摘 要：煤泥水系統(tǒng)是選煤廠中較為復(fù)雜和出現(xiàn)問(wèn)題較多的系統(tǒng)，其良好的運(yùn)行對(duì)選煤廠的正常運(yùn)營(yíng)起著重要作用。要使得煤泥水達(dá)到良好的沉降效果，合理的藥劑制度是至關(guān)重要的，本文從藥劑制度中的加藥點(diǎn)這一方面對(duì)布爾臺(tái)選煤廠煤泥水系統(tǒng)做了分析和試驗(yàn)研究，結(jié)論證明多點(diǎn)加藥既降低了循環(huán)水濃度，又降低了藥耗，取得了良好的沉降效果。

關(guān)鍵詞：煤泥水；藥劑；綜合指標(biāo)；加藥點(diǎn)

1 前言

布爾臺(tái)選煤廠是隸屬于神華神東煤炭集團(tuán)的特大群礦型選煤廠，始建于2006年6月，2007年2月17日正式投產(chǎn)。該廠承擔(dān)著布爾臺(tái)礦、柳塔礦、寸草塔礦和寸草塔二礦四個(gè)礦井的原煤洗選加工以及裝車外運(yùn)任務(wù)，設(shè)計(jì)能力為31Mt/a?，F(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)200-13mm的塊煤采用重介淺槽分選、13mm-2mm末煤采用重介旋流器分選， 2mm-0.2mm的粗煤泥經(jīng)濃縮分級(jí)旋流器分級(jí)后采用TBS干擾床分選、-0.2mm的細(xì)煤泥經(jīng)濃縮后采用沉降離心機(jī)、加壓過(guò)濾和板框壓濾聯(lián)合脫水后，直接回收。

目前，布爾臺(tái)選煤廠煤泥水加藥系統(tǒng)采取單點(diǎn)加藥，當(dāng)入洗末煤時(shí)，泥量次生煤泥量猛然加大，使得懸浮液粘稠度加大，密度不穩(wěn)，洗液性質(zhì)不易掌控，影響分選效果，同時(shí)循環(huán)水濃度還會(huì)增大，且脫泥篩、脫介篩噴頭易堵，不能正常噴水，削弱了脫泥脫介效果，加重了煤泥量和介耗的繼續(xù)增大，煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷增加，造成惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響正常運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)。為了加速煤泥水中微粒的沉降，往往采取加大藥劑用量，或把藥劑直接加入濃縮池紊流桶內(nèi)，造成藥劑成本大大增加，當(dāng)陰離子加藥過(guò)量時(shí)，加壓過(guò)濾機(jī)排出的煤泥粘性比較大，容易堵塞溜槽，給崗位工增加較大額外工作量。為了解決上述實(shí)際問(wèn)題，保證清水洗煤，針對(duì)煤泥水系統(tǒng)必須找出切實(shí)有效的沉降方法。本文從藥劑制度中的加藥點(diǎn)這一方面做了研究分析和試驗(yàn)。

2 儀器、設(shè)備及試驗(yàn)步驟

2.1 綜合指標(biāo)的確定

沉降試驗(yàn)開始20s后的絮團(tuán)體積表示其沉降速度，3min后的絮團(tuán)體積表示其壓縮層的壓實(shí)程度。絮團(tuán)體積指澄清區(qū)與壓縮區(qū)分界面處的刻度讀數(shù)；以上參照量均可在量筒上直接讀出。沉降20s后的絮團(tuán)體積越小，其沉降速度越快；3min后的絮團(tuán)體積越小，壓實(shí)程度越高。為方便比較不同藥劑、不同藥劑用量下的絮凝效果，為了凸顯沉降速度和壓實(shí)程度在煤泥沉降過(guò)程中的作用，本試驗(yàn)建立了一綜合指標(biāo)將二者緊密聯(lián)系：

Z=（500-H20）/H180

式中：H20-沉降試驗(yàn)開始20s后的絮團(tuán)體積；

H180-沉降試驗(yàn)開始3min后的絮團(tuán)體積。

2.2 儀器與設(shè)備

（1）帶橡膠塞的魔口圓柱量筒，容量500ml；（2）燒杯與錐形瓶：容量分別為500ml和250ml；（3）磁力攪拌器：調(diào)速范圍250～1000r/min；（4）直管吸管：容量20ml；（5）大肚吸管：容量20ml和50ml；（6）注射器：容量1、5、20ml；（7）干燥箱、小勺；（8）電子天平秤。

