新田选煤厂煤泥水处理药剂的选择实践

刘军伶，孟令柱

(永贵能源开发有限责任公司 新田选煤厂，贵州 毕节 551500)

新田选煤厂煤泥水处理药剂的选择实践

刘军伶，孟令柱

(永贵能源开发有限责任公司 新田选煤厂，贵州 毕节 551500)

为了探索出适合新田选煤厂煤泥水处理的药剂种类与用量，在对煤泥水性质分析的基础上，以聚合氯化铝、氯化镁作为凝聚剂，聚丙烯酰胺作为絮凝剂，查看不同药剂组合对煤泥水沉降效果的影响，并对药剂种类与用量优化后的选煤厂经济效益进行了分析。生产实践表明：以聚丙稀酰胺作为絮凝剂,并添加适量氯化镁能够有效改善其沉降效果，既节约了水资源和药剂用量，又提高了产品质量和企业经济效益。

高灰细泥；原煤煤质；水质；聚合氯化铝；氯化镁

新田选煤厂隶属于永贵能源开发有限责任公司，是一座设计能力为1.20 Mt/a的矿井型选煤厂。选煤工艺为块煤由浅槽重介质分选机分选、末煤由无压给料三产品重介质旋流器分选、粗煤泥由TBS干扰床分选机分选、细煤泥浮选、浮选尾煤浓缩压滤回收的联合工艺，洗选系统具备块煤分级入选、末煤部分或全部入选的功能。入选原煤主要来源于新田煤矿，煤种单一，均为中低灰、高硫、特低挥发分、高发热量的无烟煤二号；夹矸和顶底板中均含有泥岩，矸石易泥化。该选煤厂产品包括大块煤、洗中块煤、洗小块煤、末精煤、末原煤、中煤、尾煤、矸石，其中洗块煤作为化工用煤，精煤作为高炉喷吹煤，末原煤作为电厂等工业锅炉用煤，中煤、尾煤单独销售。

新田选煤厂于2013年3月20日开工建设，2014年3月20日选煤生产系统联合试运转。在试运转过程中，块煤分选系统运行较稳定，而末煤全部入选后末煤分选系统的浓缩池溢流越来越浑浊，澄清水区存在50 cm的漂浮物(细粒煤泥絮团)，循环水浓度高达200 g/L(正常时应在17 g/L以下)。该选煤厂尝试通过增大聚丙烯酰胺的用量来加快煤泥的沉降速度，不但导致浮选生产成本增加，而且致使浓缩机耙子多次被“压死”，选煤生产工作陷于极度被动的局面。探索出适合新田选煤厂煤泥水处理的药剂种类与用量，改善煤泥沉降状况，保证选煤厂正常生产，成为一个急需解决的问题。

1 煤泥水性质

煤泥水由细粒煤和水组成，其性质既与原煤煤质有关，又与补加水水质有关，并受二者相互关系的影响。因此，煤泥水性质主要体现在浓度、粘度、灰分、化学性质、粒度组成等方面，根据实际需要对煤泥粒度组成和补加水水质进行研究。

1.1 煤泥粒度组成

煤泥粒度组成是影响煤泥沉降特性的重要因素，煤泥沉降速度与其直径平方成正比，即煤泥粒径越小，沉降速度越小，沉淀分离的难度越大[1]。对于煤泥水中的颗粒而言，>0.075 mm粒级煤泥易沉降，<0.075 mm粒级微细煤泥沉降难度增大，特别是当煤泥水中<0.045 mm粒级煤泥含量高时，煤泥沉降困难。所以煤泥的粒度组成，尤其是微细粒级含量的多少，对煤泥水处理效果有着决定性影响[2-3]。

试验所用煤泥水为新田选煤厂耙式浓缩机入料，参照GB/T 4007—2008《煤炭筛分试验方法》对其粒度组成进行检测[4]，结果如表1所示。由表1可知：浓缩机入料中<0.045 mm粒级产率高达64.64%，灰分为67.78%，硫含量为2.41%；>0.5 mm粒级产率为0.84%，灰分为20.45%，硫含量为1.92%。因此，该煤泥水属于典型的难处理煤泥水。

表1 浓缩机入料粒度组成

1.2 煤泥水水质

目前选煤厂的补加水主要来自四方面：地面水(河流、湖泊、水库中的水)、矿井水、浅层地下水、深层地下水，不同来源的补加水水质状况不同。总体来看，它们都具有天然水的基本离子构成，主要的阳离子为K+、Na+、Ca2+、Mg2+，阴离子为Cl-、SO2-4、HCO-3，但各种离子的含量差别很大。地面水的矿化度和硬度低，浅层地下水的各指标有所提高，深层地下水的矿化度和硬度均较高。一般矿井水的矿化度和硬度均较低，硬度往往低于当地的生活用水或生产用水[5-7]。

该选煤厂的补加水为新田矿井水(表2)，矿化度和硬度均较低，有利于煤泥沉降的Ca2+、Mg2+含量较低，煤泥水处理困难。在煤泥水处理过程中，微细颗粒不断积累，循环水硬度逐渐降低，给煤泥沉降带来很大困难[8-10]。

