田华雷+++王进荣
摘 要：煤泥水系统是选煤厂中较为复杂和出现问题较多的系统，其良好的运行对选煤厂的正常运营起着重要作用。要使得煤泥水达到良好的沉降效果，合理的药剂制度是至关重要的，本文从药剂制度中的加药点这一方面对布尔台选煤厂煤泥水系统做了分析和试验研究，结论证明多点加药既降低了循环水浓度，又降低了药耗，取得了良好的沉降效果。
关键词：煤泥水；药剂；综合指标；加药点
1 前言
布尔台选煤厂是隶属于神华神东煤炭集团的特大群矿型选煤厂，始建于2006年6月，2007年2月17日正式投产。该厂承担着布尔台矿、柳塔矿、寸草塔矿和寸草塔二矿四个矿井的原煤洗选加工以及装车外运任务，设计能力为31Mt/a。现有生产系统200-13mm的块煤采用重介浅槽分选、13mm-2mm末煤采用重介旋流器分选， 2mm-0.2mm的粗煤泥经浓缩分级旋流器分级后采用TBS干扰床分选、-0.2mm的细煤泥经浓缩后采用沉降离心机、加压过滤和板框压滤联合脱水后，直接回收。
目前，布尔台选煤厂煤泥水加药系统采取单点加药，当入洗末煤时，泥量次生煤泥量猛然加大，使得悬浮液粘稠度加大，密度不稳，洗液性质不易掌控，影响分选效果，同时循环水浓度还会增大，且脱泥筛、脱介筛喷头易堵，不能正常喷水，削弱了脱泥脱介效果，加重了煤泥量和介耗的继续增大，煤泥水系统负荷增加，造成恶性循环，严重影响正常运营生产。为了加速煤泥水中微粒的沉降，往往采取加大药剂用量，或把药剂直接加入浓缩池紊流桶内，造成药剂成本大大增加，当阴离子加药过量时，加压过滤机排出的煤泥粘性比较大，容易堵塞溜槽，给岗位工增加较大额外工作量。为了解决上述实际问题，保证清水洗煤，针对煤泥水系统必须找出切实有效的沉降方法。本文从药剂制度中的加药点这一方面做了研究分析和试验。
2 仪器、设备及试验步骤
2.1 综合指标的确定
沉降试验开始20s后的絮团体积表示其沉降速度，3min后的絮团体积表示其压缩层的压实程度。絮团体积指澄清区与压缩区分界面处的刻度读数；以上参照量均可在量筒上直接读出。沉降20s后的絮团体积越小，其沉降速度越快；3min后的絮团体积越小，压实程度越高。为方便比较不同药剂、不同药剂用量下的絮凝效果，为了凸显沉降速度和压实程度在煤泥沉降过程中的作用，本试验建立了一综合指标将二者紧密联系：
Z=（500-H20）/H180
式中：H20-沉降试验开始20s后的絮团体积；
H180-沉降试验开始3min后的絮团体积。
2.2 仪器与设备
（1）带橡胶塞的魔口圆柱量筒，容量500ml；（2）烧杯与锥形瓶：容量分别为500ml和250ml；（3）磁力搅拌器：调速范围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）电子天平秤。
2.3 溶液的配置
（1）聚丙烯酰胺，分子量1200万，配成质量分数为0.05%的溶液使用；（2）聚合氯化铝（PAC），配成质量分数为2%的溶液使用；（3）氯化钙（CaCl2），配成质量分数为2%的溶液使用。
2.3.1 粉末絮凝剂试样的制备应在干燥的室内进行，空气湿度以不至引起粉末絮凝剂聚团为宜。
2.3.2 摇动盛有粉末絮凝剂的试剂瓶，使之混合均匀，用小勺以最少的次数将絮凝剂取至已知质量的洁净、干燥的称量瓶中，称取0.1g左右，同时按0.1%的溶液浓度求出稀释水的体积
由公式：V=m0（1-c）/（d·c）
C-药剂溶液的质量分数，%；m0-药剂质量，g；d-水的密度，Kg/m3；V-稀释水的体积，L。
2.3.3 在500ml烧杯中注入稀释用水，再置于磁力搅拌器上，放入磁钢，开启搅拌器，把转速调至液体产生强烈涡流时为止。
