唐山矿选煤厂煤泥水处理方案优化

柳建文

(开滦集团 唐山矿业分公司，河北 唐山 063000)

唐山矿选煤厂煤泥水处理方案优化

柳建文

(开滦集团 唐山矿业分公司，河北 唐山 063000)

针对唐山矿选煤厂煤泥水难沉降的问题，结合煤泥水性质进行絮凝沉降试验，确定最佳药剂种类和用量，并在此基础上进行工业试验。试验结果表明：在试验条件下，絮凝剂和凝聚剂分别选用PAM-2010和PAC，且吨煤泥用量分别为20、46.7 g时，浓缩机溢流浓度为8.50 g/L，浑浊面沉降速度较快，上清液浊度较低，煤泥水沉降效果最好。

煤泥水；沉降；絮凝剂；凝聚剂；溢流浓度

由于矿井开采深度的增加及煤层的变化，目前唐山矿选煤厂入选原煤煤质发生了较大变化，细粒煤含量剧增。根据生产数据统计，目前该厂原生煤泥含量在14%～27%。此外，由于泥化作用，煤炭洗选过程中产生了一定量次生煤泥。大量细煤泥的存在使煤泥水处理难度加大，添加聚丙烯酰胺后沉降效果不理想，导致细煤泥在系统中大量积聚，煤泥水处理系统管理难度增大。

根据唐山矿选煤厂的煤泥水性质进行絮凝沉降试验，有针对性的选择煤泥水处理药剂并确定其最佳用量，以提高该厂煤泥水的处理效果。

1 试验

1.1 仪器、设备及试剂

试验仪器包括MP200型PH计、722紫外分光光度计、JS94K型电位测量仪、MLSS-330型悬浮物浓度计、500 mL量筒和烧杯、5 mL和20 mL注射器、秒表、20 mL直管吸管。

试验絮凝剂为PAM-1010、PAM-1020、PAM-2010、PAM-2020，均为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量分别为500万、800万、900万、1200万；凝聚剂为PAC、CaCl2、MgCl2、Al2(SO4)3。

1.2 煤泥水性质

1.2.1 水质基本特征

试样为唐山矿选煤厂耙式浓缩机入料，浓度为156 g/L，水质基本特征如表1所示。由表1可知：试样中的颗粒表面带有较强的负电荷，说明该煤泥水是一种颗粒表面带有负电荷的胶体体系；悬浮物浓度(SS浓度)较高，浊度较大；煤泥水硬度较小，不利于细颗粒的沉降。

表1 煤泥水水质基本特征

1.2.2 煤泥粒度组成

煤泥的粒度组成是影响煤泥水沉降效果的重要因素，细粒级含量对煤泥水处理的难易程度有决定性的影响，尤其是<0.045 mm粒级含量高时，煤泥水处理难度更大[1-2]。唐山矿选煤厂的煤泥粒度组成如表2所示。

表2 煤泥粒度组成

由表2可知：<0.078 mm粒级产率为76.21%，<0.036 mm粒级产率为52.38%，细粒级含量很高，煤泥水不易沉降。另外，悬浮颗粒带有较强的负电荷，使煤泥水成胶体分散体系。带较强负电荷的胶粒之间具有较强的静电斥力，ζ电位较高，胶粒间的静电斥力较大，胶粒体系较稳定。因此，处理煤泥水时，首先要降低ζ电位，破坏胶体的稳定性，然后再采取其他沉降措施，强化凝聚效果[3-6]。

1.3 试验条件及方案

试样浓度为156 g/L，参照GB/T 26919—2011《选煤厂煤泥水自然沉降试验方法》进行絮凝沉降试验[7]。将盛有试样的量筒静置，用注射器将所需药剂一次性注入待测试样；量筒加盖后上下翻转五次，转速以翻转时气泡上升完毕为准，使药剂与煤泥颗粒充分作用；静置后开始计时，记录量筒浑浊面的高度，并测定澄清液的透光率。

对八种药剂逐一进行絮凝沉降试验，从中选择沉降效果较好的絮凝剂和凝聚剂；将凝聚剂与絮凝剂配合使用，通过不同药剂的复配试验来确定最佳絮凝剂与凝聚剂组合，并对其最佳用量进行确定。以浑浊面的沉降速度和上清液的浊度来评定煤泥水沉降效果。

2 药剂种类及用量的确定

2.1 药剂种类的选择

针对唐山矿选煤厂的煤泥水性质，采用多种无机药剂和有机药剂进行沉降对比试验，以选择经济、高效的煤泥水处理药剂。试验中絮凝剂和凝聚剂的用量分别按吨煤泥50、5 856 g/t添加，配制成溶液的用量分别为2、10 mL。试验结果如表3所示。

表3 不同药剂的沉降对比试验结果

由表3可知：就煤泥水沉降效果来说，单独添加PAM的明显优于单加其他凝聚剂的；添加PAM-2010的煤泥水浑液面沉降速度较快，上清液浊度较低，沉降效果最好。

无机凝聚剂在煤泥水处理中可作为助凝剂，其对细粒煤有很好的凝聚沉降效果。试验中添加PAC、MgCl2、Al2(SO4)3的煤泥水浑浊面沉降速度相对较快，但添加Al2(SO4)3的煤泥水上清液浊度较高，因此，选用PAM-2010、PAC、MgCl2进行后续沉降试验[8-9]。

