李懷念

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限責(zé)任公司五礦選煤廠，山西 陽泉 045209）

五礦選煤廠是一座年處理能力6.80 Mt 的礦井型選煤廠。原煤經(jīng)過13 mm 馳張篩脫粉，篩上物料進(jìn)入洗選系統(tǒng)，洗選系統(tǒng)采用跳汰主再洗工藝。目前選煤廠煤泥水存在三級濃縮工藝：角錐池為第一級濃縮、角錐池溢流進(jìn)入一次濃縮機(jī)為第二級濃縮、一次濃縮機(jī)底流去二次濃縮機(jī)為第三級濃縮。由于矸石易泥化，煤泥水系統(tǒng)復(fù)雜而且每一級濃縮的效果都不好，導(dǎo)致循環(huán)水質(zhì)量濃度平均為300 g/L，有時高達(dá)400 g/L～500 g/L。這嚴(yán)重影響了跳汰機(jī)的分選精度，降低了精煤產(chǎn)率[1]。

為了降低煤泥水濃度，達(dá)到清水洗煤，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，在不改變現(xiàn)有煤泥水系統(tǒng)工藝流程的基礎(chǔ)上，向煤泥水中添加絮凝劑是行之有效的方法[2-6]。本文在研究煤泥水性質(zhì)的基礎(chǔ)上，選取多種絮凝劑進(jìn)行了煤泥水絮凝沉降試驗(yàn)，最終選擇性能最優(yōu)的絮凝劑用于選煤廠的煤泥水濃縮和煤泥壓濾，取得較好的工業(yè)應(yīng)用效果。

1 煤泥水性質(zhì)

1.1 煤泥水濃度

對一次濃縮機(jī)和二次濃縮機(jī)的入料、溢流和底流的濃度進(jìn)行了測定。從表1 可知，濃縮機(jī)的濃縮效果差，溢流質(zhì)量濃度均超過300 g/L。這樣的溢流作為循環(huán)水將嚴(yán)重影響選煤效果。

表1 煤泥水系統(tǒng)各部分的濃度

1.2 煤泥粒度組成

表2 為一次濃縮機(jī)的入料、溢流和底流的小篩分試驗(yàn)的粒度組成，表3 為二次濃縮機(jī)的入料、底流和溢流的小篩分試驗(yàn)的粒度組成。由表2 可知，一次濃縮機(jī)的入料、溢流和底流的各粒級組成差別較小，說明一次濃縮機(jī)的濃縮效果差。同樣地，由表3 可知，二次濃縮機(jī)的入料、溢流和底流的各粒級組成也基本相似，說明二次濃縮機(jī)的濃縮效果也很差。2 個濃縮機(jī)的入料中-0.03 mm 粒級產(chǎn)率均在50%左右，且灰分均超過50%，而+0.15 mm 粒級產(chǎn)率小于20%。說明2個濃縮機(jī)入料中存在大量高灰細(xì)泥，造成煤泥水自然沉降困難。對于二次濃縮機(jī)的溢流和底流，其粒度分布情況與入料相似，說明濃縮機(jī)的濃縮效果差。

表2 一次濃縮機(jī)入料、溢流、底流的粒度組成

表3 二次濃縮機(jī)入料、溢流、底流的粒度組成

2 煤泥水絮凝沉降試驗(yàn)

通過對五礦選煤廠一次濃縮機(jī)和二次濃縮機(jī)煤泥水性質(zhì)的研究可知，煤泥水濃度高，細(xì)顆粒含量大且灰分高，煤泥水體系為帶負(fù)電荷的煤泥顆粒形成的高濃度和高黏度的膠體。在現(xiàn)有的生產(chǎn)狀況下很難沉降，需要添加絮凝劑加快煤泥沉降的效果。

2.1 煤泥水自然沉降試驗(yàn)

第114 頁圖1 的數(shù)據(jù)是二次濃縮機(jī)入料的自然沉降特性試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果可知，煤泥水的自然沉降時間較長，短時間內(nèi)很難達(dá)到澄清效果，需要加入凝聚劑或絮凝劑提高沉降效果。

圖1 煤泥水自然沉降特性曲線

2.2 絮凝沉降試驗(yàn)

本次絮凝劑選擇相對分子質(zhì)量為1600 萬、1800萬、2 000 萬的陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）進(jìn)行試驗(yàn)。考慮到煤泥水的實(shí)際情況，絮凝劑加藥量較大時，沉降效果會更好。所以，在實(shí)驗(yàn)室中將各種分子量的絮凝劑按照較高的濃度0.3%配藥比例制備藥劑，溶解1 h 后分別開始試驗(yàn)。當(dāng)藥劑添加量為12 mL/L 煤泥水時，對相對分子質(zhì)量為1 600 萬、1 800 萬、2 000 萬的陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）的絮凝效果進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。從圖2 可知，相對分子質(zhì)量為1800 萬的陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）的沉降時間最短，沉降距離最大，沉降效果最佳。

圖2 不同相對分子質(zhì)量CPAM 的沉降特性曲線

選定相對分子質(zhì)量為1800 萬的陽離子聚丙烯酰胺（CPAM），研究不同藥劑添加量時的絮凝效果。藥劑添加量為12、16、20 mL/L（煤泥水）。試驗(yàn)結(jié)果見圖3、圖4。從試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)藥劑添加量為16 mL/L 時，絮凝沉降速度最快，絮團(tuán)體積最小，絮團(tuán)最結(jié)實(shí)，上清液透徹。

圖3 不同藥劑添加量的煤泥水沉降特性曲線

圖4 絮凝劑加藥前后的煤泥水情況

相對分子質(zhì)量為1 800 萬的陽離子聚丙烯酰胺的技術(shù)性能指標(biāo)如下：固含量≥90%；離子度50%～60%；水不溶物≤0.3%；溶解速度≤60 min；殘余單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.1%。

3 煤泥水的工業(yè)試驗(yàn)

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室對煤泥水絮凝沉降試驗(yàn)后，將相對分子質(zhì)量為1 800 萬的陽離子聚丙烯酰胺應(yīng)用于選煤廠煤泥水濃縮機(jī)后進(jìn)行壓濾試驗(yàn)。從選煤廠壓濾試驗(yàn)可知，添加相對分子質(zhì)量為1 800 萬的聚丙烯酰胺后，壓濾時間比之前縮短了25 min～30 min，濾餅水分降低了3.0%左右，循環(huán)水質(zhì)量濃度小于50 g/L。

4 結(jié)論

1）選煤廠煤泥水系統(tǒng)處理效果差，溢流水濃度高，作為為循環(huán)水嚴(yán)重影響選煤效果。

2）煤泥水自然沉降時間長，很難達(dá)到澄清效果。當(dāng)添加相對分子質(zhì)量為1 800 萬的陽離子聚丙烯酰胺，添加量為16 mL/L 時，煤泥水沉降時間最短，沉降距離最大，絮團(tuán)體積最小，上清液透徹，沉降效果最佳。

3）選煤廠濃縮機(jī)中添加相對分子質(zhì)量為1 800 萬的陽離子聚丙烯酰胺后，煤泥壓濾時間平均縮短了25 min～30 min，濾餅水分降低了3.0%左右，循環(huán)水質(zhì)量濃度小于50 g/L。