采用凝聚剂、絮凝剂配合添加技术强化细煤泥沉降

采用凝聚剂、絮凝剂配合添加技术强化细煤泥沉降
【摘要】针对黄陵二号矿选煤厂煤泥水中油页岩矿物质粒度细处理困难的特点，选用凝聚剂、絮凝剂配合添加进行絮凝沉降试验，并应用于实践，通过现场应用，实现了清水洗煤，达到工艺指标、取得良好效益。

【关键词】煤泥水；凝聚剂和絮凝剂配合添加；工艺性能指标；效益
黄陵二号矿选煤厂是一座入洗能力为600万吨动力煤洗煤厂。

采用块煤重介浅槽入洗；末煤两产品重介旋流器分选工艺流程。

生产指标先进，取得可观的经济效益。

1 煤泥水处理存在的问题
该厂煤泥水处理系统是闭路循环，煤泥水全部经过浓缩、澄清，将水回收循环使用。

日常为了加速煤泥水的沉降，通常添加单一高分子量阴离子型聚丙烯酰胺，洗水保持在15g/L以下，实现清水洗煤。

但自2014年6月份以来矿井煤质变差，入洗原煤中富含油页岩，矸石遇水极易泥化，煤泥水沉降速度慢，洗水浓度高，底流浓度仅400g/L左右，使压滤机入料时间延长，压滤滤饼成“夹芯”状态，形成压滤机处理量降低严重制约了生产。

煤泥水性质
采用浓缩池入料作灰分和粒度组成实验，分析测试结果如下：
表1 小筛分试验表
粒级/mm 质量/g 产率/% 灰分筛上物累计
产率灰分
>0.5 9.02 4.51 34.25 4.51 34.25
0.25～0.5 12.22 6.11 31.46 10.63 32.64
0.125～0.25 23.60 11.81 30.38 22.44 31.45
0.075～0.125 13.42 6.71 28.74 29.15 30.83
0.045～0.075 21.69 10.86 29.42 40.01 30.45
<0.045 119.90 59.99 50.61 100.00 42.54
总计199.58 100.00 42.54
由表1可知：煤样灰分为42.54%，说明原煤中粘土类矿物含量很高。

煤样中<0.045 mm产率最高，而且灰分为60%左右，说明粘土矿物成分主要集中在细粒级中。

由于高灰细泥表面的双电层静电斥力的作用显著，使其均匀、稳定地悬浮在水体中（近似地视为胶体）。

而只按常规添加的聚丙烯酰胺水溶液，对于这些带负电的胶体粒子无济于事。

正因为高灰细泥不能沉淀，稳定悬浮并大量集聚，才导致洗水浓度不断增高，进而严重影响煤泥水沉降和脱介效果，增加了生产成本。

只有消除颗粒间的斥力，破坏其稳定性，才能避免细泥的无效反复循环。

2 凝聚剂和絮凝剂配合添加
2.1 配合添加的作用机理
对于带负电的微细颗粒的加速沉降，絮凝剂不起作用。

所以，必须采用凝聚剂和絮凝剂水溶液配合添加技术，以强化细煤泥沉降。

其作用机理如图1：
图1 凝聚剂和絮凝剂配合添加作用机理示意图
无机电解质凝聚剂在水中电离的正离子使微细颗粒表面的双电层压缩，动电位降低，减弱了带负电微粒间的同性相斥力，使其在分子热运动和水流扰动下，碰撞接触以形成较大团粒。

但这些团粒质量仍甚小，沉降速度缓慢。

此时高分子絮凝剂的作用是将团粒絮凝成絮团。

由于团粒表面电性小，颗粒之间斥力不大，形成的絮团较紧密，沉降速度大大提高，产生的澄清水也较清净。

2.2 凝聚剂、絮凝剂配合添加试验
经研究决定增加聚合氯化铝，增加煤泥水沉降。

（1）进行对比试验。

对聚丙烯酰胺水溶液的用量定为固定值，按单一聚丙烯酰胺、聚合氯化铝与聚丙烯酰胺药剂比例为1 ：1、聚合氯化铝与聚丙烯酰胺药剂比例为2：1、聚合氯化铝与聚丙烯酰胺药剂比例为3：1、聚合氯化铝与聚丙烯酰胺药剂比例为4：1，五种同时进行对比试验，煤泥水沉降速度和清水层情况如表2。

（1）只添加絮凝剂时，沉降后的上层水浓度较大。

沉降物的体积也大，沉降物浓度较低。

（2）凝聚剂和絮凝剂配合添加时，沉降后的上层水浓度有所下降，而且沉降物浓度也会变大。

（3）凝聚剂的添加量要适量：量过小时，上层水浓度和沉降物浓度变化不
大；量过大时，上层水浓度降低，但影响沉降速度。

（4）凝聚剂添加得当时，沉降速度加快。

可以减少絮凝剂用量。

3 使用效果
3.1 工艺指标
采用凝聚剂、絮凝剂配合添加技术后，凝聚剂与絮凝剂的比例根据矸石量比例从1：1～3：1，并根据实际情况在本范围内适当进行调整。

浓缩作业实现良好的固液分离，让更多的细煤泥沉降下来，获得尽可能清净的溢流水。

（1）浓缩机溢流浓度由30g/L大幅降到5g/L。

按照MT/T851-2000《选煤厂浓缩设备工艺效果评定方法》，浓缩系数：
实际上，该指标应称为澄清系数。

它表征煤泥水澄清效果；若溢流浓度为零，则Δ=1。

显然，目前该厂浓缩机的澄清指标是好的。

（2）煤泥水澄清指标好，还表现在大量煤泥已沉降，由浓缩机底流回收。

凝聚剂和絮凝剂配合添加后，底流固体回收率增加了41.67个百分点，达到91.67%。

就是说，入料中的煤泥90%以上已被沉淀回收，只有不到10%的悬浮物为溢流水所携带。

据计算，每小时有2.93t的固体物随洗水循环，只占入选原料煤量的0.83%。

3.2 效益
采用凝聚剂、絮凝剂配合添加，强化细煤泥沉降技术以来，浓缩机溢流基本清净，循环水走上良性循环，实现了清水选煤、洗水闭路、煤泥厂内回收，从根本上消除了外排煤泥水污染河流的环保压力，并节省了宝贵的水资源和煤炭资源，产生了巨大的社会效益。

由于实现了清水选煤，脱介效率提高，吨煤介耗下降了0.2kg；洗水浓度降低，浓缩机入料浓度也随之降低，聚丙烯酰胺用量减少，由每吨煤泥320g降到250g；做到了煤泥不流失，全厂煤泥回收量也有所增加。

4 小结
针对原料煤中富油类矿物较多情况，在煤泥水处理中，采用凝聚剂、絮凝剂配合添加来强化细煤泥沉降技术，在工业生产中行之有效，可以获得基本清净的溢流水，实现洗水闭路循环，环保。

社会效益和经济效益显著。

今后，要进一步搞好技术管理，加强药剂水溶液的添加计量工作，在现有基础上优选价格低、效果好的凝聚剂和絮凝剂，以获得更好效益。