煤泥水处理对选煤工艺及煤质的影响研究

2024-03-06河北冀中邯峰矿业有限公司武安云驾岭矿李芳芳

当代矿工 2024年1期

◎ 河北冀中邯峰矿业有限公司武安云驾岭矿李芳芳

洗煤厂外景

在湿法洗煤工艺中，对于煤泥水的处理是原煤洗选中的重要环节，与煤泥回收和煤质管控息息相关。随着煤矿产能的增加和原煤洗选负荷的增大，武安云驾岭矿煤泥水处理系统一度出现了处理能力不足的问题，导致循环水浓度指标长期偏高，严重制约了选煤厂的正常生产，煤质管控也受到一定程度的影响。通过对煤泥水处理系统的改造，提高了对煤泥水的处理能力，使粗、细煤泥都得到了较为充分的回收利用，降低了循环水浓度。在提高原煤洗选能力的同时，保证了煤质。

煤泥水是湿法洗煤工艺中产生的工业废水，其中掺杂了大量的煤粉和泥土等杂质，浓度很高并且性质比较稳定，即使静止几个月也不会自然沉降，处理难度较大。为了实现对煤泥水的净化处理，节约水资源，提高选煤效率和煤质，采用湿法洗煤的洗煤厂普遍配套设置了煤泥水处理系统。云驾岭矿于1998 年建成，2000 年投产建成了第一座矿井洗煤厂，为了满足机械化开采条件下对于洗选能力的要求，提高精煤产量与质量，云驾岭煤矿对洗煤厂进行了多次技术改造，入洗能力提高到了150 万吨/年，跳汰入洗粒度范围8～100 毫米，基本达到了全粒级入选。但是，随着优质可采储量减少下煤质变化的影响和采煤机械化程度的提高，原煤中的煤泥含量也开始增多，造成煤泥水处理能力明显不足，循环水浓度居高不下，给洗选能力和煤质管控带来了不小的影响。为了解决上述问题，云驾岭矿组织技术人员对煤泥水处理系统进行了相关的技术改造，取得了较为理想的效果。

一、煤泥水处理对选煤工艺的主要影响

云驾岭矿选煤厂采用跳汰分选＋粗煤泥回收＋浓缩压滤联合洗煤工艺，通过压滤的方式对煤泥水进行分离和回收，压滤后的煤泥水进入洗选环节，作为洗煤水再次投入循环使用。作为洗煤用水，循环水的浓度变化会对洗选效果、跳汰分选下限以及煤泥的脱水、脱泥效果等带来影响。

在循环水浓度增加之后，其流动性以及相关介质的粘度也会随之增加，水的冲洗和净化能力下降，进而对跳汰洗选过程带来影响。通过对跳汰洗选过程及实际的分选效果可以看出，随着循环水浓度的变化，细粒径煤和矸石灰都会产生比较显著的变化。降低循环水浓度有利于提高水的流动性和冲洗净化效果，有利于细粒径煤的分选效果，提高煤质。同时，循环水浓度的降低也有利于提高对精煤的总体回收率，增加精煤产量。

循环水浓度的增加会导致跳汰分选下限变粗，一些粒径较小的污染物无法分选，并对精煤造成污染，影响煤质。首先，粗泥煤和细粒径煤的污染会增加脱泥工序的负荷，容易导致精煤灰分的增加。而为了消除其影响，又不得不在跳汰操作中适当降低分选密度，导致精煤回收率下降，影响洗选的经济效益。此外，受跳汰分选下限变大的影响，很多粒度较小的煤灰、粉尘等也会进入煤泥水系统，进而增加煤泥水系统的整体负荷，还会导致精煤灰分的增加。从煤泥水的澄清、分级、浓缩以及对设备的影响等方面来看，循环水浓度增加同样也会带来很多不利的影响。在捞坑、沉淀池出现溢流现象时，煤泥水会大量进入到浓缩机当中。此时，粗粒径的煤粒所产生的沉淀速率相对较快，而细煤粒则较难沉淀，无法获得理想的处理效果，这也导致细煤粒长期滞留于系统当中，并形成恶性循环。细煤粒大量聚集，久而久之会影响整个系统的运行，使煤泥水处理效果进一步降低。这就需要选煤厂在洗煤时进一步提高对细煤粒的回收率，以保证系统正常运行，减少煤炭资源浪费。

循环水浓度的增加会导致水中各类杂质粘度增大，不利于水体中污染物的沉淀。对于浓度较高的循环水受到泥污、粘土等物质带来的污染后，精煤的筛选也会因此而受到影响，增加了精煤脱水、脱泥的难度，继而造成对细粒径煤的污染，精煤的灰分和水分等指标也会有所增加，对煤质有较大影响。