表2 新田矿井水水质检测结果

2 煤泥水沉降试验

2.1 试验方案

以聚丙烯酰胺(PAM)作为絮凝剂，以聚合氯化铝(PAC)、氯化镁(MgCl2)作为凝聚剂，通过煤泥水沉降试验选择合适的凝聚剂，并对其用量进行优化。

配制浓度为2 g/L的PAM溶液1 000 mL，浓度为10 g/L的PAC、MgCl2溶液各1 000 mL；将煤泥水分别装入两个500 mL的量筒，采用注射器在其中一个量筒内注入20 mL的MgCl2溶液，再注入10 mL的PAM溶液；在另一个量筒内注入20 mL的PAC溶液，并注入10 mL的PAM溶液；将量筒上下翻转五次，翻转速度以每次翻转时气泡上升完毕为止；迅速将量筒立于桌上，静止并开始计时。

由于PAM价格偏高，且加药量过大易使煤泥粘度增大，影响压滤效果，故保持凝聚剂用量不变，将PAM用量减小至8 mL，并重复上述试验步骤。

2.2 试验结果与分析

当煤泥水浓度为80 g/L时，在其中加入不同种类与不同用量的药剂，查看煤泥水沉降效果，结果如表3所示。由表3可知：添加MgCl2的煤泥沉降效果更好，当MgCl2的用量为20 mL、PAM的用量为10 mL时，上清液浓度为9.92 g/L，90 s时的澄清面距离为110 mm；当MgCl2的用量为20 mL、PAM的用量为8 mL时，上清液浓度为18.50 g/L，90 s时的澄清面距离为100 mm。综合考虑，采用PAM与PAC对煤泥水进行处理。

表3 煤泥水沉降试验结果

3 工业性试验

为进一步验证煤泥水的处理效果，2015年5月20—21日分别采用PAM与PAC、PAM与MgCl2对煤泥进行沉降。加药后的浓缩池入料浓度与溢流浓度检测结果如表4、表5所示。

表4 工业性试验结果(以PAC作为凝聚剂)

由表4可知：在加入PAC初期，溢流浓度为17.40 g/L；随着沉降时间的延长，溢流浓度不断升高，最终高达119.80 g/L。这说明铝离子对促进高灰细泥的沉降有一定效果，溢流浓度增大的主要原因是其容易发生络合反应而结团，导致煤泥沉降效果变差。

表5 工业性试验结果(以MgCl2作为凝聚剂)

由表5可知：加入MgCl2后溢流浓度逐渐降低，随着时间的推移其有增大的趋势，但变化幅度不大。这说明镁离子对促进高灰细泥的沉降效果更好，溢流浓度波动的主要原因是自动加药装置较小，药剂没有完全溶解，进而影响煤泥沉降效果。

4 效益分析

(1)在正常生产过程中，单独使用PAM时每小时需要添加16 kg；与MgCl2配合使用后，每小时只需要添加25 kg的MgCl2和6 kg 的PAM。PAM价格为13 000元/t，MgCl2价格为2 300元/t，两种药剂配合使用后，每小时可节约药剂成本72.50元。该选煤厂的工作制度为330 d/a、16 h/d，因此，每年可节约药剂成本38.28万元。

(2)循环水浓度过高时容易堵塞脱介筛筛孔，甚至堵死脱介筛稀介段的喷嘴，导致产品脱介效果变差。采用PAM与MgCl2配合使用的方案后，循环水浓度降低至15.80 g/L，产品脱介效果得到改善，每吨原煤介耗量下降2 kg。磁铁矿粉价格为1 470元/t，按该选煤厂目前的洗选能力计算，每年可节约介质成本352.80万元。

(3)循环水浓度高时高灰细泥多，喷水脱介过程中高灰细泥易附着在产品表面，导致产品灰分高；为保证产品质量合格，不得不降低重介分选密度，进而致使精煤产量下降。PAM与MgCl2配合使用后，高灰细泥沉降较彻底，产品不再受循环水中高灰细泥的污染，精煤产率至少提高0.5个百分点。按精煤销售价格550元/t，每吨精煤可多收入2.75元，因此每年可增加利润330万元。

综上分析，新田选煤厂对煤泥水处理药剂的种类与用量优化后，每年可多获利721.08万元。

5 结语

煤泥水性质对煤泥沉降速度影响较大，药剂种类对煤泥水处理效果也有重要影响。新田选煤厂技术人员通过查阅相关资料，探索出适合该厂煤泥水特点的药剂种类和用量。在煤泥水中添加MgCl2，能够有效提高循环水硬度，改善煤泥沉降效果，在实现压滤机入料时间缩短的同时，可保证浓缩池溢流浓度大幅下降，进而实现清水洗煤。PAM与MgCl2配合使用的方案，不但节约了水资源和药剂用量，而且使企业经济效益得到大幅提升。

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Selection of reagents for coal slurry processing in Xintian coal preparation plant

LIU Jun-ling，MENG Ling-zhu

(Xintian Coal Preparation Plant, Yonggui Energy Development Co., Ltd., Bijie, Guizhou 551500, China)

In order to find out appropriate reagents for coal slurry processing in Xintian coal preparation plant, according to coal slurry assay, taking poly aluminium chloride, magnesium chloride as coagulant, polyacrylamide as flocculent, the effect of different combination of reagents on coal slurry settling is investigated, with analysis of economic benefit of coal preparation plant after optimized categories and dosage of reagents. The application shows that flocculent play crylamide adding appropriate magnesium chloride can improve coal slurry settling, which not only saves water and dosage of regents, but optimize products and increases economy benefit.

high-ash fine slimes; raw coal quality; water quality; poly aluminium chloride; magnesium chloride

1001-3571(2015)05-0052-03

TD943

B

2015-08-16

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.013

刘军伶(1980—)，男，河南省开封市人，工程师，工程硕士，从事选煤厂生产管理工作。

E-mail: 694042770@qq.com Tel：18212584965