新田選煤廠煤泥水處理藥劑的選擇實踐

劉軍伶，孟令柱

(永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司 新田選煤廠，貴州 畢節(jié) 551500)

新田選煤廠煤泥水處理藥劑的選擇實踐

劉軍伶，孟令柱

(永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司 新田選煤廠，貴州 畢節(jié) 551500)

為了探索出適合新田選煤廠煤泥水處理的藥劑種類與用量，在對煤泥水性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，以聚合氯化鋁、氯化鎂作為凝聚劑，聚丙烯酰胺作為絮凝劑，查看不同藥劑組合對煤泥水沉降效果的影響，并對藥劑種類與用量優(yōu)化后的選煤廠經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。生產(chǎn)實踐表明：以聚丙稀酰胺作為絮凝劑,并添加適量氯化鎂能夠有效改善其沉降效果，既節(jié)約了水資源和藥劑用量，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

高灰細(xì)泥；原煤煤質(zhì)；水質(zhì)；聚合氯化鋁；氯化鎂

新田選煤廠隸屬于永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司，是一座設(shè)計能力為1.20 Mt/a的礦井型選煤廠。選煤工藝為塊煤由淺槽重介質(zhì)分選機(jī)分選、末煤由無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、粗煤泥由TBS干擾床分選機(jī)分選、細(xì)煤泥浮選、浮選尾煤濃縮壓濾回收的聯(lián)合工藝，洗選系統(tǒng)具備塊煤分級入選、末煤部分或全部入選的功能。入選原煤主要來源于新田煤礦，煤種單一，均為中低灰、高硫、特低揮發(fā)分、高發(fā)熱量的無煙煤二號；夾矸和頂?shù)装逯芯心鄮r，矸石易泥化。該選煤廠產(chǎn)品包括大塊煤、洗中塊煤、洗小塊煤、末精煤、末原煤、中煤、尾煤、矸石，其中洗塊煤作為化工用煤，精煤作為高爐噴吹煤，末原煤作為電廠等工業(yè)鍋爐用煤，中煤、尾煤單獨銷售。

新田選煤廠于2013年3月20日開工建設(shè)，2014年3月20日選煤生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)。在試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，塊煤分選系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定，而末煤全部入選后末煤分選系統(tǒng)的濃縮池溢流越來越渾濁，澄清水區(qū)存在50 cm的漂浮物(細(xì)粒煤泥絮團(tuán))，循環(huán)水濃度高達(dá)200 g/L(正常時應(yīng)在17 g/L以下)。該選煤廠嘗試通過增大聚丙烯酰胺的用量來加快煤泥的沉降速度，不但導(dǎo)致浮選生產(chǎn)成本增加，而且致使?jié)饪s機(jī)耙子多次被“壓死”，選煤生產(chǎn)工作陷于極度被動的局面。探索出適合新田選煤廠煤泥水處理的藥劑種類與用量，改善煤泥沉降狀況，保證選煤廠正常生產(chǎn)，成為一個急需解決的問題。

1 煤泥水性質(zhì)

煤泥水由細(xì)粒煤和水組成，其性質(zhì)既與原煤煤質(zhì)有關(guān)，又與補(bǔ)加水水質(zhì)有關(guān)，并受二者相互關(guān)系的影響。因此，煤泥水性質(zhì)主要體現(xiàn)在濃度、粘度、灰分、化學(xué)性質(zhì)、粒度組成等方面，根據(jù)實際需要對煤泥粒度組成和補(bǔ)加水水質(zhì)進(jìn)行研究。

1.1 煤泥粒度組成

煤泥粒度組成是影響煤泥沉降特性的重要因素，煤泥沉降速度與其直徑平方成正比，即煤泥粒徑越小，沉降速度越小，沉淀分離的難度越大[1]。對于煤泥水中的顆粒而言，>0.075 mm粒級煤泥易沉降，<0.075 mm粒級微細(xì)煤泥沉降難度增大，特別是當(dāng)煤泥水中<0.045 mm粒級煤泥含量高時，煤泥沉降困難。所以煤泥的粒度組成，尤其是微細(xì)粒級含量的多少，對煤泥水處理效果有著決定性影響[2-3]。

