余海靜，劉雪平

(河南城建學(xué)院環(huán)境與市政工程系，河南平頂山467036)

平頂山市郟縣恒生煤礦選煤廠年入選原煤60萬t。其煤泥水處理系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的濃縮浮選工藝，為了提高精煤質(zhì)量和全部回收煤泥，選煤廠決定對煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造。在認(rèn)真分析自身煤泥水原則流程存在問題的基礎(chǔ)上，借鑒同類廠的經(jīng)驗(yàn)，煤泥水處理系統(tǒng)改造為全部煤泥水直接浮選流程，實(shí)現(xiàn)了選煤廠洗水閉路循環(huán)的一級標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已投產(chǎn)且效果顯著。

1 原煤泥水處理工藝

平頂山市郟縣恒生煤礦選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的濃縮浮選工藝流程(見圖1)。跳汰機(jī)溢流經(jīng)分級篩脫水分級后，包括煤泥水進(jìn)入斗子撈坑分級，其溢流進(jìn)入煤泥濃縮機(jī)濃縮，濃縮機(jī)底流去浮選(由于底流濃度高，需加稀釋水)，溢流作循環(huán)水。浮選尾煤經(jīng)濃縮后采用壓濾機(jī)回收，溢流作循環(huán)水。

圖1 煤泥水濃縮浮選工藝流程

表1 NGG-24濃縮機(jī)溢流粒度組成分析表

2 原煤泥水處理工藝存在的問題

2.1 濃縮工藝流程細(xì)泥積聚

濃縮浮選為高濃度排放，只有一部分煤泥成為底流濃縮物進(jìn)入浮選。大量細(xì)泥，尤其是小于濃縮機(jī)截留粒度的細(xì)泥隨溢流在洗水中循環(huán)。這些細(xì)泥在循環(huán)過程中繼續(xù)泥化，越積越多，最終導(dǎo)致洗水濃度逐漸上升。NGG-24濃縮機(jī)溢流粒度組成分析結(jié)果見表1。

由表1可知，NGG-24濃縮機(jī)溢流中小于50 μm粒度級累計產(chǎn)率達(dá)93.68%，其中小于10 μm粒度級為43.18%。顯然，煤泥水中固體顆粒粒度偏細(xì)，由于部分細(xì)粒得不到有效回收，嚴(yán)重影響循環(huán)水質(zhì)量，這是造成洗水濃度居高不下和壓濾回收效果差的主要原因。分析認(rèn)為，要解決上述難題，關(guān)鍵在于解決細(xì)泥的絮凝沉降問題。

2.2 煤泥回收設(shè)備性能差

我國大多采用真空過濾機(jī)回收浮選精煤，采用箱式壓濾機(jī)回收尾煤。真空過濾機(jī)濾布網(wǎng)孔為0.250～0.175 mm，壓濾機(jī)濾布為0.030 mm，因此，小于0.175 mm的精礦或小于0.030 mm的尾礦將會進(jìn)入濾液或循環(huán)水，不能及時有效回收。

2.3 煤泥水外排

洗水濃度高，增加了沉降阻力，致使各種水力分級設(shè)備分級粒度不同程度提高，跑粗現(xiàn)象嚴(yán)重，浮選機(jī)、壓濾機(jī)工藝效果惡化，嚴(yán)重時被迫間斷生產(chǎn)或排放煤泥水。因此，恒生選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)表面上看是實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，煤泥水外排現(xiàn)象時有發(fā)生，尤其是事故或檢修放水時，由于放出的煤泥水沒有收集和儲存的地方，外排水更加嚴(yán)重，不但損失了大量的煤泥和水資源，同時也造成了環(huán)境污染。

2.4 浮選效率低，浮選精煤灰分高

在過去相當(dāng)長時間內(nèi)，選煤廠以肥煤煤種的優(yōu)勢贏得市場，所生產(chǎn)的精煤灰分一直較高(11%～12%)，在這種灰分要求下，原有浮選機(jī)的產(chǎn)率可以達(dá)到70%～80%，原設(shè)計采用的浮選機(jī)與這種產(chǎn)品質(zhì)量的要求是相適應(yīng)的。近幾年，煤炭市場對精煤灰分的要求已降到9.5%～10.0%，有的用戶甚至降到9%以下，為此浮選精煤產(chǎn)率大幅降低(有時甚至不能生產(chǎn)出合格精煤)，成本大幅增加，嚴(yán)重影響了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

