煤泥水處理對選煤工藝及煤質的影響研究

◎ 河北冀中邯峰礦業有限公司武安云駕嶺礦 李芳芳

洗煤廠外景

在濕法洗煤工藝中，對于煤泥水的處理是原煤洗選中的重要環節，與煤泥回收和煤質管控息息相關。隨著煤礦產能的增加和原煤洗選負荷的增大，武安云駕嶺礦煤泥水處理系統一度出現了處理能力不足的問題，導致循環水濃度指標長期偏高，嚴重制約了選煤廠的正常生產，煤質管控也受到一定程度的影響。通過對煤泥水處理系統的改造，提高了對煤泥水的處理能力，使粗、細煤泥都得到了較為充分的回收利用，降低了循環水濃度。在提高原煤洗選能力的同時，保證了煤質。

煤泥水是濕法洗煤工藝中產生的工業廢水，其中摻雜了大量的煤粉和泥土等雜質，濃度很高并且性質比較穩定，即使靜止幾個月也不會自然沉降，處理難度較大。為了實現對煤泥水的凈化處理，節約水資源，提高選煤效率和煤質，采用濕法洗煤的洗煤廠普遍配套設置了煤泥水處理系統。云駕嶺礦于1998 年建成，2000 年投產建成了第一座礦井洗煤廠，為了滿足機械化開采條件下對于洗選能力的要求，提高精煤產量與質量，云駕嶺煤礦對洗煤廠進行了多次技術改造，入洗能力提高到了150 萬噸/年，跳汰入洗粒度范圍8～100 毫米，基本達到了全粒級入選。但是，隨著優質可采儲量減少下煤質變化的影響和采煤機械化程度的提高，原煤中的煤泥含量也開始增多，造成煤泥水處理能力明顯不足，循環水濃度居高不下，給洗選能力和煤質管控帶來了不小的影響。為了解決上述問題，云駕嶺礦組織技術人員對煤泥水處理系統進行了相關的技術改造，取得了較為理想的效果。

一、煤泥水處理對選煤工藝的主要影響

云駕嶺礦選煤廠采用跳汰分選＋粗煤泥回收＋濃縮壓濾聯合洗煤工藝，通過壓濾的方式對煤泥水進行分離和回收，壓濾后的煤泥水進入洗選環節，作為洗煤水再次投入循環使用。作為洗煤用水，循環水的濃度變化會對洗選效果、跳汰分選下限以及煤泥的脫水、脫泥效果等帶來影響。

在循環水濃度增加之后，其流動性以及相關介質的粘度也會隨之增加，水的沖洗和凈化能力下降，進而對跳汰洗選過程帶來影響。通過對跳汰洗選過程及實際的分選效果可以看出，隨著循環水濃度的變化，細粒徑煤和矸石灰都會產生比較顯著的變化。降低循環水濃度有利于提高水的流動性和沖洗凈化效果，有利于細粒徑煤的分選效果，提高煤質。同時，循環水濃度的降低也有利于提高對精煤的總體回收率，增加精煤產量。

循環水濃度的增加會導致跳汰分選下限變粗，一些粒徑較小的污染物無法分選，并對精煤造成污染，影響煤質。首先，粗泥煤和細粒徑煤的污染會增加脫泥工序的負荷，容易導致精煤灰分的增加。而為了消除其影響，又不得不在跳汰操作中適當降低分選密度，導致精煤回收率下降，影響洗選的經濟效益。此外，受跳汰分選下限變大的影響，很多粒度較小的煤灰、粉塵等也會進入煤泥水系統，進而增加煤泥水系統的整體負荷，還會導致精煤灰分的增加。從煤泥水的澄清、分級、濃縮以及對設備的影響等方面來看，循環水濃度增加同樣也會帶來很多不利的影響。在撈坑、沉淀池出現溢流現象時，煤泥水會大量進入到濃縮機當中。此時，粗粒徑的煤粒所產生的沉淀速率相對較快，而細煤粒則較難沉淀，無法獲得理想的處理效果，這也導致細煤粒長期滯留于系統當中，并形成惡性循環。細煤粒大量聚集，久而久之會影響整個系統的運行，使煤泥水處理效果進一步降低。這就需要選煤廠在洗煤時進一步提高對細煤粒的回收率，以保證系統正常運行，減少煤炭資源浪費。

循環水濃度的增加會導致水中各類雜質粘度增大，不利于水體中污染物的沉淀。對于濃度較高的循環水受到泥污、粘土等物質帶來的污染后，精煤的篩選也會因此而受到影響，增加了精煤脫水、脫泥的難度，繼而造成對細粒徑煤的污染，精煤的灰分和水分等指標也會有所增加，對煤質有較大影響。

二、煤泥水處理系統存在的問題

煤泥中含有大量的煤粉、矸石灰等雜質物。這些雜質物摻雜在一起，使煤泥具有很大的粘性，不易流動。其中很多的雜質粒度很細，很難與煤泥水分離。自然沉降的方法幾乎不可能使泥水分離，更加無法使煤泥水得到凈化。為了能夠使細粒級煤泥在水中快速沉降，云駕嶺礦采取了在撈坑溢流槽添加聚丙烯酰胺藥劑的措施，取得了較為理想的效果。使煤泥水中的細粒級煤泥快速沉降濃縮，保證了洗煤用水的清潔度。但隨著機械化采煤設備的普遍應用，煤礦產量和選煤廠入洗量開始增加，煤泥水系統有些不堪重負，循環水濃度指標長期居高不下，對正常的洗煤生產造成了很大影響，也暴露出煤礦洗選環節煤泥水處理系統存在的問題。

