高浊度矿物污水主要是指含有大量粒度微细、易泥化、难沉降矿物颗粒的采矿、洗矿污水,其中煤泥水是一种常见的高浊度矿物污水。煤泥水是选煤厂湿法洗煤产生的工业废水,它的沉降澄清是选煤工艺流程中的关键环节。煤泥水等粘土矿物污水进行深入研究,探索澄清处理新工艺,对高浊度矿物污水的绿色高效治理具有重要意义。高浊度煤泥水难以沉降的根本原因在于煤泥水中煤泥颗粒微细,沉降动力不足。一方面粘土矿物颗粒表面荷负电的胶粒,增大了颗粒的分散性和稳定性,导致煤泥颗粒难以凝聚长大。且矿粒表面zeta电位绝对值越高,胶体粒间的静电排斥作用就越大,胶粒间稳定性越好。另一方面矿粒表面的水化膜增加了颗粒间的水化斥力,阻止颗粒间的聚团,同时减小了颗粒和聚团的沉降末速。针对以上问题,本论文将磁处理方法引入煤泥水的沉降过程,以改善矿粒表面性质和沉降动力。粘土是煤泥水中的主要杂质成分,为模拟煤泥水的溶液特性,以高岭土、膨润土为原料配制了高浊度粘土污水。利用强磁场分别对水(溶液)、粘土污水进行预处理实验并利用粉煤灰磁珠为磁种对粘土污水进行磁絮凝实验。通过研究预磁化对粘土污水沉降尾泥高度和上清液透光率的影响、磁絮凝的工艺参数、及强磁场对水的类晶堆积结构及粘土矿粒的表面特性的影响,揭示磁化对矿物污水理化特性的影响规律和高浊度矿物污水磁场辅助沉降机理,探讨磁絮凝沉降的原理,为高泥化污水的绿色高效澄清处理提供理论支持。研究表明:1、对于实验所用250ml质量分数为4%的高岭土溶液,最佳的凝聚剂添加量为6 ml,最佳的絮凝剂添加量为4 mL。预磁化后粘土污水混凝沉降的效果明显优于普通的混凝沉降。在相同药剂添加量条件下,预磁化后混凝沉降的尾泥高度减少了 7%,可以降低尾泥成本,透光率上升了 11.7%。2、分别以水、盐溶液、粘土溶液为研究对象,以溶液的电导率、pH值、透光率及zeta电位及化合物的结晶为对照指标,研究磁场对粘土污水的作用机理。研究表明,磁场对水溶液的作用分为两种作用机制。一是“离子机制”,磁场对水分子和溶解在溶液中的离子做功,影响了水溶液的物理化学性质的变化。通过磁场的磁化作用,自来水及去离子水的pH和电导率有增大的趋势,且自来水的变化大于去离子水的变化;盐溶液的pH、电导率也有增大趋势,且盐溶液的变化大于水溶液的变化,盐溶液的透光率也有明显的变化。磁作用还对CaCO3沉淀的成核过程有所影响,在磁场作用下CaCO3沉淀生成了文石沉淀。二是磁场的“表面机制”,磁场可以影响颗粒的表面电荷,通过磁场作用降低粘土污水中的颗粒矿物表面Zeta电位,减小粘土颗粒间静电斥力,从而降低颗粒表面的水化膜作用。这两种机制同时作用,因此在磁场作用下的高浊度污水的沉降效果有了明显的提高。3、通过磁絮凝作用,粘土絮团的沉降动力大大提高,粘土污水的沉降速度和澄清效果显著提高。高岭土颗粒中粒径<2.30 μm的占比为50%,粒径<4 μm的占比为75%,由于其中的细粒物含量较高,溶于水后泥化程度高,高岭土污水很难依靠重力快速自然沉降。在质量分数为0.1%的PAM溶液用量为0.035 g/L、1mol/L的CaCl2溶液用量为0.003 mol/L、磁场强度为196 mT、磁种粒径为10.66μm、磁种用量为2 g的条件下,高岭土污水的磁絮凝沉降效果最佳,磁絮凝沉降速率为2.675 cm/g,尾泥高度稳定在3 cm左右,上清液透光率可达到93%。