選煤廠煤泥水優(yōu)化處理的試驗(yàn)研究

王吉琴

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司洗煤廠，山西 霍州 031400）

1 項(xiàng)目概況

1.1 概況

呂梁山煤電有限公司洗煤廠位于山西省呂梁市方山縣大武鎮(zhèn)，為礦井型洗煤廠，設(shè)計(jì)入洗能力為3.75 Mt/a，主要入洗呂梁山煤電有限公司所屬木瓜礦、店坪礦、龐龐塔礦原煤。入洗原煤為低中灰、特低硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔點(diǎn)灰分貧煤，采用分級入洗、選前脫泥、重介分選與粗煤泥分選結(jié)合的選煤方法。生產(chǎn)工藝流程為：塊煤重介淺槽分選機(jī)分選+末煤有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選+粗煤泥螺旋分選機(jī)分選+細(xì)煤泥壓濾回收。

1.2 煤泥水處理的現(xiàn)狀與問題

從2015 年至今，呂梁山煤電公司洗煤廠煤泥水處理過程中煤泥洗水濃度偏高、發(fā)黃，洗水中黃泥含量較高。2021 年4 月連續(xù)一周的數(shù)據(jù)檢測表明（表1），該洗煤廠煤泥洗水濃度高，長期以來都得不到有效的處理。

表1 洗煤廠煤泥水原洗水濃度檢測結(jié)果

從表1 數(shù)據(jù)可知，洗水濃度長期偏高，洗水中的細(xì)粒煤含量大，造成洗水粘度增大。對于配置成的懸浮液來說，粘度的增加會使各粒級的沉降速度變慢，干擾沉降的加劇，分選效率隨之降低。洗水濃度過高會導(dǎo)致脫介篩噴水壓力降低，且容易糊死介篩篩板篩縫，影響脫介效果，還會直接影響到產(chǎn)品脫水，造成產(chǎn)品水分偏高。

煤泥水處理系統(tǒng)是選煤廠的重要環(huán)節(jié)，由于工藝復(fù)雜，投資多，現(xiàn)場管理困難，生產(chǎn)成本較大，處理效果的好壞直接影響到選煤廠的經(jīng)濟(jì)、社會效益。為減輕職工勞動強(qiáng)度，保證正常生產(chǎn)，確保分選效果，降低藥劑成本，必須對呂梁山煤電公司洗煤廠的煤泥水進(jìn)行優(yōu)化處理。

對煤泥水的優(yōu)化處理關(guān)鍵問題是如何使細(xì)粒煤泥得到快速沉降，其中混凝沉淀法在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)用較為廣泛，但是煤泥在濃縮機(jī)中的絮凝沉降過程非常復(fù)雜，具有滯后性、大慣性和不確定性等特點(diǎn)。影響煤泥沉降效果的因素有煤泥水的沉降特性、煤泥粒度組成、絮凝劑和凝聚劑的濃度等，本文主要是基于煤泥粒度組成，從絮凝劑和凝聚劑的濃度因素來進(jìn)行優(yōu)化處理[1-6]，實(shí)現(xiàn)降低煤泥洗水濃度的目標(biāo)。

2 煤泥水優(yōu)化試驗(yàn)研究

2.1 煤泥粒度組成

煤泥粒度是影響煤泥水沉降的重要因素之一，一般來說，煤泥粒度越大，重力占主導(dǎo)地位，沉降速度越快，煤泥水澄清效果越好。粒度越小，布朗運(yùn)動越明顯，加之各顆粒之間的靜電作用，使得細(xì)顆粒均勻懸浮在煤泥水中，生產(chǎn)過程中極難沉降。呂梁山煤電公司洗煤廠煤泥小篩分試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 洗煤廠煤泥小篩分試驗(yàn)

由表2 數(shù)據(jù)可知，煤泥總灰分為19.82%，0.045 mm 以下的微細(xì)粒占煤泥總量的37.82%，灰分為23.74%，這類微細(xì)粒極難沉降，必須采取強(qiáng)化沉降措施。

2.2 藥劑的選擇

煤泥水中高灰細(xì)泥表面帶負(fù)電荷，基于靜電斥力影響極難沉淀，加入凝聚劑可起到抵消顆粒表面電量的作用。但如果僅用凝聚劑，微細(xì)顆粒在高濃度煤泥水中只是單顆粒沉降，沉降速度慢而且效果差。如果只加入絮凝劑，則很難形成絮團(tuán)使其迅速沉降。

如絮凝劑和凝聚劑同時使用，在處理煤泥水時由于機(jī)理不同，會表現(xiàn)出較好的優(yōu)勢和效果。所以選煤廠通常采用凝聚和絮凝的方法強(qiáng)化細(xì)粒煤泥水的沉降。為保證細(xì)粒泥能夠快速沉降，確保實(shí)現(xiàn)清水洗煤，先向煤泥水中加入一定量的凝聚劑，可以有效地將濃縮池里水中懸浮的細(xì)泥絮成大團(tuán)，然后在絮凝劑的作用下快速沉降。本次優(yōu)化試驗(yàn)選用的絮凝劑為非離子型聚丙烯酰胺（離子度45°），凝聚劑為新型復(fù)合凈水劑。

