泰豐選煤廠煤泥水沉降特性的試驗研究

徐 磊

(天地科技股份有限公司唐山分公司，河北 唐山 063012)

泰豐選煤廠位于陜西府谷縣清水鎮(zhèn)，是一座大型動力煤選煤廠，年設計入選原煤120萬t。該選煤廠于2011年底投產，采用跳汰+粗煤泥回收聯(lián)合工藝流程，經(jīng)過幾個月的試運行，取得良好的效果。但隨著入選原煤的煤質發(fā)生變化，選煤廠入洗原煤量無法達到設計能力，主要體現(xiàn)在濃縮機溢流濃度越來越高，壓濾周期變長，只能減產生產，嚴重影響到選煤廠的經(jīng)濟效益。

1 存在的問題

針對該廠出現(xiàn)的問題進行分析和現(xiàn)場觀察，得出初步結論，該選煤廠無法正常生產的主要原因是矸石泥化和藥劑制度不合理，具體有以下幾個方面。

1)該廠洗選矸石中含有大量的白色高嶺土，對其試驗后發(fā)現(xiàn)泥化非常嚴重，幾乎入水即化，形成大量的白色細粒顆粒。

2)壓濾煤泥呈灰白色，通過對壓濾周期進行計時統(tǒng)計，平均壓濾周期為1.5個小時，工作效率大大降低，如此造成濃縮機內煤泥堆積無法排出，且濃縮機溢流濃度越來越高，導致不能連續(xù)生產。

3)濃縮機溢流有大量白色懸浮物，不能形成有效絮團。

4)目前該廠添加分子量為1600個單位的聚丙烯胺，且用量很大，經(jīng)計算約為120g/t。

2 試驗和分析

為了解決實際問題，針對該廠煤泥水的特點，制定適合的合理藥劑制度以及優(yōu)化煤泥水處理的加藥方法，需要對濃縮機的入料進行試驗，通過試驗結果分析研究找到解決問題的正確方法[1]。

試驗用到的儀器設備主要有：小型過濾裝置、濁度儀、精密數(shù)顯電導率儀、精密酸度劑、微型電泳儀、數(shù)顯恒溫磁力攪拌器、電熱恒溫鼓風干燥箱、分析天平、可見分光光度計等[2]。

2.1 濃縮機入料小篩分試驗

對濃縮機入料取樣進行小篩分試驗，其粒度組成及粒度累積曲線分別如表1、圖1所示。

表1 濃縮機入料粒度組成

由濃縮機入料的粒度組成可看出，-0.045mm粒級的煤泥產率為70.54%，進一步證明了矸石泥化現(xiàn)象非常嚴重，懸浮的細顆粒導致煤泥水難以沉降，濃縮機中大量的懸浮細顆粒會導致加藥量的增加，隨著生產時間延長，濃縮機溢流的濃度越來越高，洗水濃度難以保證。

圖1 粒度累積曲線

2.2 濃縮機入料煤泥水沉降試驗

由于現(xiàn)場已使用多種藥劑進行試驗，效果均不理想，本次沉降試驗所用藥劑為太原理工大學自主研發(fā)配制的TDN2109、2140(凝聚劑)和TDX1208、1219、1220(絮凝劑)系列藥劑。通過不同的藥劑配比對濃縮機入料進行沉降試驗，以得到合適的藥劑制度，進而提高煤泥水的沉降效率，增加壓濾濾餅的厚度，在降低洗水濃度同時，提高壓濾機工作效率。

對濃縮機入料在不同的藥劑組合和用量下進行沉降試驗后，分別對沉降速度、壓縮層厚度、PH值、濁度、電導率進行測試得出表2[3-4]。藥劑與濁度關系見圖2。藥劑與pH值關系見圖3。

表2 沉降試驗數(shù)據(jù)

圖2 藥劑與濁度關系

圖3 藥劑與pH值關系

泰豐選煤廠煤泥水中細小顆粒較多，久置不易沉淀的原因是因為煤泥水中的細小顆粒表面的負電荷相互排斥，不易聚集，最后形成膠體狀分散體系，必須先降低其ξ-電位，破壞膠體的穩(wěn)定性，然后再添加絮凝劑以促進煤泥水的沉降。通過表2可以看出在只添加0.5mLTDX 1220絮凝劑的情況下，煤泥水沉降速度慢，濁度為161NTU，效果較差。

根據(jù)泰豐選煤廠的生產情況，要解決生產上的問題，應以濁度、沉降速度、壓縮層厚度作為主要因素去合理選擇藥劑制度。從凝聚劑和絮凝劑組合使用的結果來看，當TDN2109+TDX1220用量為0.75mL+0.75mL時，清水層濁度為24.3NTU，沉降速度為9′08″，壓縮層厚度為35mm，能符合要求，這是因為TDN2109陽離子降低了細顆粒的ξ-電位，消除或減弱了細顆粒之間的排斥作用，破壞了膠體的穩(wěn)定性，在TDX1220架橋作用下，煤泥水中細顆粒能有效生成絮團，在重力的作用下大體積絮團的沉降速度會大大增加，從而起到很好的沉降效果?？紤]到選煤廠的生產成本，TDN2140+TDX1220用量為0.5mL+0.5mL就能滿足生產要求[5]。

3 工業(yè)性試驗

考慮到現(xiàn)場加藥方式為單點加藥，建議選煤廠將加藥方式改造成為多點加藥方式，并建立了完善的煤泥水添加藥劑制度，通過對現(xiàn)場添加TDN2140+TDX1220進行工業(yè)性試驗后濃縮機溢流水濃度顯著降低，壓濾效率提高了三倍左右，選煤廠原煤處理能力達到了設計能力，選煤廠也能連續(xù)生產，現(xiàn)場問題基本解決。試驗前后煤泥水沉降效果比較列于表3。

表3 試驗前后煤泥水沉降效果比較

4 結論

1) 粒度組成是影響煤泥水沉降效果的關鍵因素，細顆粒含量較高時可以采用凝聚劑和絮凝劑聯(lián)合作用以達到理想的沉降效果。

2) 試驗結果表明，當采用TDN2109+TDX1220用量分別為0.75mL+0.75mL時，上清液濁度最低，為24.3NTU，沉降速度為9′08″，煤泥水的沉降效果最好。

3) 基于試驗基礎，分析比較采用不同藥劑種類和用量的沉降效果，找到了合理的藥劑制度。在工業(yè)性試驗中采用多點加藥和同時添加凝聚劑和絮凝劑的方式進行加藥試驗，濃縮池清水層高度由原來的40mm提高至1000mm左右，循環(huán)水的濃度由130g/L降低至10g/L，壓濾周期由90min縮短至28min，原煤處理能力達到了設計能力。

[1] 張文軍，歐澤深，李延鋒，等．煤泥離心過濾過程的綜合助濾機理研究[J]．中國礦業(yè)大學學報，2003，32(6)：705-708．

[2] 楊建國，劉傳印，程曉峰，等．煤泥高效離心脫水機脫水效果的試驗研究[J]．礦山機械，2011，39(7)：96-99．

[3] 冉進才，陶東平，李延鋒．選煤廠煤泥水處理問題及對策[J]．選煤技術，2003(1) ：29-30．

[4] 徐初陽，俞海鷹，徐天海．任樓煤礦選煤廠煤泥水絮凝沉降試驗研究[J]．煤炭科學技術，2009，37(3): 112-114．

[5] 李明，張東杰，章晉英，等．絮凝劑與凝聚劑在選煤廠煤泥水處理中的應用[J]．安徽化工，2010(4)：32-34．