柳建文

(開(kāi)灤集團(tuán) 唐山礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000)

唐山礦選煤廠煤泥水處理方案優(yōu)化

柳建文

(開(kāi)灤集團(tuán) 唐山礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000)

針對(duì)唐山礦選煤廠煤泥水難沉降的問(wèn)題，結(jié)合煤泥水性質(zhì)進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)，確定最佳藥劑種類和用量，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：在試驗(yàn)條件下，絮凝劑和凝聚劑分別選用PAM-2010和PAC，且噸煤泥用量分別為20、46.7 g時(shí)，濃縮機(jī)溢流濃度為8.50 g/L，渾濁面沉降速度較快，上清液濁度較低，煤泥水沉降效果最好。

煤泥水；沉降；絮凝劑；凝聚劑；溢流濃度

由于礦井開(kāi)采深度的增加及煤層的變化，目前唐山礦選煤廠入選原煤煤質(zhì)發(fā)生了較大變化，細(xì)粒煤含量劇增。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前該廠原生煤泥含量在14%～27%。此外，由于泥化作用，煤炭洗選過(guò)程中產(chǎn)生了一定量次生煤泥。大量細(xì)煤泥的存在使煤泥水處理難度加大，添加聚丙烯酰胺后沉降效果不理想，導(dǎo)致細(xì)煤泥在系統(tǒng)中大量積聚，煤泥水處理系統(tǒng)管理難度增大。

根據(jù)唐山礦選煤廠的煤泥水性質(zhì)進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)，有針對(duì)性的選擇煤泥水處理藥劑并確定其最佳用量，以提高該廠煤泥水的處理效果。

1 試驗(yàn)

1.1 儀器、設(shè)備及試劑

試驗(yàn)儀器包括MP200型PH計(jì)、722紫外分光光度計(jì)、JS94K型電位測(cè)量?jī)x、MLSS-330型懸浮物濃度計(jì)、500 mL量筒和燒杯、5 mL和20 mL注射器、秒表、20 mL直管吸管。

試驗(yàn)絮凝劑為PAM-1010、PAM-1020、PAM-2010、PAM-2020，均為陰離子型聚丙烯酰胺，分子量分別為500萬(wàn)、800萬(wàn)、900萬(wàn)、1200萬(wàn)；凝聚劑為PAC、CaCl2、MgCl2、Al2(SO4)3。

1.2 煤泥水性質(zhì)

1.2.1 水質(zhì)基本特征

試樣為唐山礦選煤廠耙式濃縮機(jī)入料，濃度為156 g/L，水質(zhì)基本特征如表1所示。由表1可知：試樣中的顆粒表面帶有較強(qiáng)的負(fù)電荷，說(shuō)明該煤泥水是一種顆粒表面帶有負(fù)電荷的膠體體系；懸浮物濃度(SS濃度)較高，濁度較大；煤泥水硬度較小，不利于細(xì)顆粒的沉降。

表1 煤泥水水質(zhì)基本特征

1.2.2 煤泥粒度組成

煤泥的粒度組成是影響煤泥水沉降效果的重要因素，細(xì)粒級(jí)含量對(duì)煤泥水處理的難易程度有決定性的影響，尤其是<0.045 mm粒級(jí)含量高時(shí)，煤泥水處理難度更大[1-2]。唐山礦選煤廠的煤泥粒度組成如表2所示。

表2 煤泥粒度組成

由表2可知：<0.078 mm粒級(jí)產(chǎn)率為76.21%，<0.036 mm粒級(jí)產(chǎn)率為52.38%，細(xì)粒級(jí)含量很高，煤泥水不易沉降。另外，懸浮顆粒帶有較強(qiáng)的負(fù)電荷，使煤泥水成膠體分散體系。帶較強(qiáng)負(fù)電荷的膠粒之間具有較強(qiáng)的靜電斥力，ζ電位較高，膠粒間的靜電斥力較大，膠粒體系較穩(wěn)定。因此，處理煤泥水時(shí)，首先要降低ζ電位，破壞膠體的穩(wěn)定性，然后再采取其他沉降措施，強(qiáng)化凝聚效果[3-6]。

