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        萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)改善煤泥水沉降效果的研究與應(yīng)用

        2019-11-07 07:11:22宋擁強(qiáng)李甜甜
        煤炭加工與綜合利用 2019年9期
        關(guān)鍵詞:氯化鋁泥水煤泥

        宋擁強(qiáng),李甜甜,李 鵬

        (峰峰集團(tuán)有限公司邯鄲洗選廠(chǎng),河北邯鄲 056041)

        萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)屬萬(wàn)年礦井配套項(xiàng)目,于1987年建成投產(chǎn),2018年1月劃歸邯鄲洗選廠(chǎng)。選煤廠(chǎng)采用跳汰選煤工藝,原設(shè)計(jì)篩選能力1.50 Mt/a,洗選能力 0.90 Mt/a,入洗粒度為 100~13 mm。2010年鑒于礦井生產(chǎn)能力提高以及市場(chǎng)和煤質(zhì)的變化,擴(kuò)建了一套洗選能力為0.90 Mt/a的末煤重介質(zhì)系統(tǒng)[1-2]。

        萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)煤泥水沉降設(shè)備為兩臺(tái)直徑30 m的耙式濃縮機(jī),分別單獨(dú)處理末煤重介質(zhì)車(chē)間和塊煤跳汰車(chē)間的煤泥水。由于重介質(zhì)車(chē)間煤泥水粒度組成細(xì),煤泥水量大,煤泥水沉降效果差,且后續(xù)的煤泥壓濾效率低,導(dǎo)致生產(chǎn)中常因?yàn)闈饪s機(jī)沉降后的上清液渾濁而不得已停機(jī),每次停機(jī)處理煤泥需要1~2 h,導(dǎo)致生產(chǎn)非常被動(dòng),煤泥水處理成了制約生產(chǎn)的瓶頸。為解決這一問(wèn)題,萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)針對(duì)煤泥水處理現(xiàn)狀,從煤泥水沉降以及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程方面進(jìn)行了研究和改造。

        1 煤泥水沉降試驗(yàn)

        1.1 煤泥水粒度組成分析

        煤泥水粒度組成是影響煤泥水沉降的一個(gè)重要因素。由于微細(xì)煤泥顆粒表面帶有大量負(fù)電荷,顆粒間的靜電斥力強(qiáng),不利于煤泥水中微細(xì)粒的沉降[3-4],所以,通常粒度組成越細(xì),沉降越困難[5-6]。萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)重介質(zhì)、跳汰濃縮機(jī)入料粒度組成分析結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 重介質(zhì)、跳汰濃縮機(jī)入料粒度組成

        從表1可以看出,兩種煤泥水粒度組成特別細(xì),跳汰煤泥水濃度特別低,但高灰細(xì)泥含量非常大,所以,跳汰煤泥水沉降問(wèn)題較小,但是壓濾速度很慢;而重介質(zhì)煤泥水濃度較高,且高灰細(xì)泥含量高,所以,重介質(zhì)煤泥水沉降效果差,且壓濾效率低。

        1.2 沉降試驗(yàn)過(guò)程

        沉降藥劑只用絮凝劑,且藥劑用量非常大,這不僅增加了選煤廠(chǎng)成本,絮凝效果也差,而且,對(duì)后續(xù)壓濾脫水環(huán)節(jié)造成不利影響[7-8]。將凝聚劑和絮凝劑配合使用,才能強(qiáng)化細(xì)粒煤泥水的沉降,提高沉降效果,甚至節(jié)省藥劑成本[9-10]。通過(guò)沉降試驗(yàn),了解煤泥沉降特性,選擇最適合該煤泥水沉降的凝聚劑,并探索最佳的藥劑比例,指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn),從而改善煤泥水的沉降效果。

        1.2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

        試驗(yàn)取樣:取重介質(zhì)濃縮機(jī)入料進(jìn)行煤泥水沉降試驗(yàn)研究

        藥劑準(zhǔn)備:選煤廠(chǎng)現(xiàn)用絮凝劑濃度0.1%;有機(jī)高分子凝聚劑濃度0.5%;聚合氯化鋁濃度3%;明礬濃度1%。

        1.2.2 沉降試驗(yàn)

        (1)單獨(dú)使用絮凝劑進(jìn)行試驗(yàn)。取煤泥水分別倒入兩個(gè)容積為500 mL的具塞量筒,分別往兩只量筒中加入絮凝劑10 mL、20 mL,記錄沉降效果。試驗(yàn)如圖1所示。

        圖1 煤泥水沉降2 min效果

        從圖1可以看出,單獨(dú)使用絮凝劑進(jìn)行煤泥水沉降,沉降效果差;即使絮凝劑加到20 mL以上,沉降效果仍沒(méi)有明顯改觀(guān)。加大絮凝劑的用量?jī)H僅只是使煤泥水中部分煤泥成絮團(tuán)且快速沉降,而上清液仍然渾濁,沒(méi)有明顯的沉降分界面。

        (2)凝聚劑的選擇。分別對(duì)有機(jī)高分子凝聚劑、聚合氯化鋁、明礬進(jìn)行了沉降效果的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,單獨(dú)添加有機(jī)高分子凝聚劑時(shí),對(duì)煤泥水幾乎沒(méi)有沉降效果,單獨(dú)添加聚合氯化鋁與明礬時(shí),煤泥水有所沉降,且效果相近。單獨(dú)添加聚合氧化鋁以及聚合氯化鋁與絮凝劑聯(lián)合添加時(shí)的沉降效果如圖2所示。