2.3 藥劑的配置

絮凝劑配置濃度分別為2 g/L、4 g/L、6 g/L，分別標(biāo)記為1#、2#、3#；凝聚劑配置濃度為5 g/L、10 g/L、15 g/L，分別標(biāo)記為4#、5#、6#。

2.4 試驗(yàn)過程

（1）對煤泥水進(jìn)行采樣，并測試其濃度為63.79 g/L；（2）取500 mL 的量筒，加入250 ml 本次煤泥水試樣；（3）分別單獨(dú)加入1 mL 的1#、2#、3#絮凝劑，觀察沉降刻度及沉降效果；（4）取1 mL 的凝聚劑和1 mL 的絮凝劑進(jìn)行兩兩組合，得到不同的藥劑配方為1+4、1+5、1+6、2+4、2+5、2+6、3+4、3+5、3+6，采用先加入凝聚劑到煤泥水試樣中充分混合后，再加入絮凝劑到煤泥水試樣中的方案，觀察沉降刻度及沉降效果。

2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從得到的沉降層數(shù)據(jù)可知，單獨(dú)添加絮凝劑1#、2#、3#時，沉降速度過慢，且不能形成密實(shí)的沉降層。當(dāng)絮凝劑濃度增加時，由于煤泥顆粒的表面全部被絮凝劑分子包住，這會對煤泥顆粒的絮凝產(chǎn)生不利影響，使顆粒間產(chǎn)生斥力，形成分離狀態(tài)，反而不利于煤泥顆粒沉降。

先加入凝聚劑充分混合后再加入絮凝劑時，沉降效果明顯較好，但隨著絮凝劑濃度的增加，沉降效果明顯下降，凝聚劑含量過低時會影響沉降效果，過高時對沉降效果影響不大。當(dāng)絮凝劑濃度2 g/L、凝聚劑濃度10 g/L 時，煤泥能夠快速沉降，且沉降層物料密致厚實(shí)。凝聚劑濃度達(dá)到10 g/L 時，繼續(xù)增加濃度，對沉降效果影響不大，而且會大大增加成本。

從數(shù)據(jù)分析可以確定，絮凝劑濃度為2 g/L，凝聚劑濃度為10 g/L 時，采用該藥劑配方，煤泥水沉降效果最佳。

3 工業(yè)性現(xiàn)場

呂梁山煤電公司洗煤廠根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)場配置2 g/L 的絮凝劑+10 g/L 的凝聚劑進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，在濃縮機(jī)入料緩沖桶前面提前加入凝聚劑充分混合，在緩沖體內(nèi)加入絮凝劑充分混合，現(xiàn)場觀察洗水效果并采樣進(jìn)行檢測，同時觀察濃縮機(jī)耙壓及壓濾機(jī)進(jìn)料時間是否穩(wěn)定。

經(jīng)過現(xiàn)場藥劑量添加量、濃度不斷調(diào)整，最后不斷趨于穩(wěn)定。根據(jù)工業(yè)性試驗(yàn)制定了洗煤廠煤泥水系統(tǒng)藥劑添加制度，絮凝劑濃度嚴(yán)格按照2 g/L進(jìn)行配置，攪拌時間必須達(dá)到40 min，凝聚劑按照10 g/L 進(jìn)行配置，攪拌時間10 min，并嚴(yán)禁隨意調(diào)整絮凝劑濃度。每班8 h 滿負(fù)荷運(yùn)行，絮凝劑干粉添加量不少于25 kg，但不得多于50 kg，凝聚劑添加量應(yīng)在100～150 kg。發(fā)現(xiàn)洗水變黑，首先應(yīng)檢查管路是否堵塞，然后再考慮煤質(zhì)變化原因。經(jīng)連續(xù)一周采樣測試洗水濃度，結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)洗水濃度檢測結(jié)果

由表3 可知，當(dāng)前洗水濃度最高為1.14 g/L，最低為0.57 g/L，基本控制在1 g/L 左右，可以滿足生產(chǎn)需求，且濃縮機(jī)耙壓穩(wěn)定在1.0～20 MPa，壓濾機(jī)進(jìn)料正常。

4 結(jié)論

呂梁山煤電公司洗煤廠煤泥中小于0.045 mm的微細(xì)顆粒為37.82%，微細(xì)粒含量高導(dǎo)致煤泥難以快速沉降。試驗(yàn)表明，單獨(dú)使用絮凝劑時，煤泥水沉降效果不佳，洗水無法滿足生產(chǎn)需求。同時使用凝聚劑和絮凝劑，且凝聚劑含量在10 g/L、絮凝劑含量在2 g/L 時，煤泥水沉降效果最佳。工業(yè)性試驗(yàn)表明：煤泥水優(yōu)化處理后洗水濃度穩(wěn)定在1 g/L左右，完全可以滿足生產(chǎn)需求。