2.3 溶液的配置

（1）聚丙烯酰胺，分子量1200萬(wàn)，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的溶液使用；（2）聚合氯化鋁（PAC），配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的溶液使用；（3）氯化鈣（CaCl2），配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的溶液使用。

2.3.1 粉末絮凝劑試樣的制備應(yīng)在干燥的室內(nèi)進(jìn)行，空氣濕度以不至引起粉末絮凝劑聚團(tuán)為宜。

2.3.2 搖動(dòng)盛有粉末絮凝劑的試劑瓶，使之混合均勻，用小勺以最少的次數(shù)將絮凝劑取至已知質(zhì)量的潔凈、干燥的稱量瓶中，稱取0.1g左右，同時(shí)按0.1%的溶液濃度求出稀釋水的體積

由公式：V=m0（1-c）/（d·c）

C-藥劑溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；m0-藥劑質(zhì)量，g；d-水的密度，Kg/m3；V-稀釋水的體積，L。

2.3.3 在500ml燒杯中注入稀釋用水，再置于磁力攪拌器上，放入磁鋼，開啟攪拌器，把轉(zhuǎn)速調(diào)至液體產(chǎn)生強(qiáng)烈渦流時(shí)為止。

2.3.4 輕輕磕擊稱量瓶，將稱好的絮凝劑均勻地散布在渦流面上。

2.3.5 待全部稱好的絮凝劑撒完后，將磁力攪拌器轉(zhuǎn)速調(diào)至300～400r/min，攪拌2h，使顆粒完全溶解。若攪拌后，仍有未溶解的聚團(tuán)，則此溶液作廢。

2.4 試驗(yàn)

2.4.1 先加凝聚劑聚合氯化鋁20ml，上下顛倒搖勻，再加上絮凝劑聚丙烯酰胺10ml，搖晃均勻，觀察試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得出Z1=2.1333。

2.4.2 先加絮凝劑聚丙烯酰胺10ml，上下顛倒搖勻，再加上凝聚劑聚合氯化鋁20ml，搖晃均勻，觀察試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得出Z2=0.9200。

2.4.3 先加氯化鈣20ml，上下顛倒搖晃均勻，再加上絮凝劑聚丙烯酰胺10ml，搖晃均勻，觀察試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得出Z3=1.3000。

2.4.4 單獨(dú)加絮凝劑聚丙烯酰胺聚10ml，上下顛倒搖勻，觀察試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得出Z4=0.1323。

2.4.5 單獨(dú)加凝聚劑聚合氯化鋁10ml，上下顛倒搖勻，觀察試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得出Z5=0.2597。

2.4.6 單獨(dú)加氯化鈣10ml，上下顛倒搖晃均勻，觀察試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得出Z6=0.2041。

得出綜合指標(biāo)Z1最大，故應(yīng)聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺聚聯(lián)合使用，且加藥順序?yàn)橄燃雨?yáng)離子聚合氯化鋁，后加陰離子聚丙烯酰胺，沉降效果最好。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過(guò)試驗(yàn)得出綜合指標(biāo)Z1最大，進(jìn)行下一步試驗(yàn)，尋找陰陽(yáng)離子實(shí)驗(yàn)用量的最佳配比。

得出Z7～Z21這15個(gè)綜合指標(biāo)，取Z15來(lái)進(jìn)行下面的多點(diǎn)加藥模擬試驗(yàn)。 試驗(yàn)分為三次，分別是單次（陽(yáng)離子-陰離子），二次組合（陽(yáng)-陽(yáng)-陰-陰），三次組合（陽(yáng)-陽(yáng)-陽(yáng)-陰-陰-陰）加藥，經(jīng)試驗(yàn)得出Z21=2.2727；Z22=2.3239；Z23=2.4143三個(gè)綜合指標(biāo)，Z23最高，因此確定為3次加藥。接下來(lái)進(jìn)行加藥間隔試驗(yàn)，根據(jù)煤泥水流速乘以加藥時(shí)間間隔，模擬加藥點(diǎn)間隔距離，即：S=（V煤泥水*T加藥），加藥間隔分別設(shè)為2s、3s、4s，把加藥劑量按3次均分，在每一指定間隔注入量筒液面下100mm，間隔期間上下顛倒搖勻量筒，是為模擬煤泥水在管道中的流動(dòng)狀態(tài)，得出Z24=2.2230；Z22=2.7692；Z23=1.5385。故確定加藥時(shí)間間隔為3s，以濃縮池紊流桶為陰離子的最終加藥點(diǎn)，V煤泥水大約為3m/s，在入料管道上逆向距離大約每隔9米作為一個(gè)加藥點(diǎn)。