試驗所用煤泥水為新田選煤廠耙式濃縮機(jī)入料，參照GB/T 4007—2008《煤炭篩分試驗方法》對其粒度組成進(jìn)行檢測[4]，結(jié)果如表1所示。由表1可知：濃縮機(jī)入料中<0.045 mm粒級產(chǎn)率高達(dá)64.64%，灰分為67.78%，硫含量為2.41%；>0.5 mm粒級產(chǎn)率為0.84%，灰分為20.45%，硫含量為1.92%。因此，該煤泥水屬于典型的難處理煤泥水。

表1 濃縮機(jī)入料粒度組成

1.2 煤泥水水質(zhì)

目前選煤廠的補(bǔ)加水主要來自四方面：地面水(河流、湖泊、水庫中的水)、礦井水、淺層地下水、深層地下水，不同來源的補(bǔ)加水水質(zhì)狀況不同。總體來看，它們都具有天然水的基本離子構(gòu)成，主要的陽離子為K+、Na+、Ca2+、Mg2+，陰離子為Cl-、SO2-4、HCO-3，但各種離子的含量差別很大。地面水的礦化度和硬度低，淺層地下水的各指標(biāo)有所提高，深層地下水的礦化度和硬度均較高。一般礦井水的礦化度和硬度均較低，硬度往往低于當(dāng)?shù)氐纳钣盟蛏a(chǎn)用水[5-7]。

該選煤廠的補(bǔ)加水為新田礦井水(表2)，礦化度和硬度均較低，有利于煤泥沉降的Ca2+、Mg2+含量較低，煤泥水處理困難。在煤泥水處理過程中，微細(xì)顆粒不斷積累，循環(huán)水硬度逐漸降低，給煤泥沉降帶來很大困難[8-10]。

表2 新田礦井水水質(zhì)檢測結(jié)果

2 煤泥水沉降試驗

2.1 試驗方案

以聚丙烯酰胺(PAM)作為絮凝劑，以聚合氯化鋁(PAC)、氯化鎂(MgCl2)作為凝聚劑，通過煤泥水沉降試驗選擇合適的凝聚劑，并對其用量進(jìn)行優(yōu)化。

配制濃度為2 g/L的PAM溶液1 000 mL，濃度為10 g/L的PAC、MgCl2溶液各1 000 mL；將煤泥水分別裝入兩個500 mL的量筒，采用注射器在其中一個量筒內(nèi)注入20 mL的MgCl2溶液，再注入10 mL的PAM溶液；在另一個量筒內(nèi)注入20 mL的PAC溶液，并注入10 mL的PAM溶液；將量筒上下翻轉(zhuǎn)五次，翻轉(zhuǎn)速度以每次翻轉(zhuǎn)時氣泡上升完畢為止；迅速將量筒立于桌上，靜止并開始計時。

由于PAM價格偏高，且加藥量過大易使煤泥粘度增大，影響壓濾效果，故保持凝聚劑用量不變，將PAM用量減小至8 mL，并重復(fù)上述試驗步驟。

2.2 試驗結(jié)果與分析

當(dāng)煤泥水濃度為80 g/L時，在其中加入不同種類與不同用量的藥劑，查看煤泥水沉降效果，結(jié)果如表3所示。由表3可知：添加MgCl2的煤泥沉降效果更好，當(dāng)MgCl2的用量為20 mL、PAM的用量為10 mL時，上清液濃度為9.92 g/L，90 s時的澄清面距離為110 mm；當(dāng)MgCl2的用量為20 mL、PAM的用量為8 mL時，上清液濃度為18.50 g/L，90 s時的澄清面距離為100 mm。綜合考慮，采用PAM與PAC對煤泥水進(jìn)行處理。

表3 煤泥水沉降試驗結(jié)果

3 工業(yè)性試驗

為進(jìn)一步驗證煤泥水的處理效果，2015年5月20—21日分別采用PAM與PAC、PAM與MgCl2對煤泥進(jìn)行沉降。加藥后的濃縮池入料濃度與溢流濃度檢測結(jié)果如表4、表5所示。

表4 工業(yè)性試驗結(jié)果(以PAC作為凝聚劑)

由表4可知：在加入PAC初期，溢流濃度為17.40 g/L；隨著沉降時間的延長，溢流濃度不斷升高，最終高達(dá)119.80 g/L。這說明鋁離子對促進(jìn)高灰細(xì)泥的沉降有一定效果，溢流濃度增大的主要原因是其容易發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而結(jié)團(tuán)，導(dǎo)致煤泥沉降效果變差。

