電廠高鹽水作為煤泥水沉降凝聚劑研究

馬西群，宋占彬

(冀中能源股份有限公司 東龐礦洗煤廠，河北 邢臺 054201)

選煤廠循環(huán)煤泥水體系是以水、離子和微細(xì)固體顆粒為主的多種分散態(tài)共存的混合分散體系，為實(shí)現(xiàn)煤泥水的澄清循環(huán)利用，常需要添加凝聚劑、絮凝劑等藥劑進(jìn)行煤泥水凈化處理。東龐礦洗煤廠采用石膏作為沉降凝聚劑，石膏中的主要成分為微溶的CaSO4固體，在水中溶解度很低，生產(chǎn)過程中需要大量投放，增加了工人勞動強(qiáng)度。同時(shí)，凝聚劑采用單點(diǎn)一次加藥的形式，水質(zhì)硬度峰值明顯，硬度呈周期性變化，導(dǎo)致沉降效果出現(xiàn)波動，影響水質(zhì)[1-2].

東龐矸石電廠脫硫固硫工藝中，使用MgO進(jìn)行煙氣濕法脫硫。煙氣中的SO2在脫硫塔中與MgO發(fā)生反應(yīng)生成MgSO4，最終形成含有大量MgSO4的懸濁液。這種懸濁液由于硬度大，固體含量較高，無法直接進(jìn)入電廠循環(huán)水系統(tǒng)，只能通過壓濾機(jī)壓濾再經(jīng)過軟化才可循環(huán)使用，但壓濾產(chǎn)品的后續(xù)處理也需要一定的成本，總體處理成本較高，難度較大。

因此，東龐礦洗煤廠與東龐礦電廠合作，將電廠濕法脫硫產(chǎn)生的高鹽度廢水引入東龐礦洗煤廠循環(huán)水中作為沉降凝聚劑。

1 水質(zhì)檢驗(yàn)

東龐礦洗煤廠在加入高鹽廢水前，對濃縮機(jī)溢流水及浮選機(jī)尾礦水分別進(jìn)行水質(zhì)檢測，檢測結(jié)果見表1，2.

表1 洗煤廠二段濃縮機(jī)溢流水化驗(yàn)報(bào)告表

由表1，2可知，在正常添加石膏情況下，東龐礦洗煤廠由于處理量較大，Ca2+在循環(huán)水中消耗極快，循環(huán)水從濃縮機(jī)溢流出來后，經(jīng)過循環(huán)到達(dá)浮選機(jī)時(shí)，硬度已下降了16.7%.水質(zhì)硬度越高，煤泥水越容易澄清，且在高水質(zhì)硬度下，可大幅度降低高分子絮凝劑的用量[3].當(dāng)循環(huán)水硬度約大于40 °dH時(shí)，黏土礦物顆粒形成以面-面締結(jié)為主、顆粒較大、結(jié)構(gòu)緊密的聚集體，循環(huán)水也易澄清[4].因此，為了保證循環(huán)水硬度，需不斷添加石膏，添加量為10～13袋/h(每袋25 kg).

表2 412-414浮選尾礦水水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告表

電廠高鹽廢水水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果見表3，由表3可知，高鹽廢水硬度非常高，含有大量Mg2+，達(dá)1 353.8 °dH.理論上作為沉降凝聚劑沒有問題，且具有添加連續(xù)穩(wěn)定、不需人工添加等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)東龐礦洗煤廠各產(chǎn)品水分計(jì)算，洗煤廠水耗為600～650 m3/日，電廠高鹽度廢水產(chǎn)量約為200 m3/日，使用電廠髙鹽廢水替代凝聚劑石膏的同時(shí)，還可節(jié)約洗煤廠用水量。

表3 電廠高鹽廢水水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告表

2 絮凝沉降對比試驗(yàn)

選取洗煤廠不添加絮凝劑的一段濃縮溢流分別在自然沉降(1#)、8.75 mL絮凝劑溶液+0.15 g石膏(2#)、6 mL絮凝劑溶液+2.0 mL高鹽水(3#)條件下，進(jìn)行沉降10 cm的試驗(yàn)，試驗(yàn)所用絮凝劑濃度為0.5 g/L，一段濃縮溢流濃度21.75 g/L，試驗(yàn)結(jié)果見表4，圖1.

表4 絮凝沉降試驗(yàn)報(bào)告表

圖1 沉降時(shí)間-沉降距離曲線圖

由表4，圖1可知，加入高鹽廢水后，在絮凝劑用量減少約1/3的情況，沉降速度變快。沉降過程結(jié)束后，分別取10 mL上清液，測得固體物含量分別為0.031 g、0.0 075 g、0.001 g，可以看出加入高鹽廢水后水質(zhì)相比石膏更加澄清。

3 硬度檢測試驗(yàn)

在正常生產(chǎn)，高鹽水正常添加的情況下，取一段濃縮機(jī)溢流、二段濃縮機(jī)溢流與浮選機(jī)尾礦水分別檢測硬度，檢測結(jié)果見表5.

表5 添加高鹽廢水情況下水質(zhì)硬度表

浮選尾礦進(jìn)入一段濃縮機(jī)后，不添加絮凝劑，傾斜板深錐濃縮機(jī)回收粗顆粒，溢流進(jìn)入二段濃縮機(jī)絮凝沉降，高鹽廢水添加于一段濃縮機(jī)溢流中。由表5可知，在添加高鹽水后，一段濃縮機(jī)溢流硬度極高，達(dá)到61.6 °dH，而絮凝沉降過程消耗了大量二價(jià)離子，使二段濃縮機(jī)溢流硬度下降了約50%.相較于添加石膏時(shí)期，水質(zhì)硬度更加符合沉降需要。

4 應(yīng)用效果

東龐礦洗煤廠未采用高鹽廢水期間，在浮選尾礦槽內(nèi)采用人工添加袋裝石膏，工人勞動強(qiáng)度大，現(xiàn)場粉塵量大，循環(huán)水治理效果不佳，不能有效保障清水洗煤，使生產(chǎn)系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量控制受到影響。

高鹽廢水使用初期，由于供應(yīng)高鹽水量不精確，會造成濃縮機(jī)物料沉降過快，物料板結(jié)，循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生大量泡沫，不利于生產(chǎn)。通過現(xiàn)場實(shí)踐建立了《高鹽水輸送聯(lián)絡(luò)管理制度》，并以電導(dǎo)率儀化驗(yàn)結(jié)果為指導(dǎo)，達(dá)到了高鹽水的精確添加。自2017年6月份徹底停用石膏以來，生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，煤泥水凈化治理穩(wěn)定、可控。相比較2016年減少石膏用量3 452.6 t，節(jié)約石膏費(fèi)用101.84萬元，降本增效顯著。

5 結(jié) 語

采用電廠高鹽廢水替代石膏作為洗煤廠沉降凝聚劑使用，有效改善了煤泥水沉降速度，沉降效果明顯，保證了清水洗煤。高鹽廢水的再利用，不但為電廠節(jié)約了處理高鹽水的成本，也為洗煤廠降低了石膏消耗，減輕了職工勞動強(qiáng)度，改善了職工工作環(huán)境，為礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了一條可供借鑒的先例，具有現(xiàn)實(shí)的環(huán)保意義。