4 管路改造

4.1 藥劑輸送管道加設(shè)流量計(jì)

加藥系統(tǒng)的藥劑量是依據(jù)加藥泵設(shè)定頻率來(lái)控制，不能準(zhǔn)確控制藥劑量，藥劑量過(guò)大時(shí)都無(wú)法察覺(jué)，造成浪費(fèi)，故做了如下改造：

考慮藥劑的腐蝕、黏度影響，選擇了合適的流量計(jì)加設(shè)在藥劑輸送管道上，根據(jù)下面公式計(jì)算出理論劑量，根據(jù)表盤讀書準(zhǔn)確調(diào)節(jié)加藥頻率，避免了不必要的浪費(fèi)，煤泥水沉降試驗(yàn)結(jié)束后，藥劑通過(guò)“旁路“流過(guò)，流量計(jì)退出使用。

x：流量計(jì)讀數(shù)

簡(jiǎn)易圖如圖1：

采用自動(dòng)+手動(dòng)聯(lián)合工藝：根據(jù)以上公式算出流量計(jì)讀數(shù)，進(jìn)而調(diào)整出加藥頻率。

調(diào)藥步驟：

（1）藥先走“旁路”即打開閥門1，關(guān)閉2和3，調(diào)至計(jì)算流量后記下頻率f。

（2）停藥，閥門1、2、3，回放旁路中殘留的藥劑到藥劑槽箱內(nèi)，以留在管路中侵蝕流量計(jì)。

（3）關(guān)閉1和3，打開2，加藥頻率給定f，正常給藥。

4.2 藥劑輸送管道加設(shè)液體回旋器

為了使得藥劑與煤泥水懸浮液更加充分混合，我們將在每一處加藥點(diǎn)后5m添加一節(jié)“液體回旋器”，回旋器中的障礙物采用鋼板制作的“麻花”螺旋片，煤泥水途徑該區(qū)域的每個(gè)螺旋片時(shí)被等分割成兩股水流，每股水流又被下一個(gè)螺旋片等分成，水流相互混合，以此類推，重復(fù)這個(gè)循環(huán)，隨著螺旋片數(shù)量的增多，藥劑與煤泥水的混合度也越來(lái)越大，螺旋片采取耐磨處理，增加耐磨性。每班崗位工定時(shí)沖洗回旋器，防止管路堵塞。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

處于沉降過(guò)程的煤泥懸浮液穩(wěn)定性主要受范德華引力和雙電層力影響，同時(shí)高分子絮凝劑架橋作用力和吸附層重疊而產(chǎn)生的分子締合力也有所影響。當(dāng)一點(diǎn)加藥時(shí)，陰離子藥劑層相互吸附重疊，導(dǎo)致“內(nèi)耗”，一定程度上減弱了其絮凝作用，多點(diǎn)加藥，很大程度上減少了這種內(nèi)耗，提高了藥劑與煤泥水的混合程度，比較充分的發(fā)揮了藥劑沉降作用，細(xì)泥煤泥水得到了有效濃縮澄清，取得了較好的沉降效果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)改造、工業(yè)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)成本核算，布爾臺(tái)選煤廠每年的藥劑成本大約節(jié)省30萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)

[1]蓋春燕，樊民強(qiáng).PH值對(duì)煤泥水處理的影響[J].選煤技術(shù)，2010，2，24～26.

[2]陳建中，沈麗娟等煤泥水系統(tǒng)技術(shù)改造分析及其思考[J].煤炭工程，2004，2，7～11.

[3]王佳雁，呂建華.煤泥水藥劑添加的技術(shù)改進(jìn)[J].煤質(zhì)技術(shù)，2010，1，57～59.

[4]李少章，朱書全.細(xì)泥煤泥水凝聚與絮凝沉降[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，9，43～45.

[5]薄玉東.特大型動(dòng)力煤選煤廠煤泥水處理探討[J].選煤技術(shù)，1999，6，35，52.

[6]謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

作者簡(jiǎn)介：田華雷（1987-），男，2010年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工系，助理工程師，現(xiàn)就職于神東煤炭集團(tuán)洗選中心布爾臺(tái)選煤廠，主要從事選煤技術(shù)工作。