選煤生產中會產生含有細粒的煤泥水，由于其中含有＜0.001mm的膠體顆粒，故其沉降速度很慢，單憑機械方法難以解決煤泥水的澄清和煤泥回收問題，導致煤泥水處理工藝復雜，大量煤泥水流失，不但惡化洗選效果，增加生產成本，而且浪費資源，污染周邊環境污染。許多國家為解決這類問題，廣泛硏究和使用絮凝劑來加速煤泥的沉淀，并取得了良好效果。使用絮凝劑后選煤廠的循環水濃度可控制在1g/L以下，浮選尾礦經深錐濃縮機處理，產品水分可控制在40%-50%之間，故添加絮凝劑是實現煤泥廠內回收和洗水閉路循環的一種主要技術措施。
絮凝劑的作用是將一些分散、懸浮在水中且不易沉淀或不能沉降的微細顆粒聚成較大的絮團，以此加速絮團的沉降過程，進而實現其與水分離的目的。絮凝劑可分為無機電解質、天然高分子化合物、人工合成高分子化合物三種，目前廣泛用于煤泥水處理的絮凝劑為人工合成高分子化合物-聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺聚合而成的有機高分子聚合物，粉粒狀聚丙烯酰胺的分子量在6百萬到8百萬之間，具有無色、無味、無臭、能溶于水的特點，其溶解后溶液粘度較大，腐蝕性較小。聚丙烯酰胺含有高活性的親水基團-酰胺基，其能吸附在懸浮固體顆粒表面，并將所吸附顆粒通過架橋連接，使分散的細小顆粒聚集成大的絮團。
1、存在問題
絮凝劑制備實際上就是絮凝劑的溶解，目前晉陽選煤廠的絮凝劑溶解分成兩道程序，先將聚丙烯酰胺添加到一個帶攪拌裝置的桶內，再給入帶蒸汽加熱的桶內，對其進行二次溶解?，F場觀察發現：在一道程序聚丙烯酰胺已經存在結塊現象，尤其是在寒冷條件下，結塊更為嚴重。結塊的聚丙烯酰胺溶解比較困難，使用效果也不好，且容易粘附在濾布或設備外表，甚至堵塞設備、管道，進而影響正常生產。
在研究電廠廢水用于晉陽選煤廠生產系統是否可行時，需要研究電廠廢水對聚丙烯酰胺絮凝效果和煤泥水沉降效果的影響，主要研究溶解溫度對聚丙烯酰胺溶解速度和溶液粘度的影響。
2、溶解溫度對聚丙烯酰胺溶解速度的影響
取1000mL自來水，加入5g聚丙烯酰胺，置于恒溫水浴中并充分攪拌，攪拌速度保持在60r/min左右。聚丙烯酰胺的溶解溫度與溶解時間關系曲線如圖1所示。
由圖1可知：在30℃以下，聚丙烯酰胺完全溶解需要3h以上；在35℃附近，聚丙烯酰胺溶解速度發生急劇變化，在40℃以上，隨著溶解溫度的增加，所需的溶解時間越來越少。溶解溫度越高，聚丙烯酰胺溶解越快，但根據聚丙烯酰胺的分子結構和絮凝機理，如果溶解溫度過高，易使高聚物的分子鏈斷裂，進而破壞其架橋作用，導致使用效果降低。
采用聚丙烯酰胺作為絮凝劑，依據MT190-88《選煤廠煤泥水沉降試驗方法》迸行煤泥水沉降試驗，結果見表1。
表1煤泥水沉降速度和澄清效果
| 溶解溫度/℃ | 沉降速度煤泥完全沉淀所有時間/s | 不同時間的絮團高度/ml | |
| 40s | 300s | ||
| 35 | 60 | 35 | 15 |
| 40 | 60 | 35 | 15 |
| 45 | 60 | 35 | 15 |
| 50 | 60 | 35 | 15 |
| 55 | 60 | 35 | 15 |
