武日剛

(山西焦煤 汾西礦業(yè)集團洗煤廠，山西 介休 032000)

汾西礦業(yè)洗煤廠隸屬于山西焦煤汾西礦業(yè)集團，是我國最早建設(shè)的中央型選煤廠之一。洗煤廠目前主要入洗多個資源整合礦的原煤。由于煤源不同，入洗原煤性質(zhì)特別是細(xì)煤泥含量、粒度組成等差異顯著，致使洗煤廠生產(chǎn)過程中煤泥水系統(tǒng)不穩(wěn)定，存在濃縮機溢流水不清或壓濾煤泥水分偏高等問題。本文以該洗煤廠入洗的正中煤礦-0.5 mm原生煤泥為對象，研究不同類型助濾劑及其組合對煤泥脫水的促進作用，以期對洗煤廠生產(chǎn)實踐提供一定指導(dǎo)。

1 試樣性質(zhì)與研究方法

1.1 煤泥性質(zhì)

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗方法》對正中煤礦-0.5 mm煤泥試樣進行篩分試驗，結(jié)果見表1.

由表1可以看出，正中煤礦-0.5 mm原生煤泥的灰分偏高，說明其中含有較多的無機礦物質(zhì)。就粒度分布而言，-0.045 mm微細(xì)粒級含量高達(dá)34.71%，灰分37.44%，高出試樣平均灰分7.23個百分點，說明煤泥中的高灰細(xì)泥含量大，存在一定矸石泥化現(xiàn)象。

表1 煤泥的粒度組成表

為進一步了解煤泥中的礦物質(zhì)組成，對其進行了灰成分分析，結(jié)果見表2.

表2 正中煤泥的灰成分分析表

由表2可以看出，正中煤泥的灰成分中以Al2O3和SiO2占比最大。其中SiO2對應(yīng)煤泥中的石英礦物和黏土類礦物，而Al2O3主要與煤泥中的黏土礦物如高嶺石、蒙脫石等相關(guān)。黏土類礦物遇水極易分散成微細(xì)的懸浮顆粒，且顆粒表面帶有較強負(fù)電荷，進入選煤廠分選系統(tǒng)將造成后續(xù)煤泥水沉降和脫水困難，嚴(yán)重時會影響整個系統(tǒng)的分選效率[1-3].

1.2 研究方法

在300 g/L濃度的煤漿中加入適量助濾劑，攪拌使之混合均勻，倒入加壓過濾實驗裝置的杯體；開啟進氣閥門，通入壓縮空氣并保持壓力在0.2 MPa，脫水5 min，然后關(guān)閉進氣閥門。

打開杯體，采用九點取樣法采集濾餅水分煤樣，放入稱量瓶(質(zhì)量m0)內(nèi)稱重，記作m1；打開稱量瓶蓋，將其放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱，在105 ℃條件下干燥2.5 h.取出稱量瓶并將其放入干燥器中，冷卻至室溫后再次稱重，記作m2，并按下式計算濾餅全水分Mt：

選用3種不同類型助濾劑，即絮凝劑型助濾劑聚丙烯酰胺(PAM)，凝聚劑型助濾劑聚合氯化鋁(PAC)和表面活性劑型助濾劑十二烷基硫酸鈉(SDS).

2 結(jié)果與討論

2.1 助濾劑類型對煤泥脫水效果的影響

3種不同類型助濾劑單獨作用下，正中煤泥的脫水結(jié)果見表3.

表3 不同助濾劑作用下的煤泥脫水效果表

由表3可以看出，不添加任何藥劑條件下，煤泥試樣在壓力0.2 MPa下過濾5 min，濾餅水分約為29.0%，過濾速度慢且濾餅水分高。相同條件下，添加3種類型助濾劑均能夠促進煤泥脫水，其中SDS的助濾效果最為顯著。以PAM為助濾劑，在20 g/t用量時可降低濾餅水分2.21個百分點；PAC助濾劑在750 g/t用量時助濾效果最佳，可降低濾餅水分3.12個百分點，且濾餅水分隨其用量的增加呈持續(xù)降低趨勢；以SDS為助濾劑，用量為100 g/t時的助濾效果最佳，濾餅水分較空白試驗結(jié)果降低3.35個百分點，但隨SDS藥劑用量增加，濾餅水分降低幅度減小。

3種不同類型助濾劑在選擇的用量范圍內(nèi)對降低濾餅水分均有明顯的促進作用，但各具優(yōu)勢與不足。PAM用量少，但其難溶于水，需配置專門的藥劑溶解系統(tǒng)，助濾效果相對較弱。PAC可溶于水，配置和添加相對較為容易，但用量偏大。SDS是陰離子型表面活性劑，具有一定的起泡性，用量大時會對分選系統(tǒng)造成不利影響。

