布爾臺選煤廠煤泥水系統藥劑制度的分析與研究

摘 要：煤泥水系統是選煤廠中較為復雜和出現問題較多的系統，其良好的運行對選煤廠的正常運營起著重要作用。要使得煤泥水達到良好的沉降效果，合理的藥劑制度是至關重要的，本文從藥劑制度中的加藥點這一方面對布爾臺選煤廠煤泥水系統做了分析和試驗研究，結論證明多點加藥既降低了循環水濃度，又降低了藥耗，取得了良好的沉降效果。

關鍵詞：煤泥水；藥劑；綜合指標；加藥點

1 前言

布爾臺選煤廠是隸屬于神華神東煤炭集團的特大群礦型選煤廠，始建于2006年6月，2007年2月17日正式投產。該廠承擔著布爾臺礦、柳塔礦、寸草塔礦和寸草塔二礦四個礦井的原煤洗選加工以及裝車外運任務，設計能力為31Mt/a。現有生產系統200-13mm的塊煤采用重介淺槽分選、13mm-2mm末煤采用重介旋流器分選， 2mm-0.2mm的粗煤泥經濃縮分級旋流器分級后采用TBS干擾床分選、-0.2mm的細煤泥經濃縮后采用沉降離心機、加壓過濾和板框壓濾聯合脫水后，直接回收。

目前，布爾臺選煤廠煤泥水加藥系統采取單點加藥，當入洗末煤時，泥量次生煤泥量猛然加大，使得懸浮液粘稠度加大，密度不穩，洗液性質不易掌控，影響分選效果，同時循環水濃度還會增大，且脫泥篩、脫介篩噴頭易堵，不能正常噴水，削弱了脫泥脫介效果，加重了煤泥量和介耗的繼續增大，煤泥水系統負荷增加，造成惡性循環，嚴重影響正常運營生產。為了加速煤泥水中微粒的沉降，往往采取加大藥劑用量，或把藥劑直接加入濃縮池紊流桶內，造成藥劑成本大大增加，當陰離子加藥過量時，加壓過濾機排出的煤泥粘性比較大，容易堵塞溜槽，給崗位工增加較大額外工作量。為了解決上述實際問題，保證清水洗煤，針對煤泥水系統必須找出切實有效的沉降方法。本文從藥劑制度中的加藥點這一方面做了研究分析和試驗。

2 儀器、設備及試驗步驟

2.1 綜合指標的確定

沉降試驗開始20s后的絮團體積表示其沉降速度，3min后的絮團體積表示其壓縮層的壓實程度。絮團體積指澄清區與壓縮區分界面處的刻度讀數；以上參照量均可在量筒上直接讀出。沉降20s后的絮團體積越小，其沉降速度越快；3min后的絮團體積越小，壓實程度越高。為方便比較不同藥劑、不同藥劑用量下的絮凝效果，為了凸顯沉降速度和壓實程度在煤泥沉降過程中的作用，本試驗建立了一綜合指標將二者緊密聯系：

Z=（500-H20）/H180

式中：H20-沉降試驗開始20s后的絮團體積；

H180-沉降試驗開始3min后的絮團體積。

2.2 儀器與設備

（1）帶橡膠塞的魔口圓柱量筒，容量500ml；（2）燒杯與錐形瓶：容量分別為500ml和250ml；（3）磁力攪拌器：調速范圍250～1000r/min；（4）直管吸管：容量20ml；（5）大肚吸管：容量20ml和50ml；（6）注射器：容量1、5、20ml；（7）干燥箱、小勺；（8）電子天平秤。

2.3 溶液的配置

（1）聚丙烯酰胺，分子量1200萬，配成質量分數為0.05%的溶液使用；（2）聚合氯化鋁（PAC），配成質量分數為2%的溶液使用；（3）氯化鈣（CaCl2），配成質量分數為2%的溶液使用。

2.3.1 粉末絮凝劑試樣的制備應在干燥的室內進行，空氣濕度以不至引起粉末絮凝劑聚團為宜。

2.3.2 搖動盛有粉末絮凝劑的試劑瓶，使之混合均勻，用小勺以最少的次數將絮凝劑取至已知質量的潔凈、干燥的稱量瓶中，稱取0.1g左右，同時按0.1%的溶液濃度求出稀釋水的體積

