泰丰选煤厂煤泥水沉降特性的试验研究

徐 磊

(天地科技股份有限公司唐山分公司，河北 唐山 063012)

泰丰选煤厂位于陕西府谷县清水镇，是一座大型动力煤选煤厂，年设计入选原煤120万t。该选煤厂于2011年底投产，采用跳汰+粗煤泥回收联合工艺流程，经过几个月的试运行，取得良好的效果。但随着入选原煤的煤质发生变化，选煤厂入洗原煤量无法达到设计能力，主要体现在浓缩机溢流浓度越来越高，压滤周期变长，只能减产生产，严重影响到选煤厂的经济效益。

1 存在的问题

针对该厂出现的问题进行分析和现场观察，得出初步结论，该选煤厂无法正常生产的主要原因是矸石泥化和药剂制度不合理，具体有以下几个方面。

1)该厂洗选矸石中含有大量的白色高岭土，对其试验后发现泥化非常严重，几乎入水即化，形成大量的白色细粒颗粒。

2)压滤煤泥呈灰白色，通过对压滤周期进行计时统计，平均压滤周期为1.5个小时，工作效率大大降低，如此造成浓缩机内煤泥堆积无法排出，且浓缩机溢流浓度越来越高，导致不能连续生产。

3)浓缩机溢流有大量白色悬浮物，不能形成有效絮团。

4)目前该厂添加分子量为1600个单位的聚丙烯胺，且用量很大，经计算约为120g/t。

2 试验和分析

为了解决实际问题，针对该厂煤泥水的特点，制定适合的合理药剂制度以及优化煤泥水处理的加药方法，需要对浓缩机的入料进行试验，通过试验结果分析研究找到解决问题的正确方法[1]。

试验用到的仪器设备主要有：小型过滤装置、浊度仪、精密数显电导率仪、精密酸度剂、微型电泳仪、数显恒温磁力搅拌器、电热恒温鼓风干燥箱、分析天平、可见分光光度计等[2]。

2.1 浓缩机入料小筛分试验

对浓缩机入料取样进行小筛分试验，其粒度组成及粒度累积曲线分别如表1、图1所示。

表1 浓缩机入料粒度组成

由浓缩机入料的粒度组成可看出，-0.045mm粒级的煤泥产率为70.54%，进一步证明了矸石泥化现象非常严重，悬浮的细颗粒导致煤泥水难以沉降，浓缩机中大量的悬浮细颗粒会导致加药量的增加，随着生产时间延长，浓缩机溢流的浓度越来越高，洗水浓度难以保证。

图1 粒度累积曲线

2.2 浓缩机入料煤泥水沉降试验

由于现场已使用多种药剂进行试验，效果均不理想，本次沉降试验所用药剂为太原理工大学自主研发配制的TDN2109、2140(凝聚剂)和TDX1208、1219、1220(絮凝剂)系列药剂。通过不同的药剂配比对浓缩机入料进行沉降试验，以得到合适的药剂制度，进而提高煤泥水的沉降效率，增加压滤滤饼的厚度，在降低洗水浓度同时，提高压滤机工作效率。

对浓缩机入料在不同的药剂组合和用量下进行沉降试验后，分别对沉降速度、压缩层厚度、PH值、浊度、电导率进行测试得出表2[3-4]。药剂与浊度关系见图2。药剂与pH值关系见图3。

表2 沉降试验数据

图2 药剂与浊度关系

图3 药剂与pH值关系

泰丰选煤厂煤泥水中细小颗粒较多，久置不易沉淀的原因是因为煤泥水中的细小颗粒表面的负电荷相互排斥，不易聚集，最后形成胶体状分散体系，必须先降低其ξ-电位，破坏胶体的稳定性，然后再添加絮凝剂以促进煤泥水的沉降。通过表2可以看出在只添加0.5mLTDX 1220絮凝剂的情况下，煤泥水沉降速度慢，浊度为161NTU，效果较差。

根据泰丰选煤厂的生产情况，要解决生产上的问题，应以浊度、沉降速度、压缩层厚度作为主要因素去合理选择药剂制度。从凝聚剂和絮凝剂组合使用的结果来看，当TDN2109+TDX1220用量为0.75mL+0.75mL时，清水层浊度为24.3NTU，沉降速度为9′08″，压缩层厚度为35mm，能符合要求，这是因为TDN2109阳离子降低了细颗粒的ξ-电位，消除或减弱了细颗粒之间的排斥作用，破坏了胶体的稳定性，在TDX1220架桥作用下，煤泥水中细颗粒能有效生成絮团，在重力的作用下大体积絮团的沉降速度会大大增加，从而起到很好的沉降效果。考虑到选煤厂的生产成本，TDN2140+TDX1220用量为0.5mL+0.5mL就能满足生产要求[5]。

3 工业性试验

考虑到现场加药方式为单点加药，建议选煤厂将加药方式改造成为多点加药方式，并建立了完善的煤泥水添加药剂制度，通过对现场添加TDN2140+TDX1220进行工业性试验后浓缩机溢流水浓度显著降低，压滤效率提高了三倍左右，选煤厂原煤处理能力达到了设计能力，选煤厂也能连续生产，现场问题基本解决。试验前后煤泥水沉降效果比较列于表3。

表3 试验前后煤泥水沉降效果比较

4 结论

1) 粒度组成是影响煤泥水沉降效果的关键因素，细颗粒含量较高时可以采用凝聚剂和絮凝剂联合作用以达到理想的沉降效果。

2) 试验结果表明，当采用TDN2109+TDX1220用量分别为0.75mL+0.75mL时，上清液浊度最低，为24.3NTU，沉降速度为9′08″，煤泥水的沉降效果最好。

3) 基于试验基础，分析比较采用不同药剂种类和用量的沉降效果，找到了合理的药剂制度。在工业性试验中采用多点加药和同时添加凝聚剂和絮凝剂的方式进行加药试验，浓缩池清水层高度由原来的40mm提高至1000mm左右，循环水的浓度由130g/L降低至10g/L，压滤周期由90min缩短至28min，原煤处理能力达到了设计能力。

[1] 张文军，欧泽深，李延锋，等．煤泥离心过滤过程的综合助滤机理研究[J]．中国矿业大学学报，2003，32(6)：705-708．

[2] 杨建国，刘传印，程晓峰，等．煤泥高效离心脱水机脱水效果的试验研究[J]．矿山机械，2011，39(7)：96-99．

[3] 冉进才，陶东平，李延锋．选煤厂煤泥水处理问题及对策[J]．选煤技术，2003(1) ：29-30．

[4] 徐初阳，俞海鹰，徐天海．任楼煤矿选煤厂煤泥水絮凝沉降试验研究[J]．煤炭科学技术，2009，37(3): 112-114．

[5] 李明，张东杰，章晋英，等．絮凝剂与凝聚剂在选煤厂煤泥水处理中的应用[J]．安徽化工，2010(4)：32-34．