針對以上問題分析可知，改造的主要目的是提高浮選系統(tǒng)處理能力，實(shí)現(xiàn)煤泥全部入浮和清水洗煤，降低浮選精煤灰分和提高精煤回收率。因此，首先解決工藝流程和設(shè)備存在的問題，為煤泥的有效回收提供條件;其次是進(jìn)行藥劑試驗(yàn)，尋求加藥的最佳有利條件，提高煤泥水化度和硬度，以改善煤泥水的可處理特性和沉降效果。

3 煤泥水系統(tǒng)改造

3.1 將現(xiàn)有工藝改為全部煤泥水直接浮選

撈坑溢流不經(jīng)濃縮，直接進(jìn)行浮選。浮選尾煤加絮凝劑入尾煤濃縮機(jī)濃縮澄清，底流壓濾脫水，溢流作循環(huán)水。該流程解決了細(xì)泥在循環(huán)水中積聚的問題，同時由于尾煤水加絮凝劑濃縮澄清，所以循環(huán)水濃度很低，近乎清水。為了安全起見，增設(shè)事故池。

3.2 增加浮選設(shè)備

就現(xiàn)有設(shè)備能力而言，兩臺XJM-4浮選機(jī)平均通過能力為130 m3/h，按現(xiàn)有用水量350 m3計算，直接浮選需4臺同類型浮選機(jī)，需在原有基礎(chǔ)上面再增加兩臺浮選機(jī)。

3.3 浮選精煤脫水方式確定

恒生選煤廠浮選精煤及濾液的處理均采用PG39-4型圓盤真空過濾機(jī)(濾液返回浮選機(jī))，該設(shè)備存在兩個主要問題：一是浮選精煤水分高，二是濾液中的大量細(xì)粒級精煤“拿”不出而在浮選系統(tǒng)中小循環(huán)。為了解決這些問題，增設(shè)兩臺精煤壓濾機(jī)箱式F=340 m2單獨(dú)處理過濾機(jī)濾液。

3.4 合理添加絮凝劑和助凝劑，進(jìn)行煤泥水沉降實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)用煤泥水采自該礦的浮選尾礦，煤泥水初始濃度為45.32 g/L。

藥劑：采用聚丙烯酰胺(PAM，分子量800萬，溶液濃度0.1%);聚合氯化鋁(PAC，溶液濃度2%)。

單獨(dú)使用PAM、PAC對煤泥水進(jìn)行沉降試驗(yàn)，探索單獨(dú)使用PAM、PAC時各自的用量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果PAM最佳用量為4 mg/L，PAC的最佳用量為60 mg/L。

凝聚-絮凝沉降對比試驗(yàn)中，根據(jù)探索性試驗(yàn)選擇的絮凝劑PAM最佳用量4 mg/L為基點(diǎn)，選取2 mg/L、4 mg/L、和6 mg/L為實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，相應(yīng)凝聚劑PAC用量為30 mg/L、60 mg/L和90 mg/L進(jìn)行凝聚-絮凝沉降對比試驗(yàn)。

聯(lián)合使用PAM和PAC對循環(huán)水進(jìn)行凝聚-絮凝沉降試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁聯(lián)合使用時的沉降試驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出：PAM和PAC聯(lián)合使用，當(dāng)PAM用量6 mg/L，PAC用量60 mg/L時，上清液濃度最低，為0.06 g/L。采用同時添加絮凝劑和助凝劑的方法使微細(xì)顆粒聚成較大的絮團(tuán)，加快沉降速度，可以改善濃縮澄清效果，減少細(xì)泥積聚。

4 改造后的效果

改造后的生產(chǎn)實(shí)踐實(shí)現(xiàn)清水選煤，分選效果明顯提高，設(shè)備運(yùn)行良好，沒有發(fā)生向外排放煤泥水污染環(huán)境事故。另外，由于精煤質(zhì)量的提高和完全回收了煤泥，總體收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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