| 60 | 60 | 35 | 15 |
| 65 | 80 | 37 | 15 |
| 70 | 80 | 40 | 17 |
| 75 | 80 | 40 | 18 |
由上表1可知：在35-60℃范圍內，煤泥水沉降速度和澄清效果相同；在65℃以上，煤泥水沉降速度變慢，澄清效果變差。
3、溶解溫度對溶液黏度的影響
將玻璃棒放入聚丙烯酰胺溶液中，攪拌一段時間后輕輕拉起，觀察玻璃棒末端形成的粘絲長度。對于濃度在0.05%-0.10%的聚丙烯酰胺溶液，性能好的能形成10-15cm或更長的細絲；而較差的絲很短，甚至不能成絲。
用小瓶盛裝聚丙烯酰胺溶液，將瓶傾斜使溶液緩慢流入，然后暫停傾瀉，觀察液流末端的粘絲狀態，以確定聚丙烯酰胺是否已經完全溶解。良好的聚丙烯酰胺溶液能形成很長的細絲；未完全均一化的溶液，傾瀉流出時可明顯看到液流忽粗忽細，或有珠狀的流出物。這種未完全分散均勻的聚丙烯酰胺溶液的使用效果不好，容易粘附在濾布或設備的外表上。
35-60℃范圍內的聚丙烯酰胺溶液良好，大于65℃的聚丙烯酰胺溶液較差，75℃的聚丙烯酰胺溶液不能成絲。綜上所述，聚丙烯酰胺溶解較適宜的溶解溫度為35-60℃，考慮到需要快速溶解，溶解溫度為50-60℃較佳。
4、攪拌條件和均勻分散投料
對大多數物質來說，攪拌越快溶解越快，但聚丙烯酰胺的溶解應避免過強的剪切力，因為過強的攪拌會使分子鏈斷裂，從而降低使用效果。宜采用低速漿葉攪拌機，攪拌時葉輪轉速小于400r/min，攪拌時間為1-1.50h。
聚丙烯酰胺溶解的影響因素還有均勻分散投料。一般先將溶液加熱至50-60℃，開動攪拌機后，將稱重過的絮凝劑沿攪拌產生的旋渦邊緣平靜、迅速倒入，在溶液的粘性變大前與水完全混合。
5、聚丙烯酰胺的絮凝機理
聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚或與其他單體共聚而成的，含量在50%以上的線型水溶性高分子化學物的總稱。由于分子結構的特殊性，聚丙烯酰胺具有特殊的物理化學性質，結構單元中含有酰胺基，易形成氫鍵，具有良好的水溶性。聚丙烯酰胺的分子鏈很長，它的酰胺基（-CONH2）可與許多物質親和、吸附形成氫鍵，這就使它能在吸附的粒子之間架橋，使數個甚至數十個粒子連接在一起，進而生成絮團，并使粒子加速下沉。
這同一般絮凝機理類似，即一個分子能同時吸附幾個粒子，使它們聚集在一起，然后迅速沉降，沉降的速率取決于絮凝劑的濃度和懸浮固體的濃度。聚丙烯酰胺的絮凝機理可歸納為：由于具有極性基因-酰胺基，易借氫健的作用在泥沙顆粒表面吸附；由于其有很長的分子鏈，大數量級的長鏈在水中有巨大的吸附表面，故絮凝作用好，能利用長鏈在顆粒之間架橋，形成大顆粒的絮凝體；由于分子鏈固定在不同顆粒的表面上，各個固相顆粒之間形成聚合橋。
6、結語
硏究了溶解溫度對聚丙烯酰胺溶解速度和溶液粘度的影響，達到進一步提高聚丙烯酰胺的溶解速度和使用效果的目的，有助于實現煤泥水的澄清和再利用。這也為大量較高溫度的電廠廢水用于選煤生產提供了先例，并實現了企業“焦化-發電-洗煤”大循環零排放的目標，同時解決了電廠廢水和焦化廢水污染環境的問題。