1.3 試驗(yàn)條件及方案

試樣濃度為156 g/L，參照GB/T 26919—2011《選煤廠煤泥水自然沉降試驗(yàn)方法》進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)[7]。將盛有試樣的量筒靜置，用注射器將所需藥劑一次性注入待測(cè)試樣；量筒加蓋后上下翻轉(zhuǎn)五次，轉(zhuǎn)速以翻轉(zhuǎn)時(shí)氣泡上升完畢為準(zhǔn)，使藥劑與煤泥顆粒充分作用；靜置后開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄量筒渾濁面的高度，并測(cè)定澄清液的透光率。

對(duì)八種藥劑逐一進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)，從中選擇沉降效果較好的絮凝劑和凝聚劑；將凝聚劑與絮凝劑配合使用，通過(guò)不同藥劑的復(fù)配試驗(yàn)來(lái)確定最佳絮凝劑與凝聚劑組合，并對(duì)其最佳用量進(jìn)行確定。以渾濁面的沉降速度和上清液的濁度來(lái)評(píng)定煤泥水沉降效果。

2 藥劑種類及用量的確定

2.1 藥劑種類的選擇

針對(duì)唐山礦選煤廠的煤泥水性質(zhì)，采用多種無(wú)機(jī)藥劑和有機(jī)藥劑進(jìn)行沉降對(duì)比試驗(yàn)，以選擇經(jīng)濟(jì)、高效的煤泥水處理藥劑。試驗(yàn)中絮凝劑和凝聚劑的用量分別按噸煤泥50、5 856 g/t添加，配制成溶液的用量分別為2、10 mL。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同藥劑的沉降對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：就煤泥水沉降效果來(lái)說(shuō)，單獨(dú)添加PAM的明顯優(yōu)于單加其他凝聚劑的；添加PAM-2010的煤泥水渾液面沉降速度較快，上清液濁度較低，沉降效果最好。

無(wú)機(jī)凝聚劑在煤泥水處理中可作為助凝劑，其對(duì)細(xì)粒煤有很好的凝聚沉降效果。試驗(yàn)中添加PAC、MgCl2、Al2(SO4)3的煤泥水渾濁面沉降速度相對(duì)較快，但添加Al2(SO4)3的煤泥水上清液濁度較高，因此，選用PAM-2010、PAC、MgCl2進(jìn)行后續(xù)沉降試驗(yàn)[8-9]。

2.2 不同藥劑的復(fù)配試驗(yàn)

(1)PAM-2010與PAC的復(fù)配試驗(yàn)。有機(jī)絮凝劑選用PAM-2010，固定用量為2 mL；無(wú)機(jī)凝聚劑選用PAC，用量分別為0、5、10、15 mL，加藥順序?yàn)橄燃覲AC后加PAM-2010。藥劑復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 PAM-2010與PAC的復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果

(2)PAM-2010與MgCl2的復(fù)配試驗(yàn)。有機(jī)絮凝劑選用PAM-2010，固定用量為2 mL；無(wú)機(jī)凝聚劑選用MgCl2，用量分別為0、5、10、15 mL，加藥順序?yàn)橄燃覯gCl2后加PAM-2010。藥劑復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 PAM-2010與MgCl2的復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果

由表4、表5可知：與單獨(dú)使用PAM-2010相比，無(wú)機(jī)凝聚劑與其配合使用處理煤泥水的效果更好。PAM-2010分別與PAC、MgCl2配合使用時(shí)，渾濁面沉降速度相近，但上清液濁度不同，添加PAC的上清液濁度更低。從濁度方面考慮，選用PAC與PAM-2010配合使用來(lái)處理該廠煤泥水。

2.3 藥劑用量的確定

為節(jié)約藥劑成本和提高煤泥水沉降效果，對(duì)PAC與PAM-2010配合使用時(shí)的最佳用量進(jìn)行探索[10-11]。試驗(yàn)時(shí)每種藥劑選擇3個(gè)用量，共進(jìn)行9次試驗(yàn)，試驗(yàn)方案和結(jié)果如表6所示，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的煤泥水絮凝沉降曲線如圖1所示。