由公式：V=m0（1-c）/（d·c）

C-藥劑溶液的質量分數，%；m0-藥劑質量，g；d-水的密度，Kg/m3；V-稀釋水的體積，L。

2.3.3 在500ml燒杯中注入稀釋用水，再置于磁力攪拌器上，放入磁鋼，開啟攪拌器，把轉速調至液體產生強烈渦流時為止。

2.3.4 輕輕磕擊稱量瓶，將稱好的絮凝劑均勻地散布在渦流面上。

2.3.5 待全部稱好的絮凝劑撒完后，將磁力攪拌器轉速調至300～400r/min，攪拌2h，使顆粒完全溶解。若攪拌后，仍有未溶解的聚團，則此溶液作廢。

2.4 試驗

2.4.1 先加凝聚劑聚合氯化鋁20ml，上下顛倒搖勻，再加上絮凝劑聚丙烯酰胺10ml，搖晃均勻，觀察試驗結果，計算得出Z1=2.1333。

2.4.2 先加絮凝劑聚丙烯酰胺10ml，上下顛倒搖勻，再加上凝聚劑聚合氯化鋁20ml，搖晃均勻，觀察試驗結果，計算得出Z2=0.9200。

2.4.3 先加氯化鈣20ml，上下顛倒搖晃均勻，再加上絮凝劑聚丙烯酰胺10ml，搖晃均勻，觀察試驗結果，計算得出Z3=1.3000。

2.4.4 單獨加絮凝劑聚丙烯酰胺聚10ml，上下顛倒搖勻，觀察試驗結果，計算得出Z4=0.1323。

2.4.5 單獨加凝聚劑聚合氯化鋁10ml，上下顛倒搖勻，觀察試驗結果，計算得出Z5=0.2597。

2.4.6 單獨加氯化鈣10ml，上下顛倒搖晃均勻，觀察試驗結果，計算得出Z6=0.2041。

得出綜合指標Z1最大，故應聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺聚聯合使用，且加藥順序為先加陽離子聚合氯化鋁，后加陰離子聚丙烯酰胺，沉降效果最好。

3 試驗結果及分析

通過試驗得出綜合指標Z1最大，進行下一步試驗，尋找陰陽離子實驗用量的最佳配比。

得出Z7～Z21這15個綜合指標，取Z15來進行下面的多點加藥模擬試驗。 試驗分為三次，分別是單次（陽離子-陰離子），二次組合（陽-陽-陰-陰），三次組合（陽-陽-陽-陰-陰-陰）加藥，經試驗得出Z21=2.2727；Z22=2.3239；Z23=2.4143三個綜合指標，Z23最高，因此確定為3次加藥。接下來進行加藥間隔試驗，根據煤泥水流速乘以加藥時間間隔，模擬加藥點間隔距離，即：S=（V煤泥水*T加藥），加藥間隔分別設為2s、3s、4s，把加藥劑量按3次均分，在每一指定間隔注入量筒液面下100mm，間隔期間上下顛倒搖勻量筒，是為模擬煤泥水在管道中的流動狀態，得出Z24=2.2230；Z22=2.7692；Z23=1.5385。故確定加藥時間間隔為3s，以濃縮池紊流桶為陰離子的最終加藥點，V煤泥水大約為3m/s，在入料管道上逆向距離大約每隔9米作為一個加藥點。

4 管路改造

4.1 藥劑輸送管道加設流量計

加藥系統的藥劑量是依據加藥泵設定頻率來控制，不能準確控制藥劑量，藥劑量過大時都無法察覺，造成浪費，故做了如下改造：

考慮藥劑的腐蝕、黏度影響，選擇了合適的流量計加設在藥劑輸送管道上，根據下面公式計算出理論劑量，根據表盤讀書準確調節加藥頻率，避免了不必要的浪費，煤泥水沉降試驗結束后，藥劑通過“旁路“流過，流量計退出使用。

x：流量計讀數

簡易圖如圖1：

采用自動+手動聯合工藝：根據以上公式算出流量計讀數，進而調整出加藥頻率。

調藥步驟：

（1）藥先走“旁路”即打開閥門1，關閉2和3，調至計算流量后記下頻率f。

（2）停藥，閥門1、2、3，回放旁路中殘留的藥劑到藥劑槽箱內，以留在管路中侵蝕流量計。

（3）關閉1和3，打開2，加藥頻率給定f，正常給藥。

4.2 藥劑輸送管道加設液體回旋器

為了使得藥劑與煤泥水懸浮液更加充分混合，我們將在每一處加藥點后5m添加一節“液體回旋器”，回旋器中的障礙物采用鋼板制作的“麻花”螺旋片，煤泥水途徑該區域的每個螺旋片時被等分割成兩股水流，每股水流又被下一個螺旋片等分成，水流相互混合，以此類推，重復這個循環，隨著螺旋片數量的增多，藥劑與煤泥水的混合度也越來越大，螺旋片采取耐磨處理，增加耐磨性。每班崗位工定時沖洗回旋器，防止管路堵塞。結構如圖2所示。

5 結束語

處于沉降過程的煤泥懸浮液穩定性主要受范德華引力和雙電層力影響，同時高分子絮凝劑架橋作用力和吸附層重疊而產生的分子締合力也有所影響。當一點加藥時，陰離子藥劑層相互吸附重疊，導致“內耗”，一定程度上減弱了其絮凝作用，多點加藥，很大程度上減少了這種內耗，提高了藥劑與煤泥水的混合程度，比較充分的發揮了藥劑沉降作用，細泥煤泥水得到了有效濃縮澄清，取得了較好的沉降效果。通過現場改造、工業實驗和經濟成本核算，布爾臺選煤廠每年的藥劑成本大約節省30萬元。

參考文獻

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作者簡介：田華雷（1987-），男，2010年畢業于遼寧工程技術大學礦物加工系，助理工程師，現就職于神東煤炭集團洗選中心布爾臺選煤廠，主要從事選煤技術工作。