表5 工業(yè)性試驗結(jié)果(以MgCl2作為凝聚劑)

由表5可知：加入MgCl2后溢流濃度逐漸降低，隨著時間的推移其有增大的趨勢，但變化幅度不大。這說明鎂離子對促進(jìn)高灰細(xì)泥的沉降效果更好，溢流濃度波動的主要原因是自動加藥裝置較小，藥劑沒有完全溶解，進(jìn)而影響煤泥沉降效果。

4 效益分析

(1)在正常生產(chǎn)過程中，單獨使用PAM時每小時需要添加16 kg；與MgCl2配合使用后，每小時只需要添加25 kg的MgCl2和6 kg 的PAM。PAM價格為13 000元/t，MgCl2價格為2 300元/t，兩種藥劑配合使用后，每小時可節(jié)約藥劑成本72.50元。該選煤廠的工作制度為330 d/a、16 h/d，因此，每年可節(jié)約藥劑成本38.28萬元。

(2)循環(huán)水濃度過高時容易堵塞脫介篩篩孔，甚至堵死脫介篩稀介段的噴嘴，導(dǎo)致產(chǎn)品脫介效果變差。采用PAM與MgCl2配合使用的方案后，循環(huán)水濃度降低至15.80 g/L，產(chǎn)品脫介效果得到改善，每噸原煤介耗量下降2 kg。磁鐵礦粉價格為1 470元/t，按該選煤廠目前的洗選能力計算，每年可節(jié)約介質(zhì)成本352.80萬元。

(3)循環(huán)水濃度高時高灰細(xì)泥多，噴水脫介過程中高灰細(xì)泥易附著在產(chǎn)品表面，導(dǎo)致產(chǎn)品灰分高；為保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，不得不降低重介分選密度，進(jìn)而致使精煤產(chǎn)量下降。PAM與MgCl2配合使用后，高灰細(xì)泥沉降較徹底，產(chǎn)品不再受循環(huán)水中高灰細(xì)泥的污染，精煤產(chǎn)率至少提高0.5個百分點。按精煤銷售價格550元/t，每噸精煤可多收入2.75元，因此每年可增加利潤330萬元。

綜上分析，新田選煤廠對煤泥水處理藥劑的種類與用量優(yōu)化后，每年可多獲利721.08萬元。

5 結(jié)語

煤泥水性質(zhì)對煤泥沉降速度影響較大，藥劑種類對煤泥水處理效果也有重要影響。新田選煤廠技術(shù)人員通過查閱相關(guān)資料，探索出適合該廠煤泥水特點的藥劑種類和用量。在煤泥水中添加MgCl2，能夠有效提高循環(huán)水硬度，改善煤泥沉降效果，在實現(xiàn)壓濾機(jī)入料時間縮短的同時，可保證濃縮池溢流濃度大幅下降，進(jìn)而實現(xiàn)清水洗煤。PAM與MgCl2配合使用的方案，不但節(jié)約了水資源和藥劑用量，而且使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到大幅提升。

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Selection of reagents for coal slurry processing in Xintian coal preparation plant

LIU Jun-ling，MENG Ling-zhu

(Xintian Coal Preparation Plant, Yonggui Energy Development Co., Ltd., Bijie, Guizhou 551500, China)

In order to find out appropriate reagents for coal slurry processing in Xintian coal preparation plant, according to coal slurry assay, taking poly aluminium chloride, magnesium chloride as coagulant, polyacrylamide as flocculent, the effect of different combination of reagents on coal slurry settling is investigated, with analysis of economic benefit of coal preparation plant after optimized categories and dosage of reagents. The application shows that flocculent play crylamide adding appropriate magnesium chloride can improve coal slurry settling, which not only saves water and dosage of regents, but optimize products and increases economy benefit.

high-ash fine slimes; raw coal quality; water quality; poly aluminium chloride; magnesium chloride

1001-3571(2015)05-0052-03

TD943

B

2015-08-16

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.013

劉軍伶(1980—)，男，河南省開封市人，工程師，工程碩士，從事選煤廠生產(chǎn)管理工作。

E-mail: 694042770@qq.com Tel：18212584965