选煤厂煤泥水优化处理的试验研究

王吉琴

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司洗煤厂，山西 霍州 031400）

1 项目概况

1.1 概况

吕梁山煤电有限公司洗煤厂位于山西省吕梁市方山县大武镇，为矿井型洗煤厂，设计入洗能力为3.75 Mt/a，主要入洗吕梁山煤电有限公司所属木瓜矿、店坪矿、庞庞塔矿原煤。入洗原煤为低中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰分贫煤，采用分级入洗、选前脱泥、重介分选与粗煤泥分选结合的选煤方法。生产工艺流程为：块煤重介浅槽分选机分选+末煤有压三产品重介旋流器分选+粗煤泥螺旋分选机分选+细煤泥压滤回收。

1.2 煤泥水处理的现状与问题

从2015 年至今，吕梁山煤电公司洗煤厂煤泥水处理过程中煤泥洗水浓度偏高、发黄，洗水中黄泥含量较高。2021 年4 月连续一周的数据检测表明（表1），该洗煤厂煤泥洗水浓度高，长期以来都得不到有效的处理。

表1 洗煤厂煤泥水原洗水浓度检测结果

从表1 数据可知，洗水浓度长期偏高，洗水中的细粒煤含量大，造成洗水粘度增大。对于配置成的悬浮液来说，粘度的增加会使各粒级的沉降速度变慢，干扰沉降的加剧，分选效率随之降低。洗水浓度过高会导致脱介筛喷水压力降低，且容易糊死介筛筛板筛缝，影响脱介效果，还会直接影响到产品脱水，造成产品水分偏高。

煤泥水处理系统是选煤厂的重要环节，由于工艺复杂，投资多，现场管理困难，生产成本较大，处理效果的好坏直接影响到选煤厂的经济、社会效益。为减轻职工劳动强度，保证正常生产，确保分选效果，降低药剂成本，必须对吕梁山煤电公司洗煤厂的煤泥水进行优化处理。

对煤泥水的优化处理关键问题是如何使细粒煤泥得到快速沉降，其中混凝沉淀法在实际生产过程中应用较为广泛，但是煤泥在浓缩机中的絮凝沉降过程非常复杂，具有滞后性、大惯性和不确定性等特点。影响煤泥沉降效果的因素有煤泥水的沉降特性、煤泥粒度组成、絮凝剂和凝聚剂的浓度等，本文主要是基于煤泥粒度组成，从絮凝剂和凝聚剂的浓度因素来进行优化处理[1-6]，实现降低煤泥洗水浓度的目标。

2 煤泥水优化试验研究

2.1 煤泥粒度组成

煤泥粒度是影响煤泥水沉降的重要因素之一，一般来说，煤泥粒度越大，重力占主导地位，沉降速度越快，煤泥水澄清效果越好。粒度越小，布朗运动越明显，加之各颗粒之间的静电作用，使得细颗粒均匀悬浮在煤泥水中，生产过程中极难沉降。吕梁山煤电公司洗煤厂煤泥小筛分试验结果见表2。

表2 洗煤厂煤泥小筛分试验

由表2 数据可知，煤泥总灰分为19.82%，0.045 mm 以下的微细粒占煤泥总量的37.82%，灰分为23.74%，这类微细粒极难沉降，必须采取强化沉降措施。

2.2 药剂的选择

煤泥水中高灰细泥表面带负电荷，基于静电斥力影响极难沉淀，加入凝聚剂可起到抵消颗粒表面电量的作用。但如果仅用凝聚剂，微细颗粒在高浓度煤泥水中只是单颗粒沉降，沉降速度慢而且效果差。如果只加入絮凝剂，则很难形成絮团使其迅速沉降。

如絮凝剂和凝聚剂同时使用，在处理煤泥水时由于机理不同，会表现出较好的优势和效果。所以选煤厂通常采用凝聚和絮凝的方法强化细粒煤泥水的沉降。为保证细粒泥能够快速沉降，确保实现清水洗煤，先向煤泥水中加入一定量的凝聚剂，可以有效地将浓缩池里水中悬浮的细泥絮成大团，然后在絮凝剂的作用下快速沉降。本次优化试验选用的絮凝剂为非离子型聚丙烯酰胺（离子度45°），凝聚剂为新型复合净水剂。

