水中颗粒起电中和作用。2)2)架桥絮凝。当离子含量达到确

13、定浓度时，架桥絮凝。当离子含量达到确定浓度时，Al3+Al3+和和Fe3+Fe3+主要以高聚合度低电荷的无机高分子及凝胶状化合主要以高聚合度低电荷的无机高分子及凝胶状化合物的形式存在，它们在颗粒间起粘接架桥作用，使之絮物的形式存在，它们在颗粒间起粘接架桥作用，使之絮凝。凝。3)3)吸附卷扫。当离子含量较大时，吸附卷扫。当离子含量较大时，Al3+Al3+和和Fe3+Fe3+以微以微小的氢氧化物凝合形态存在，吸附和粘结水中胶体杂质，小的氢氧化物凝合形态存在，吸附和粘结水中胶体杂质，卷带它们一起从水中分别出去。卷带它们一起从水中分别出去。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别

14、技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学2.2.无机高分子聚合物无机高分子聚合物 聚合氯化铝是这类物质的代表。它并非单一分子，而聚合氯化铝是这类物质的代表。它并非单一分子，而是同一类不同形态的化合物，其通式为是同一类不同形态的化合物，其通式为Aln(OH)mCl3n-mAln(OH)mCl3n-m或或Al2(OH)mCl6-mn,Al2(OH)mCl6-mn,例如，例如，Al2(OH)5ClAl2(OH)5Cl、Al6(OH)14Cl4Al6(OH)14Cl4、Al13(OH)34Cl5Al13(OH)34Cl5以及以及Al2(OH)5ClnAl2(OH)5Cln等。等。聚合氯化铝是一种将铝盐预先限

15、制在适宜条件下而制聚合氯化铝是一种将铝盐预先限制在适宜条件下而制成的带有适量电荷和较大聚合度的无机高分子电解质。成的带有适量电荷和较大聚合度的无机高分子电解质。它本质上与其它铝盐相同，只是以最优形态投入水中以它本质上与其它铝盐相同，只是以最优形态投入水中以马上发挥作用。聚合氯化铝接受两个指标去表征：碱化马上发挥作用。聚合氯化铝接受两个指标去表征：碱化度度B B、聚合度、聚合度n n。碱化度。碱化度B=OH/3AlB=OH/3Al，即化合物中的羟，即化合物中的羟基与铝的当量比。基与铝的当量比。B B值越高，说明化合物物中羟基比例越值越高，说明化合物物中羟基比例越大，其粘接架桥作用越强，但易生成大

16、，其粘接架桥作用越强，但易生成AlOH3AlOH3沉淀而稳定沉淀而稳定性差。聚合度性差。聚合度n n即分子式中的即分子式中的n n值，它表明高分子的分子值，它表明高分子的分子量。量。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学3.3.低价金属的盐类低价金属的盐类 这类离子在水中多以离子形式存在，主这类离子在水中多以离子形式存在，主要通过压缩双电层降低表面电位达到凝合的要通过压缩双电层降低表面电位达到凝合的目的。目的。在以上三类凝合剂中，由于无机离子凝在以上三类凝合剂中，由于无机离子凝合剂用量少，效果好，目前应用最广泛。合剂用量少，效果好，目前

17、应用最广泛。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学四、絮凝剂四、絮凝剂 絮凝剂分为自然高分子化合物和人工合成有絮凝剂分为自然高分子化合物和人工合成有机高分子化合物。机高分子化合物。自然高分子絮凝剂有淀粉类、纤维素的衍生自然高分子絮凝剂有淀粉类、纤维素的衍生物、腐植酸钠、藻类及盐、蛋白质等。它们为物、腐植酸钠、藻类及盐、蛋白质等。它们为水溶性聚合物，其化学结构、分子量、活性基水溶性聚合物，其化学结构、分子量、活性基各不相同，目前我国应用和生产这类絮凝合很各不相同，目前我国应用和生产这类絮凝合很少。少。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一

18、篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学 人工合成高分子絮凝剂分为以下三种类型。人工合成高分子絮凝剂分为以下三种类型。1 1）阴阴离离子子型型。如如聚聚丙丙烯烯酸酸盐盐，水水解解聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺、脂脂、腈腈；聚聚苯苯乙乙烯烯磺磺酸酸，纤纤维维素素/淀淀粉粉黄黄药药，聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺二二硫硫代氨基甲酸，聚磷酸乙烯脂。代氨基甲酸，聚磷酸乙烯脂。2 2）阳阳离离子子型型。聚聚乙乙烯烯亚亚铵铵，聚聚（N-N-甲甲基基-4-4-乙乙烯烯氯氯化化吡啶），聚（吡啶），聚（2-2-甲基丙烯