表6 PAM-2010與PAC配合使用方案和試驗(yàn)結(jié)果

圖1 不同條件下的煤泥水沉降效果

由圖1可知：當(dāng)PAM-2010用量由1 mL增加到2 mL時(shí)，煤泥水沉降效果明顯改善；當(dāng)PAM-2010用量由2 mL增加到3 mL時(shí)，渾濁面沉降速度基本不變，但上清液濁度有所增加。當(dāng)PAM-2010用量為1 mL時(shí)，隨著PAC用量的增加，煤泥水沉降效果明顯轉(zhuǎn)好；當(dāng)PAM-2010用量為2 mL或3 mL時(shí)，隨著PAC用量的增加，煤泥水的沉降效果變化不大。由此可見(jiàn)，PAM-2010用量不宜過(guò)大，而PAC用量受PAM-2010用量影響，當(dāng)PAM-2010用量合理時(shí)，可有效減少PAC的用量。對(duì)于該煤泥水來(lái)說(shuō)，PAM-2010和PAC最佳用量分別約為2、5 mL，即噸煤泥藥劑用量分別為20、46.7 g時(shí)，煤泥水處理效果最好，且藥劑用量沒(méi)有明顯增加。

3 工業(yè)試驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果完善唐山礦選煤廠的煤泥水處理藥劑制度，并在PAM-2010和PAC的噸煤泥用量分別為20、46.7 g時(shí)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，以驗(yàn)證上述試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知：PAM-2010和PAC配合使用時(shí)，濃縮機(jī)溢流濃度由46 g/L降至8.50 g/L，說(shuō)明煤泥水沉降效果較好，藥機(jī)性能良好。此外，壓濾機(jī)入料時(shí)間縮短60%，濾餅水分下降4.27個(gè)百分點(diǎn)，原煤入選量得以提高，現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題基本得到有效解決。

4 結(jié)論

唐山礦選煤廠的煤泥水屬于典型的難處理煤泥水，通過(guò)最佳藥劑選擇及其最佳用量確定試驗(yàn)可以得到如下結(jié)論：

(1)添加PAM的煤泥水沉降效果優(yōu)于添加其他無(wú)機(jī)凝聚劑的沉降效果，渾液面沉降速度較快，上清液濁度較低；無(wú)機(jī)凝聚劑在煤泥水處理中可作為助凝劑，該藥劑對(duì)細(xì)粒煤有很好的凝聚沉降效果。

(2)PAC、MgCl2作為凝聚劑分別與PAM-2010配合使用處理煤泥水的效果較好，且PAM-2010與PAC配合使用后上清液濁度更低。

(3)對(duì)唐山礦選煤廠的煤泥水來(lái)說(shuō)，PAM-2010和PAC的噸煤泥用量分別為20、46.7 g時(shí)，煤泥水處理效果最好，藥劑成本較低。

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Study on optimization of coal slurry treatment process in Tangshan mining coal preparation plant

LIU Jian-wen

(Tangshan Mining Branch, Kailuan (Group) Co Ltd, Tangshan, Hebei 063000，China)

To solve the problem of difficult slurry settling in coal slurry treatment process, flocculation settling test was carried out to determine optimal reagent kinds and dosage according to properties of coal slurry, then industrial test is made on this basis. The results show that concentration of thickener overflow is up to 8.50 g/L, particles existing in turbid liquid level is faster settling as well as supernatant turbidity is lower, and that the best settling effect of coal slurry is obtained when raw coal consumption is up to 20 g/t, 46.7 g/t using PAM-2010 flocculant, PAC coagulant respectively under test condition.

coal water slurry；settling；flocculant；coagulant；concentration of overflow

1001-3571(2015)01-0024-03

TD946.2

B

2015-01-10

10.16447/j.cnki.cpt.2015.01.007

柳建文(1974—)，男，河北省唐山市人，高級(jí)工程師，從事選煤生產(chǎn)管理工作。

E-mail:tskljw@kailuan.com.cn Tel：13673154521