通常認(rèn)為，絮凝劑的主要作用在于煤泥成餅階段，通過改變顆粒的幾何特性，增強濾餅的滲透率，從而提高過濾速度[4]；表面活性劑則在脫水階段體現(xiàn)出顯著效果，通過改善顆粒界面性質(zhì)，降低濾液與毛細(xì)通道的摩擦阻力，使濾餅水分降低[5,6].故研究中經(jīng)常將兩種助濾劑聯(lián)合使用，通過兩種或多種藥劑之間的協(xié)同效應(yīng)，使煤泥脫水效果達(dá)到明顯改善。

2.2 組合藥劑對煤泥脫水效果的影響

組合藥劑主要考查PAM與其余兩種藥劑即PAC和SDS的組合使用對煤泥脫水的助濾效果。結(jié)合前述單藥劑試驗結(jié)果，固定PAM用量為20 g/t，不同藥劑組合作用的脫水結(jié)果見表4.

表4 組合藥劑作用下的煤泥脫水效果表

由表4數(shù)據(jù)可以看出，PAM一定時，兩種二元藥劑組合的助濾效果隨藥劑用量增加呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，即PAC和SDS添加量少時，濾餅水分不降反升。PAC用量提高至500 g/t時，二元藥劑組合可降低濾餅水分至25.11%，較PAM單獨使用時降低1.68個百分點；SDS用量為300 g/t時，二元藥劑組合可降低濾餅水分至25.23%，較PAM單獨使用時降低1.56個百分點。兩種二元藥劑組合的助濾效果基本相當(dāng)，但PAM+SDS組合中的SDS用量較大，其自身具有一定起泡性，用量大時可能影響系統(tǒng)生產(chǎn)。

為加速顆粒沉降和獲取澄清循環(huán)水，選煤廠實際生產(chǎn)中在尾煤濃縮機要添加絮凝劑PAM和凝聚劑PAC，換言之，進入脫水環(huán)節(jié)的煤漿中已經(jīng)含有兩種藥劑。為考查此基礎(chǔ)上再添加SDS的三元藥劑助濾效果，固定PAM和PAC用量分別為20 g/t和500 g/t，調(diào)整SDS用量對煤泥進行助濾研究。為便于比較，其結(jié)果一并示于表4.可以看出，在PAM和PAC用量一定時，三元藥劑的助濾作用隨SDS用量的增加而降低。SDS用量為100 g/t時的助濾效果最佳，濾餅水分24.42%，較二元藥劑組合降低0.69個百分點。

一定試驗條件下，不添任何助濾劑時的空白濾餅水分為29.00%.不同助濾劑及其組合作用下的最佳脫水結(jié)果見圖1.

圖1 不同助濾劑條件下的煤泥脫水效果對比圖

由圖1可以看出，3種不同類型助濾劑單獨作用時，以SDS的作用效果最佳?；赑AM的二元和三元藥劑組合可進一步改善煤泥脫水效果，且更符合工業(yè)生產(chǎn)實際。三元藥劑組合PAM+PAC+SDS在其用量分別為20 g/t，500 g/t和100 g/t時，可使煤泥濾餅水分由空白水分29.00%降低至24.42%，總降水達(dá)到4.58個百分點。

綜上，由于藥劑間存在一定的協(xié)同作用，使得多元藥劑組合對煤泥的助濾效果要優(yōu)于單藥劑的作用[7-8].工業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)需要在壓濾機入料桶添加一定量的PAC或SDS(或其他表面活性劑)以強化煤泥的脫水。需要指出的是，SDS等表面活性劑的用量不能過大，否則不僅濾餅水分增加，而且會產(chǎn)生大量泡沫，給整個系統(tǒng)造成不利影響。

3 結(jié) 論

煤泥的礦物質(zhì)組成及粒度分布等是影響其脫水回收效果的重要因素，添加化學(xué)助濾劑特別是助濾劑組合有助于改善煤泥脫水效果，降低濾餅水分。

1)在適宜的藥劑用量下，3種不同類型助濾劑表現(xiàn)出一定的助濾作用，其中十二烷基硫酸鈉SDS的助濾效果最佳。

2)不同類型助濾劑組合使用，可協(xié)同強化煤泥脫水效果、降低煤泥產(chǎn)品水分。

3)對正中煤礦-0.5 mm煤泥，采用PAM+PAC或PAM+SDS二元藥劑組合可使煤泥濾餅水分降低近4.00個百分點；采用PAM+PAC+SDS三元藥劑組合可使煤泥濾餅水分降低4.58個百分點，助濾作用顯著。