二、煤泥水处理系统存在的问题

煤泥中含有大量的煤粉、矸石灰等杂质物。这些杂质物掺杂在一起，使煤泥具有很大的粘性，不易流动。其中很多的杂质粒度很细，很难与煤泥水分离。自然沉降的方法几乎不可能使泥水分离，更加无法使煤泥水得到净化。为了能够使细粒级煤泥在水中快速沉降，云驾岭矿采取了在捞坑溢流槽添加聚丙烯酰胺药剂的措施，取得了较为理想的效果。使煤泥水中的细粒级煤泥快速沉降浓缩，保证了洗煤用水的清洁度。但随着机械化采煤设备的普遍应用，煤矿产量和选煤厂入洗量开始增加，煤泥水系统有些不堪重负，循环水浓度指标长期居高不下，对正常的洗煤生产造成了很大影响，也暴露出煤矿洗选环节煤泥水处理系统存在的问题。

洗煤厂生产车间

一是加药系统无法持续稳定地加药。为了有利于煤泥水的分离处理，云驾岭矿采取了向浓缩池投加絮凝剂的措施。首先在搅拌桶内将一定量的絮凝剂搅拌溶解，然后一边加药一边自流到捞坑溢流槽，最后进入到浓缩池。加药采用人工加药的方式，并且药剂以自流的方式进入浓缩池。这种加药方式使得加药浓度、药剂溶解效果、流量等无法控制，无法根据煤泥水的处理情况来准确添加药剂，容易造成药剂添加量的偏多或偏少，造成药剂的浪费或是加药量不足，影响煤泥水处理的经济性和处理效果。

二是粗煤泥无法得到充分回收。云驾岭矿洗煤厂设置了两台直径250 毫米的旋流器，用于对煤泥水中粗煤泥的分离处理。但随着煤泥量的增加，两台旋流器的处理能力已经跟不上。为了保证对煤泥的及时处理，只能通过降低底流浓度的方式来提高设备的处理能力。粗煤泥中的水分难以得到充分的分离，导致粗煤泥中含水量一直偏高。

三是泥化现象加剧。由于粗煤泥得不到及时回收处理，这些粗煤泥长期积聚在处理系统中逐渐地开始泥化甚至固化，使得系统中的煤泥水更加难以处理。这不仅影响了系统设备的运行，循环水浓度指标也因此而一直居高不下，继而影响到煤质。

三、煤泥水处理系统优化改造的技术措施

通过对其他选煤厂的考察学习，结合云驾岭矿选煤厂存在的问题，对选煤厂煤泥水处理系统进行了相关的技术改造，制定了以下技术改造措施。

一是对加药系统的改造。为了准确控制加药量，经济高效地发挥絮凝剂的效能，对煤泥水处理系统中的加药系统进行了技术改造，设置了自动加药控制系统。絮凝剂加药由过去的人工加药改为了现在的自动加药。自动加药控制系统可根据煤泥水的流量，按照控制系统设定好的配比定量向浓缩池中投放絮凝剂，解决了人工加药难以把控药剂用量的问题，保证了药剂用量控制的科学性和准确性，在节省药剂、降低成本的同时，改善了煤泥水整体的处理效果。另一方面，自动加药系统的应用也降低了人员的劳动强度。通过对加药系统的改造，使药剂浓度能够稳定地控制在0.1%～0.5%范围内，同时保证了药剂的充分溶解和在煤泥水中的均匀分布，并充分发挥了絮凝剂的作用，避免了因药剂用量不足、与煤泥水混合不均匀等原因而造成的絮凝剂效果下降的问题。

二是对粗煤泥处理系统的改造。一是对浓缩机系统的改造，由于煤泥水中粗煤泥含量较大，原有的粗煤泥处理系统处理能力严重不足，影响整个洗煤系统运行。因此，对30 米浓缩机进行了改造。30 米浓缩机改造前由中间入料、周边传动，结构由两个爬架组成。改造前的浓缩机煤泥处理能力低，常常造成浓缩池黑水溢出，致使循环水浓度增高。通过多方考察研究后，选用了中间入料、周边传动、结构由四个爬架组成的自动升降式浓缩机。自动升降式浓缩机应用后，煤泥处理能力增加了一倍以上。

二是对粗煤泥回收系统的改造。为提高煤泥水处理能力，将原有的250 毫米旋流器更换为660 毫米旋流器，设计了中型旋流器、智能TBS、压滤机三机叠加的煤泥水全系统技术改造新工艺。先用中型FX660 旋流器对煤泥水分级浓缩，浓缩物进入智能2100 型TBS 分选机分选出精煤泥，排除高密度重产物（煤泥），再用新增的HMZ650机压实现固液分离，压滤机滤液水为TBS 分选机提供分选水源，实现了三机互为依托、相互支撑，保障了煤泥水处理系统的可靠运行，大幅度提高了煤泥水处理能力。

三是更换效果更好的凝聚剂。通过对其他洗煤厂的考察发现，很多企业都选择使用效果更好的氯化镁作为凝聚剂。基于此，云驾岭矿也选用了氯化镁作为凝聚剂替代了原来使用的硫酸钙。经过实验室试验和一段时间的工业应用表明，新凝聚剂氯化镁与絮凝剂配合使用，确实改善了煤泥水絮凝沉淀的效果，明显缩短了煤泥水絮凝沉淀的时间，减少了循环水水质受泥化问题的影响。另一方面，也减少了凝聚剂的使用量，降低了煤泥水处理的成本。月凝聚剂用量由原来的480 吨降低至现在的130 吨，凝聚剂节约效果显著。