19、酰氧乙基三甲基氯化铵）。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵）。3 3）非离子型。聚乙烯醇，聚氧化烯，聚丙烯酰胺。）非离子型。聚乙烯醇，聚氧化烯，聚丙烯酰胺。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学 选煤厂目前广泛接受水解聚丙烯酰胺类絮凝剂。选煤厂目前广泛接受水解聚丙烯酰胺类絮凝剂。考考虑虑到到键键合合作作用用与与桥桥架架作作用用的的总总体体平平衡衡，水水解解聚聚丙丙烯烯酰胺的水解度以酰胺的水解度以30%30%为宜。为宜。由由于于矿矿物物和和煤煤粒粒表表面面荷荷负负电电，阳阳离离子子型型絮絮凝凝剂剂尤尤为为合合适适，但但该该类类型型絮絮凝凝剂剂合

20、合成成工工艺艺困困难难，价价格格高高，目目前前在在我我国国还很少生产和运用。还很少生产和运用。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学五、药剂的应用及选择五、药剂的应用及选择 1.1.应用范围应用范围 凝合剂的应用主要两方面：与絮凝剂协凝合剂的应用主要两方面：与絮凝剂协作，用于较高浓度煤泥水处理；单独应用处作，用于较高浓度煤泥水处理；单独应用处理低浓度污水以获得澄清水。此外，部分凝理低浓度污水以获得澄清水。此外，部分凝合剂在分选过程中起到分散剂

21、和合剂在分选过程中起到分散剂和PHPH调整作用。调整作用。絮凝剂用于分选和固液分别。用选择性絮凝剂用于分选和固液分别。用选择性强的絮凝剂进行选择性絮凝，是分选微细粒强的絮凝剂进行选择性絮凝，是分选微细粒煤和矿物的有效方法。在固液分别时，可作煤和矿物的有效方法。在固液分别时，可作为沉降絮凝剂加速颗粒沉降（如浓缩机，沉为沉降絮凝剂加速颗粒沉降（如浓缩机，沉降式离心机）。也可作为助滤剂降式离心机）。也可作为助滤剂(如带式挤如带式挤压机、过滤机压机、过滤机)，以改善物料的可过滤性。，以改善物料的可过滤性。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学2

22、.2.种类选择与用量确定种类选择与用量确定 药剂选择与用量确定大体遵循以下步骤：药剂选择与用量确定大体遵循以下步骤：1)1)首先应依据煤泥水的沉降特性，筛选出几种凝首先应依据煤泥水的沉降特性，筛选出几种凝合剂和絮凝剂。合剂和絮凝剂。2)2)依据单元沉降试验确定两种药剂协作方式、药依据单元沉降试验确定两种药剂协作方式、药剂种类、用量范围。剂种类、用量范围。3)3)参照试验用量范围最终由工业试验确定准确用参照试验用量范围最终由工业试验确定准确用量。量。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学 完成单元沉降试验时应留意几点：完成单元沉降试验时应

23、留意几点：1)1)煤泥水样品的全面代表性煤泥水样品的全面代表性(浓度、粒度、水质浓度、粒度、水质)。2)2)试验过程必需保证相同合理的操作条件。试验过程必需保证相同合理的操作条件。3)3)要全面评价沉降效果并与现场要求相一样。要全面评价沉降效果并与现场要求相一样。4)4)要留意经济因素及药剂供应条件。要留意经济因素及药剂供应条件。工业调试最终确定用量，但保证顺当调试必需做到：工业调试最终确定用量，但保证顺当调试必需做到：1)1)煤泥水浓度保持较低或正常水平常起先调试。煤泥水浓度保持较低或正常水平常起先调试。2)2)凝凝合合剂剂接接受受从从高高用用量量朝朝低低用用量量调调，而而絮絮凝凝剂剂接接受

24、受低低用用量量朝高用量调，最终达到合理用量。朝高用量调，最终达到合理用量。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学3.3.药剂准备与添加药剂准备与添加 凝合剂，按凝合剂，按5%5%配制，添加位置选择应以保证有配制，添加位置选择应以保证有确定的搅拌时间为原则。确定的搅拌时间为原则。絮凝剂，按絮凝剂，按0.1-0.15%0.1-0.15%低浓度配制，现配现用。低浓度配制，现配现用。配制过程中应保持充分分散与溶解，准备时不宜猛配制过程中应保持充分分散与溶解，准备时不宜猛烈搅拌，添加点宜靠近起先沉降点，避开猛烈或过烈搅拌，添加点宜靠近起先沉降点，

25、避开猛烈或过长时间搅动。长时间搅动。矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分别技术固液分别技术第五章第五章 絮凝化学絮凝化学六、学习要求六、学习要求 1.1.本节以凝合，絮凝为两条线索，系统本节以凝合，絮凝为两条线索，系统介绍原理，药剂及应用。有相互交叉但又相介绍原理，药剂及应用。有相互交叉但又相互明确。互明确。2.2.本节重点为本节重点为DLVODLVO理论，既要理解其内理论，既要理解其内容，又要抓住学习的目的，为凝合剂的应用容，又要抓住学习的目的，为凝合剂的应用供应理论依据。供应理论依据。3.3.本节涉及到双电层理论、范德华作用本节涉及到双电层理论、范德华作用力、各种键合类型等。力、各种键合类型等。参照股体化学参照股体化学。