2.2 不同药剂的复配试验

(1)PAM-2010与PAC的复配试验。有机絮凝剂选用PAM-2010，固定用量为2 mL；无机凝聚剂选用PAC，用量分别为0、5、10、15 mL，加药顺序为先加PAC后加PAM-2010。药剂复配试验结果如表4所示。

表4 PAM-2010与PAC的复配试验结果

(2)PAM-2010与MgCl2的复配试验。有机絮凝剂选用PAM-2010，固定用量为2 mL；无机凝聚剂选用MgCl2，用量分别为0、5、10、15 mL，加药顺序为先加MgCl2后加PAM-2010。药剂复配试验结果如表5所示。

表5 PAM-2010与MgCl2的复配试验结果

由表4、表5可知：与单独使用PAM-2010相比，无机凝聚剂与其配合使用处理煤泥水的效果更好。PAM-2010分别与PAC、MgCl2配合使用时，浑浊面沉降速度相近，但上清液浊度不同，添加PAC的上清液浊度更低。从浊度方面考虑，选用PAC与PAM-2010配合使用来处理该厂煤泥水。

2.3 药剂用量的确定

为节约药剂成本和提高煤泥水沉降效果，对PAC与PAM-2010配合使用时的最佳用量进行探索[10-11]。试验时每种药剂选择3个用量，共进行9次试验，试验方案和结果如表6所示，根据试验结果绘制的煤泥水絮凝沉降曲线如图1所示。

表6 PAM-2010与PAC配合使用方案和试验结果

图1 不同条件下的煤泥水沉降效果

由图1可知：当PAM-2010用量由1 mL增加到2 mL时，煤泥水沉降效果明显改善；当PAM-2010用量由2 mL增加到3 mL时，浑浊面沉降速度基本不变，但上清液浊度有所增加。当PAM-2010用量为1 mL时，随着PAC用量的增加，煤泥水沉降效果明显转好；当PAM-2010用量为2 mL或3 mL时，随着PAC用量的增加，煤泥水的沉降效果变化不大。由此可见，PAM-2010用量不宜过大，而PAC用量受PAM-2010用量影响，当PAM-2010用量合理时，可有效减少PAC的用量。对于该煤泥水来说，PAM-2010和PAC最佳用量分别约为2、5 mL，即吨煤泥药剂用量分别为20、46.7 g时，煤泥水处理效果最好，且药剂用量没有明显增加。

3 工业试验

根据试验结果完善唐山矿选煤厂的煤泥水处理药剂制度，并在PAM-2010和PAC的吨煤泥用量分别为20、46.7 g时进行工业试验，以验证上述试验结果的可靠性。工业试验结果如表7所示。

表7 工业试验结果

由表7可知：PAM-2010和PAC配合使用时，浓缩机溢流浓度由46 g/L降至8.50 g/L，说明煤泥水沉降效果较好，药机性能良好。此外，压滤机入料时间缩短60%，滤饼水分下降4.27个百分点，原煤入选量得以提高，现场问题基本得到有效解决。

4 结论

唐山矿选煤厂的煤泥水属于典型的难处理煤泥水，通过最佳药剂选择及其最佳用量确定试验可以得到如下结论：

(1)添加PAM的煤泥水沉降效果优于添加其他无机凝聚剂的沉降效果，浑液面沉降速度较快，上清液浊度较低；无机凝聚剂在煤泥水处理中可作为助凝剂，该药剂对细粒煤有很好的凝聚沉降效果。

(2)PAC、MgCl2作为凝聚剂分别与PAM-2010配合使用处理煤泥水的效果较好，且PAM-2010与PAC配合使用后上清液浊度更低。

(3)对唐山矿选煤厂的煤泥水来说，PAM-2010和PAC的吨煤泥用量分别为20、46.7 g时，煤泥水处理效果最好，药剂成本较低。

[1] 杨红霞，程小冬，刘为东.兴隆庄煤矿选煤厂煤泥水沉降试验研究[J]．矿业安全与环保，2009，36 (6) : 34-38．

[2] 刘海霞.絮凝剂和凝聚剂在司马矿选煤厂煤泥水处理中的试验研究[J].科技情报开发与经济，2009，19(15)：133-135.

[3] 谢广元.选矿学[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,2001：569-574.

[4] 苏 丁,雷灵琰,王建新.凝聚剂、絮凝剂在难净化煤泥水中的使用[J].选煤技术，2003(2):10-11.

[5] 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．

[6] 郭世明，郭凤梅.凝聚剂与絮凝剂在杏花选煤厂煤泥水处理中的应用研究[J].煤炭技术，2008，27(2)：109-111.

[7] GB/T 26919—2011 选煤厂煤泥水自然沉降试验方法[S]．

[8] 黄廷林，解 岳，丛海兵，等．水厂生产废水结团凝聚处理的中试研究[J]．给水排水，2003，29(3)：9-12．

[9] 张明旭.煤泥水处理[M].徐州: 中国矿业大学出版社,2005.

[10] 李亚峰.煤泥水治理方法的试验研究[J].煤炭技术,2001(11).

[11] 王敦曾.选煤新技术的研究与应用[M].北京: 煤炭工业出版社,2002：457-459.

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，高级工程师，从事选煤生产管理工作。

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