        由圖2可見(jiàn),單獨(dú)添加聚合氯化鋁6 mL,沉降效果明顯:有較大的絮團(tuán)產(chǎn)生,且上清液澄清;但是單獨(dú)添加聚合氯化鋁時(shí),沉降速度較慢。聚合氯化鋁配合絮凝劑使用時(shí),沉降效果最佳:當(dāng)聚合氯化鋁用量為6 mL,絮凝劑用量2 mL時(shí),沉降效果較好。

        圖2 煤泥水沉降效果示意

        1.3 試驗(yàn)總結(jié)

        (1)從試驗(yàn)情況來(lái)看,該煤泥在單獨(dú)使用絮凝劑進(jìn)行沉降時(shí),沉降效果差,藥劑量消耗高;

        (2)聚合氯化鋁與明礬效果相當(dāng),在使用聚合氯化鋁作為凝聚劑進(jìn)行沉降時(shí),沉降效果好,煤泥能快速成團(tuán),上清液澄清;如配合絮凝劑進(jìn)行沉降,沉降速度快。

        2 選煤廠(chǎng)煤泥水系統(tǒng)改造

        2.1 藥劑添加制度

        通過(guò)試驗(yàn)探索,最終選定明礬和聚合氯化鋁兩種無(wú)機(jī)凝聚劑。在原有凝聚劑攪拌桶處配置3%濃度的聚合氯化鋁添加到煤泥水中,以沉降試驗(yàn)結(jié)果為指導(dǎo),并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤泥水的沉降效果,調(diào)整凝聚劑和絮凝劑的添加量。生產(chǎn)中,由于明礬的溶解速度較慢,所以將明礬堆撒到濃縮池溢流槽內(nèi),通過(guò)溢流水的流動(dòng)慢慢溶解到生產(chǎn)循環(huán)水中,對(duì)循環(huán)水進(jìn)一步凈化。

        2.2 煤泥水粒度組成改善

        根據(jù)兩種煤泥水的粒度組成及濃度分析,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)沉降效果,為減輕重介質(zhì)濃縮池的壓力,將重介質(zhì)煤泥水往跳汰濃縮池進(jìn)行分流摻配,在保證跳汰濃縮機(jī)處理效果的前提下,盡量減輕重介質(zhì)系統(tǒng)煤泥水沉降壓力;另外,將矸石磁選尾礦與精煤磁選尾礦分離后,矸石磁選尾礦經(jīng)高頻篩脫水后,篩下水進(jìn)重介質(zhì)濃縮池,進(jìn)一步改善重介質(zhì)煤泥水粒度組成。改造后,重介質(zhì)濃縮池底流粒度組成如表2所示。

        表2 摻粗后重介質(zhì)濃縮池底流粒度組成

        與改造前重介質(zhì)濃縮池入料粒度組成相比,煤泥水中高灰細(xì)泥的比例大幅度降低,而0.074 mm以上較粗粒級(jí)含量增大,整體來(lái)看,粒度組成得到了很大改善。

        2.3 加強(qiáng)尾煤壓濾車(chē)間的管理

        為了節(jié)省開(kāi)支,萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)壓濾機(jī)濾布從未定期更換過(guò),這是導(dǎo)致壓濾機(jī)脫水效率低的一個(gè)重要因素。本次改造中,批量更換濾布,并要求停機(jī)時(shí)沖洗濾板和濾布。

        2.4 提高煤泥脫水環(huán)節(jié)的處理能力

        由于萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)尾煤壓濾機(jī)處理能力與煤泥量不匹配,且尾煤壓濾效率低,導(dǎo)致連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)后,濃縮池中煤泥沉降層高達(dá)1 m多,無(wú)法及時(shí)排出沉降煤泥,最終導(dǎo)致濃縮池溢流水發(fā)黑,所以,解決煤泥水系統(tǒng)問(wèn)題的根本在于提高后續(xù)煤泥壓濾脫水環(huán)節(jié)的處理能力。為解決這一問(wèn)題,在壓濾車(chē)間新增加1臺(tái)壓濾機(jī),并增加1臺(tái)臥式沉降離心脫水機(jī),保證濃縮池中沉降的底流煤泥能夠及時(shí)連續(xù)排出。

        2.5 改造效果

        (1)經(jīng)本次改造后,尾煤車(chē)間壓濾機(jī)壓濾效果提高,單臺(tái)壓濾周期縮短20 min以上;

        (2)濃縮池溢流水澄清透明,且實(shí)現(xiàn)了整班清水洗煤。

        3 總 結(jié)

        (1)萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)煤泥水粒度組成極細(xì),煤泥水沉降困難。通過(guò)摻粗的形式,解決了該問(wèn)題,不僅改善了煤泥水的沉降效果,同時(shí),對(duì)后續(xù)煤泥壓濾也起到了積極作用。

        (2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室探索試驗(yàn),萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)煤泥水沉降用藥劑必須是凝聚劑與絮凝劑配合使用,才能使煤泥水沉降效果最佳。

        (3)后續(xù)煤泥脫水環(huán)節(jié)的處理能力對(duì)濃縮機(jī)的沉降效果起到制約性作用。萬(wàn)年礦選煤廠(chǎng)通過(guò)增加設(shè)備,提高了煤泥脫水處理能力,從根本上解決了煤泥水系統(tǒng)的問(wèn)題。

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