基于絮凝动力学的煤泥水絮凝过程及其研究方法综述

林 喆，张文刚

(1.中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221116；2.陕西长青能源化工有限公司，陕西 宝鸡 721405)

随着采煤机械化程度的提高以及原煤品质的下降，原煤中细颗粒和黏土等脉石矿物含量增大，导致煤泥水中含有大量细颗粒。这些细颗粒难以沉降，易在循环使用的洗水中积聚，造成循环水中固体悬浮物浓度持续升高，严重影响分选，甚至导致煤泥水直接外排，既浪费水资源，又污染环境。近年来，选煤厂主要生产环节的性能都得到大幅度改善，煤泥水环节却常因为处理效率不高，严重影响选煤厂的处理能力。因此，研发高效的煤泥水沉降和澄清技术，提高煤泥水处理效率，是提高生产效率的需要，也是环境保护的需要。絮凝沉降是当前处理煤泥水的主流工艺，而絮凝的效果决定了絮体颗粒的大小及其沉降效率，因此，研究煤泥水的沉降分离，重点之一在于研究煤泥的絮凝过程。

絮凝动力学理论是研究絮凝问题的基础理论。1917年，SMOLUCHOWSKI提出了基本絮凝动力学方程[1-2]，见式(1)。

(1)

式中：n(v,t)为体积为v的絮体在时间t时的数量浓度；β()为碰撞频率；α()为碰撞效率(碰撞后发生有效聚并的概率)。上式各项的物理意义：第1项表示细小絮体碰撞并大生成的体积为v的絮体数量，系数1/2用于校正积分时被重复计算的聚并；第2项表示体积为v的絮体因与其他絮体聚并而减少的数量。由此可见，该方程没有考虑絮体的破碎，与实际情况不符。 为此，结合群体平衡模型(population balance model，PBM)，研究者建立了絮凝-破碎动力学方程[2]，见式(2)。……