聚丙烯酰胺在选煤厂煤泥水处理中的应用

前言国投新集能源股份有限公司新集选煤厂于1997年7月建成投产,原设计入洗能力为180万ｔａ。其主要生产工艺采用跳汰粗选、重介旋流器精选、煤泥浮选、尾煤浓缩———压滤回收的流程。现主要以生产动力煤为主。随着煤炭市场的竞争日趋激烈及销售形势的不断变化,根据矿井原煤煤质的特点,必须要加大入洗量,因此系统煤泥水量也相应增加;而原煤泥水处理系统不能满足实际生产需要。经过改造,煤泥水处理工艺流程如图1所示。为使煤泥水在浓缩池中快速沉淀,保证合格洗水与压滤煤泥生产,使生产高效经济运行,必须选择合适的絮凝剂来加强煤泥水的处理。通过近几年的生产实践证明,聚丙烯酰胺对煤泥水处理效果较好,能加速煤泥的沉降,并有助于压滤生产。

1絮凝作用机理聚丙烯酰胺简称ＰＡＭ,是一种线型高分子聚合物,无毒,无腐蚀性,易溶于水,其水溶液与煤泥水混合后,聚丙烯酰胺分子链上的活性基团与煤泥水中的细颗粒表面发生吸附,在颗粒之间起连接作用,使细颗粒形成较大絮团,加快了煤泥沉淀速度。

2聚丙烯酰胺水溶液的配制新集选煤厂选用聚丙烯酰胺胶体作为配制原料,其固含量为3.75%,分子量约为800万。按照配制后聚丙烯酰胺溶液浓度1‰计算出所需清水量和胶体量,先往搅拌筒内注入清水,启动搅拌器,缓缓倒入聚丙烯酰胺胶体,使其搅拌均匀;待胶体全部溶解,即搅拌筒内液体变为无色透明液体,且液体中没有未溶的凝结物或块状物,则停止搅拌,聚丙烯酰胺溶液配制完成。配制过程应注意避免过度搅拌以引起聚丙烯酰胺分子降解。

3聚丙烯酰胺水溶液的添加聚丙烯酰胺水溶液的添加是其在煤泥水处理中的关键环节,采取合适的添加方式,将有助于提高絮凝效果。该厂经过多年生产实践观察,并逐步摸索改进,形成一套加药装置;现采取以下添加方式:生产时,打开出料管阀门到一定开度,启动化工泵,把聚丙烯酰胺溶液注入煤泥水中。加药点设在煤泥水有局部混流处,有助于煤泥水中的颗粒形成絮团。该厂把加药点设置在配水筒内。为保证加药均匀稳定,使煤泥及时得到沉淀,生产过程中至少使用2台药剂搅拌筒,在一台聚丙烯酰胺溶液注完之前,另一筒溶液已制备完成,以保持添加药剂的连续性。加药不稳定,极易造成浓缩溢流超标。在加药时,应注意观察浓缩池中煤泥水沉淀情况,浓缩溢流稳定在30～40ｇＬ。

4絮凝效果的影响因素

4.1聚丙烯酰胺用量对于处理煤泥水,必须要添加适当的量才能有效地发挥其絮凝作用。可以根据所选择的煤泥水处理工艺及煤泥水性质通过试验来确定。用量少将导致煤泥沉淀速度变慢,浓缩溢流极易超标,不能保证所要求的循环水指标,从而使洗煤产品指标难以稳定控制。用量过多,虽然加快了煤泥的沉淀速度,但易造成浓缩底流浓度过高;一般浓缩底流浓度要求在500ｇＬ,即可满足压滤生产;用量过多使浓缩底流浓度有时高达700ｇＬ以上,并且底流中聚丙烯酰胺含量增加,这样对底流运输及压滤生产产生不利,在压滤卸煤饼时煤饼不易脱落,增加了操作人员劳动强度,降低了工效;同时也造成了药剂浪费,使生产成本增加。因此,适量使

