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(shè)計(jì)入選原煤120萬t。該選煤廠于2011年底投產(chǎn)，采用跳汰+粗煤泥回收聯(lián)合工藝流程，經(jīng)過幾個(gè)月的試運(yùn)行，取得良好的效果。但隨著入選原煤的煤質(zhì)發(fā)生變化，選煤廠入洗原煤量無法達(dá)到設(shè)計(jì)能力，主要體現(xiàn)在濃縮機(jī)溢流濃度越來越高，壓濾周期變長，只能減產(chǎn)生產(chǎn)，嚴(yán)重影響到選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

1 存在的問題

針對該廠出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和現(xiàn)場觀察，得出初步結(jié)論，該選煤廠無法正常生產(chǎn)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(gè)方面。

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

2)壓濾煤泥呈灰白色，通過對壓濾周期進(jìn)行計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)，平均壓濾周期為1.5個(gè)小時(shí)，工作效率大大降低，如此造成濃縮機(jī)內(nèi)煤泥堆積無法排出，且濃縮機(jī)溢流濃度越來越高，導(dǎo)致不能連續(xù)生產(chǎn)。

3)濃縮機(jī)溢流有大量白色懸浮物，不能形成有效絮團(tuán)。

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

2 試驗(yàn)和分析

為了解決實(shí)際問題，針對該廠煤泥水的特點(diǎn)，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(jī)的入料進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果分析研究找到解決問題的正確方法[1]。

試驗(yàn)用到的儀器設(shè)備主要有：小型過濾裝置、濁度儀、精密數(shù)顯電導(dǎo)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(fēng)干燥箱、分析天平、可見分光光度計(jì)等[2]。

2.1 濃縮機(jī)入料小篩分試驗(yàn)

對濃縮機(jī)入料取樣進(jìn)行小篩分試驗(yàn)，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(jī)入料粒度組成

由濃縮機(jī)入料的粒度組成可看出，-0.045mm粒級的煤泥產(chǎn)率為70.54%，進(jìn)一步證明了矸石泥化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，懸浮的細(xì)顆粒導(dǎo)致煤泥水難以沉降，濃縮機(jī)中大量的懸浮細(xì)顆粒會導(dǎo)致加藥量的增加，隨著生產(chǎn)時(shí)間延長，濃縮機(jī)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(jī)入料煤泥水沉降試驗(yàn)

由于現(xiàn)場已使用多種藥劑進(jìn)行試驗(yàn)，效果均不理想，本次沉降試驗(yàn)所用藥劑為太原理工大學(xué)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(jī)入料進(jìn)行沉降試驗(yàn)，以得到合適的藥劑制度，進(jìn)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(shí)，提高壓濾機(jī)工作效率。

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

表2 沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 藥劑與濁度關(guān)系

圖3 藥劑與pH值關(guān)系

泰豐選煤廠煤泥水中細(xì)小顆粒較多，久置不易沉淀的原因是因?yàn)槊耗嗨械募?xì)小顆粒表面的負(fù)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(jìn)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(chǎn)情況，要解決生產(chǎn)上的問題，應(yīng)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(jié)果來看，當(dāng)TDN2109+TDX1220用量為0.75mL+0.75mL時(shí)，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?yàn)門DN2109陽離子降低了細(xì)顆粒的ξ-電位，消除或減弱了細(xì)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(xì)顆粒能有效生成絮團(tuán)，在重力的作用下大體積絮團(tuán)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(chǎn)成本，TDN2140+TDX1220用量為0.5mL+0.5mL就能滿足生產(chǎn)要求[5]。

3 工業(yè)性試驗(yàn)

考慮到現(xiàn)場加藥方式為單點(diǎn)加藥，建議選煤廠將加藥方式改造成為多點(diǎn)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(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)后濃縮機(jī)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(dá)到了設(shè)計(jì)能力，選煤廠也能連續(xù)生產(chǎn)，現(xiàn)場問題基本解決。試驗(yàn)前后煤泥水沉降效果比較列于表3。

表3 試驗(yàn)前后煤泥水沉降效果比較

4 結(jié)論

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

2) 試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)采用TDN2109+TDX1220用量分別為0.75mL+0.75mL時(shí)，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(yàn)基礎(chǔ)，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(yàn)中采用多點(diǎn)加藥和同時(shí)添加凝聚劑和絮凝劑的方式進(jìn)行加藥試驗(yàn)，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(dá)到了設(shè)計(jì)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(jī)理研究[J]．中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，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(jī)脫水效果的試驗(yàn)研究[J]．礦山機(jī)械，2011，39(7)：96-99．

[3] 冉進(jìn)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(shù)，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(yàn)研究[J]．煤炭科學(xué)技術(shù)，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(yīng)用[J]．安徽化工，2010(4)：32-34．