2.3 药剂的配置

絮凝剂配置浓度分别为2 g/L、4 g/L、6 g/L，分别标记为1#、2#、3#；凝聚剂配置浓度为5 g/L、10 g/L、15 g/L，分别标记为4#、5#、6#。

2.4 试验过程

（1）对煤泥水进行采样，并测试其浓度为63.79 g/L；（2）取500 mL 的量筒，加入250 ml 本次煤泥水试样；（3）分别单独加入1 mL 的1#、2#、3#絮凝剂，观察沉降刻度及沉降效果；（4）取1 mL 的凝聚剂和1 mL 的絮凝剂进行两两组合，得到不同的药剂配方为1+4、1+5、1+6、2+4、2+5、2+6、3+4、3+5、3+6，采用先加入凝聚剂到煤泥水试样中充分混合后，再加入絮凝剂到煤泥水试样中的方案，观察沉降刻度及沉降效果。

2.5 试验数据分析

从得到的沉降层数据可知，单独添加絮凝剂1#、2#、3#时，沉降速度过慢，且不能形成密实的沉降层。当絮凝剂浓度增加时，由于煤泥颗粒的表面全部被絮凝剂分子包住，这会对煤泥颗粒的絮凝产生不利影响，使颗粒间产生斥力，形成分离状态，反而不利于煤泥颗粒沉降。

先加入凝聚剂充分混合后再加入絮凝剂时，沉降效果明显较好，但随着絮凝剂浓度的增加，沉降效果明显下降，凝聚剂含量过低时会影响沉降效果，过高时对沉降效果影响不大。当絮凝剂浓度2 g/L、凝聚剂浓度10 g/L 时，煤泥能够快速沉降，且沉降层物料密致厚实。凝聚剂浓度达到10 g/L 时，继续增加浓度，对沉降效果影响不大，而且会大大增加成本。

从数据分析可以确定，絮凝剂浓度为2 g/L，凝聚剂浓度为10 g/L 时，采用该药剂配方，煤泥水沉降效果最佳。

3 工业性现场

吕梁山煤电公司洗煤厂根据试验结果，现场配置2 g/L 的絮凝剂+10 g/L 的凝聚剂进行工业性试验，在浓缩机入料缓冲桶前面提前加入凝聚剂充分混合，在缓冲体内加入絮凝剂充分混合，现场观察洗水效果并采样进行检测，同时观察浓缩机耙压及压滤机进料时间是否稳定。

经过现场药剂量添加量、浓度不断调整，最后不断趋于稳定。根据工业性试验制定了洗煤厂煤泥水系统药剂添加制度，絮凝剂浓度严格按照2 g/L进行配置，搅拌时间必须达到40 min，凝聚剂按照10 g/L 进行配置，搅拌时间10 min，并严禁随意调整絮凝剂浓度。每班8 h 满负荷运行，絮凝剂干粉添加量不少于25 kg，但不得多于50 kg，凝聚剂添加量应在100～150 kg。发现洗水变黑，首先应检查管路是否堵塞，然后再考虑煤质变化原因。经连续一周采样测试洗水浓度，结果见表3。

表3 现洗水浓度检测结果

由表3 可知，当前洗水浓度最高为1.14 g/L，最低为0.57 g/L，基本控制在1 g/L 左右，可以满足生产需求，且浓缩机耙压稳定在1.0～20 MPa，压滤机进料正常。

4 结论

吕梁山煤电公司洗煤厂煤泥中小于0.045 mm的微细颗粒为37.82%，微细粒含量高导致煤泥难以快速沉降。试验表明，单独使用絮凝剂时，煤泥水沉降效果不佳，洗水无法满足生产需求。同时使用凝聚剂和絮凝剂，且凝聚剂含量在10 g/L、絮凝剂含量在2 g/L 时，煤泥水沉降效果最佳。工业性试验表明：煤泥水优化处理后洗水浓度稳定在1 g/L左右，完全可以满足生产需求。