非离子型聚丙烯酰胺对细粒煤的助滤作用

3．2．3　非离子型聚丙烯酰胺PAM对细粒煤的助滤作用

1．不同相对分子质量的非离子型聚丙烯酰胺PAM对细粒煤的助滤作用

为了研究高分子聚合物相对分子质量对细粒煤助滤效果的影响，采用3×10⁶、5×10⁶、7×10⁶三种相对分子质量不同的非离子型聚丙烯酰胺PAM，对煤泥进行过滤脱水实验，实验结果如图3.15所示。

图3．15　不同相对分子质量的PAM对细粒煤的脱水作用

图3．15表明：细粒煤脱水效果最佳时，高相对分子质量的PAM所需的药耗量较小，滤饼水分降低较少；低相对分子质量的PAM所需的药耗量较大；中等相对分子质量的PAM对细粒煤的降水能力强，所需的药耗量介于低相对分子质量PAM与高相对分子质量PAM之间。这与PAM分子与煤粒表面的作用形式密切相关。PAM属于高聚物，聚合物的相对分子质量M等于聚合度DP与重复单元分子量M0的乘积，即：M＝DP×M0。若PAM相对分子质量较高，PAM大分子作用于煤粒表面的吸附环较多，伸展到溶液的链尾较长，有利于细粒煤絮凝成团。但因所形成的絮团较大，絮团内包裹的水分较多，不利于脱除；PAM相对分子质量较小时，聚合度较小，与煤粒作用的活性点少，伸展到溶液的链尾较短，对细粒煤的桥联作用较弱，不利于细粒煤絮凝成团，难以沉降，造成滤液固含量高、滤饼产率低，要实现同样的降水效果，其药耗量大于高相对分子质量的PAM聚合物。

应用有机高分子絮凝剂型助滤剂强化细粒煤脱水时，常常会产生降低滤饼水分与提高精煤产率之间的矛盾。一般而言，滤饼厚度增加可以提高精煤产率，但往往导致滤饼水分增加，导致精煤水分升高，产品质量下降；反之，若高分子絮凝剂降水能力强，滤饼水分低，可提高精煤质量，减少无效运输，提高经济效益，但精煤产率可能会有所下降。因此选煤厂在选择高分子絮凝剂型助滤剂时，应全面考虑滤饼水分、滤饼产率、药剂消耗量三者间的相互制约关系，优先选择形成的絮团粒度较小且均匀、絮团内含水分较少的高分子絮凝剂，尽量做到统筹兼顾，力求实现“低水分、低药耗、高产率”的目标。

2．pH对非离子型聚丙烯酰胺PAM助滤作用的影响

采用相对分子质量为5×10⁶的非离子型聚丙烯酰胺PAM，用量为8ppm，用HCl或NaOH水溶液调节煤泥水的pH，研究pH对PAM助滤作用的影响，煤泥水的过滤脱水实验结果如图3．16所示。

图3．16　pH对PAM助滤作用的影响

图3．16表明：pH对PAM的助滤作用影响不明显。煤表面是杂极性的^［74］，在水溶液中有荷负电微区、荷正电微区及疏水区域，但整体而言，细粒煤以荷负电为主，pH增大时，煤粒表面的负电性增强。PAM在细粒煤表面的吸附，使其ζ电位的负电性增高，如3．1中表3．1所示。主要原因是PAM大分子本身带有一定负电性，当其负电性基团—COO－伸向溶液时，与煤粒表面荷正电的胺盐类相遇时，产生静电吸引作用，吸附于煤粒表面，增加了煤粒表面的电负性，煤泥表面ζ电位的电负性随着pH的升高而增大；pH越高，细粒煤表面ζ电位的电负性越强。随着pH的增加，PAM大分子中—COO－基团的负电性增强，使PAM大分子与细粒煤表面间产生静电排斥作用，不利于PAM在煤粒表面的吸附；而且在强碱性条件下，因为OH－成为煤粒表面的定位离子，在煤粒表面与PAM大分子产生竞争吸附，也不利于PAM在煤粒表面的吸附。在强碱性条件下，PAM大分子中的—CONH₂也会部分水解，转变成—COO－，增加PAM大分子与煤粒间的静电斥力，不利于PAM在煤粒表面的吸附，滤饼水分稍高。又因为非离子型PAM的—CONH₂与煤表面的H、O等元素形成氢键缔合时，依靠氢键与范德华力，以尾式吸附于煤粒表面，如图3．14（a）所示，pH对PAM在煤粒表面的吸附作用影响小，故对其助滤作用影响也小。