用聚丙烯酰胺,不仅能提高絮凝效果、有效处理煤泥水,而且对保证洗煤产品指标、提高工效、降低成本也起着重要作用。

4.2煤泥水浓度不同的选煤厂对进入浓缩机的煤泥水浓度有着不同的工艺要求。该厂现生产动力煤,为降低煤泥水处理环节压力,提高洗煤生产能力,对进入浓缩机的煤泥水浓度控制要求较高,即控制旋流器溢流浓度在70ｇＬ以下。这样可使絮凝效果达到较为理想状态,煤泥沉淀速度较快。当然,煤泥水浓度越低,越对絮凝作用有利,但对于旋流器操作控制非常困难;煤泥水浓度越高,越不利于絮凝,煤泥沉淀速度明显下降,浓缩溢流难以控制,药剂消耗量增加,沉淀的煤泥较疏松,浓缩底流浓度较低,压滤形成煤饼时间长。当煤泥水浓度达到95ｇＬ时,聚丙烯酰胺消耗量高达正常情况下的2倍,浓缩溢流还常出现超标,浓缩池中煤泥水呈悬浮状态,严重影响洗煤生产。所以,严格控制煤泥水浓度,对絮凝效果起着关键作用。

4.3煤泥水温度通过近几年的观察,煤泥水的温度发生变化对絮凝效果也产生一定的影响。当温度较高时,煤泥絮凝效果较好,沉淀速度较快;当温度较低时,絮凝效果相对较差,煤泥沉淀速度较慢。此类现象在夏季与冬季相比较时较为明显。实际生产过程中,如要提高煤泥水的温度非常困难,为保证煤泥水及时得到处理,在温度较低时,特别是在冬季,可以适当提高聚丙烯酰胺水溶液的浓度。

4.4入洗原煤性质该厂属于矿井型选煤厂,入洗原煤性质主要决定于矿井生产原煤性质。由于开采煤层和井下条件的变化,不同时期矿井生产原煤性质会发生变化,所以入洗原煤性质不是很稳定,有时差别非常大,如原煤灰分、粒度等的变化,这对煤泥的絮凝效果也产生一定影响。当入洗原煤灰分较低时,煤泥絮凝效果较好,煤泥沉淀速度较快,絮团较致密,对煤泥水处理有利,可以适当减少聚丙烯胺胶体的用量;当入洗原煤灰分相对较高时,煤泥絮凝效果变差,絮团沉淀速度减慢,同时絮团也显得较为疏松,对煤泥水处理不利,需增加聚丙烯酰胺胶体的用量。因此,及时掌握入洗原煤灰分的高低,调整聚丙烯酰胺胶体的用量,对煤泥絮凝效果起着重要作用。当入洗原煤粒度变小时,虽然进入浓缩池中煤泥水的浓度没有提高,但细粒煤泥的比例增加,此时如不加大聚丙烯酰胺胶体的用量,絮凝效果会随之变差,浓缩池中会呈现部分煤泥沉淀,部分煤泥悬浮状态,浓缩溢流易超标;同时浓缩底流浓度也较低,直接影响压滤生产。造成此类现象的主要原因是煤泥水中的细颗粒增加,使各颗粒的总比表面积增加,只有增加聚丙烯酰胺的量,才能使大量的细颗粒结成絮团。

5与其它药剂的配合使用该厂在生产过程中,由于受本地条件的影响,入洗煤中含泥量较大,使煤泥水中含有一部分细泥,并且煤泥水的硬度较低,严重阻碍着煤泥的聚凝沉降。仅凭聚丙烯酰胺的作用,难以达到煤泥快速沉降的目的。该厂采用辅助添加卤片(主要成分氯化镁)的方法以配合使用。其用量为每入洗1ｔ煤消耗0.1～0.12ｋｇ卤片。与聚丙烯酰胺水溶液分开添加,在添加前用清水稀释。取得了明显的效果,基本上消除了细泥及煤泥水硬度的影响。

6结语因此,掌握聚丙烯酰胺水溶液的配制、添加操作方法及有关影响因素,针对实际应用中遇到的问题,采取相应的解决办法,不仅对选煤厂煤泥水处理起着促进作用,而且对稳定系统生产,降低生产成本,提高经济效益也起着重要作用