洗煤廠生產車間

一是加藥系統無法持續穩定地加藥。為了有利于煤泥水的分離處理，云駕嶺礦采取了向濃縮池投加絮凝劑的措施。首先在攪拌桶內將一定量的絮凝劑攪拌溶解，然后一邊加藥一邊自流到撈坑溢流槽，最后進入到濃縮池。加藥采用人工加藥的方式，并且藥劑以自流的方式進入濃縮池。這種加藥方式使得加藥濃度、藥劑溶解效果、流量等無法控制，無法根據煤泥水的處理情況來準確添加藥劑，容易造成藥劑添加量的偏多或偏少，造成藥劑的浪費或是加藥量不足，影響煤泥水處理的經濟性和處理效果。

二是粗煤泥無法得到充分回收。云駕嶺礦洗煤廠設置了兩臺直徑250 毫米的旋流器，用于對煤泥水中粗煤泥的分離處理。但隨著煤泥量的增加，兩臺旋流器的處理能力已經跟不上。為了保證對煤泥的及時處理，只能通過降低底流濃度的方式來提高設備的處理能力。粗煤泥中的水分難以得到充分的分離，導致粗煤泥中含水量一直偏高。

三是泥化現象加劇。由于粗煤泥得不到及時回收處理，這些粗煤泥長期積聚在處理系統中逐漸地開始泥化甚至固化，使得系統中的煤泥水更加難以處理。這不僅影響了系統設備的運行，循環水濃度指標也因此而一直居高不下，繼而影響到煤質。

三、煤泥水處理系統優化改造的技術措施

通過對其他選煤廠的考察學習，結合云駕嶺礦選煤廠存在的問題，對選煤廠煤泥水處理系統進行了相關的技術改造，制定了以下技術改造措施。

一是對加藥系統的改造。為了準確控制加藥量，經濟高效地發揮絮凝劑的效能，對煤泥水處理系統中的加藥系統進行了技術改造，設置了自動加藥控制系統。絮凝劑加藥由過去的人工加藥改為了現在的自動加藥。自動加藥控制系統可根據煤泥水的流量，按照控制系統設定好的配比定量向濃縮池中投放絮凝劑，解決了人工加藥難以把控藥劑用量的問題，保證了藥劑用量控制的科學性和準確性，在節省藥劑、降低成本的同時，改善了煤泥水整體的處理效果。另一方面，自動加藥系統的應用也降低了人員的勞動強度。通過對加藥系統的改造，使藥劑濃度能夠穩定地控制在0.1%～0.5%范圍內，同時保證了藥劑的充分溶解和在煤泥水中的均勻分布，并充分發揮了絮凝劑的作用，避免了因藥劑用量不足、與煤泥水混合不均勻等原因而造成的絮凝劑效果下降的問題。

二是對粗煤泥處理系統的改造。一是對濃縮機系統的改造，由于煤泥水中粗煤泥含量較大，原有的粗煤泥處理系統處理能力嚴重不足，影響整個洗煤系統運行。因此，對30 米濃縮機進行了改造。30 米濃縮機改造前由中間入料、周邊傳動，結構由兩個爬架組成。改造前的濃縮機煤泥處理能力低，常常造成濃縮池黑水溢出，致使循環水濃度增高。通過多方考察研究后，選用了中間入料、周邊傳動、結構由四個爬架組成的自動升降式濃縮機。自動升降式濃縮機應用后，煤泥處理能力增加了一倍以上。

二是對粗煤泥回收系統的改造。為提高煤泥水處理能力，將原有的250 毫米旋流器更換為660 毫米旋流器，設計了中型旋流器、智能TBS、壓濾機三機疊加的煤泥水全系統技術改造新工藝。先用中型FX660 旋流器對煤泥水分級濃縮，濃縮物進入智能2100 型TBS 分選機分選出精煤泥，排除高密度重產物（煤泥），再用新增的HMZ650機壓實現固液分離，壓濾機濾液水為TBS 分選機提供分選水源，實現了三機互為依托、相互支撐，保障了煤泥水處理系統的可靠運行，大幅度提高了煤泥水處理能力。

三是更換效果更好的凝聚劑。通過對其他洗煤廠的考察發現，很多企業都選擇使用效果更好的氯化鎂作為凝聚劑。基于此，云駕嶺礦也選用了氯化鎂作為凝聚劑替代了原來使用的硫酸鈣。經過實驗室試驗和一段時間的工業應用表明，新凝聚劑氯化鎂與絮凝劑配合使用，確實改善了煤泥水絮凝沉淀的效果，明顯縮短了煤泥水絮凝沉淀的時間，減少了循環水水質受泥化問題的影響。另一方面，也減少了凝聚劑的使用量，降低了煤泥水處理的成本。月凝聚劑用量由原來的480 噸降低至現在的130 噸，凝聚劑節約效果顯著。

四、結語

煤泥水處理與選煤工藝是密切相關的，其處理效果直接影響煤炭資源的回收和煤質，需要采取必要的技術措施，通過降低循環水濃度指標，提高對煤泥水中各種粒徑煤粒的回收效率。同時，還要加強對設備的自動化改造，來精確控制指標、降低處理成本和人員勞動強度，最終提高對煤泥水的處理效果和經濟效益。