2.3.4 轻轻磕击称量瓶，将称好的絮凝剂均匀地散布在涡流面上。
2.3.5 待全部称好的絮凝剂撒完后，将磁力搅拌器转速调至300～400r/min，搅拌2h，使颗粒完全溶解。若搅拌后，仍有未溶解的聚团，则此溶液作废。
2.4 试验
2.4.1 先加凝聚剂聚合氯化铝20ml，上下颠倒摇匀，再加上絮凝剂聚丙烯酰胺10ml，摇晃均匀，观察试验结果，计算得出Z1=2.1333。
2.4.2 先加絮凝剂聚丙烯酰胺10ml，上下颠倒摇匀，再加上凝聚剂聚合氯化铝20ml，摇晃均匀，观察试验结果，计算得出Z2=0.9200。
2.4.3 先加氯化钙20ml，上下颠倒摇晃均匀，再加上絮凝剂聚丙烯酰胺10ml，摇晃均匀，观察试验结果，计算得出Z3=1.3000。
2.4.4 单独加絮凝剂聚丙烯酰胺聚10ml，上下颠倒摇匀，观察试验结果，计算得出Z4=0.1323。
2.4.5 单独加凝聚剂聚合氯化铝10ml，上下颠倒摇匀，观察试验结果，计算得出Z5=0.2597。
2.4.6 单独加氯化钙10ml，上下颠倒摇晃均匀，观察试验结果，计算得出Z6=0.2041。
得出综合指标Z1最大，故应聚合氯化铝和聚丙烯酰胺聚联合使用，且加药顺序为先加阳离子聚合氯化铝，后加阴离子聚丙烯酰胺，沉降效果最好。
3 试验结果及分析
通过试验得出综合指标Z1最大，进行下一步试验，寻找阴阳离子实验用量的最佳配比。
得出Z7～Z21这15个综合指标，取Z15来进行下面的多点加药模拟试验。 试验分为三次，分别是单次（阳离子-阴离子），二次组合（阳-阳-阴-阴），三次组合（阳-阳-阳-阴-阴-阴）加药，经试验得出Z21=2.2727；Z22=2.3239；Z23=2.4143三个综合指标，Z23最高，因此确定为3次加药。接下来进行加药间隔试验，根据煤泥水流速乘以加药时间间隔，模拟加药点间隔距离，即：S=（V煤泥水*T加药），加药间隔分别设为2s、3s、4s，把加药剂量按3次均分，在每一指定间隔注入量筒液面下100mm，间隔期间上下颠倒摇匀量筒，是为模拟煤泥水在管道中的流动状态，得出Z24=2.2230；Z22=2.7692；Z23=1.5385。故确定加药时间间隔为3s，以浓缩池紊流桶为阴离子的最终加药点，V煤泥水大约为3m/s，在入料管道上逆向距离大约每隔9米作为一个加药点。
4 管路改造
4.1 药剂输送管道加设流量计
加药系统的药剂量是依据加药泵设定频率来控制，不能准确控制药剂量，药剂量过大时都无法察觉，造成浪费，故做了如下改造：
考虑药剂的腐蚀、黏度影响，选择了合适的流量计加设在药剂输送管道上，根据下面公式计算出理论剂量，根据表盘读书准确调节加药频率，避免了不必要的浪费，煤泥水沉降试验结束后，药剂通过“旁路“流过，流量计退出使用。
x：流量计读数
简易图如图1：
采用自动+手动联合工艺：根据以上公式算出流量计读数，进而调整出加药频率。
调药步骤：
（1）药先走“旁路”即打开阀门1，关闭2和3，调至计算流量后记下频率f。
（2）停药，阀门1、2、3，回放旁路中残留的药剂到药剂槽箱内，以留在管路中侵蚀流量计。
（3）关闭1和3，打开2，加药频率给定f，正常给药。
4.2 药剂输送管道加设液体回旋器
为了使得药剂与煤泥水悬浮液更加充分混合，我们将在每一处加药点后5m添加一节“液体回旋器”，回旋器中的障碍物采用钢板制作的“麻花”螺旋片，煤泥水途径该区域的每个螺旋片时被等分割成两股水流，每股水流又被下一个螺旋片等分成，水流相互混合，以此类推，重复这个循环，随着螺旋片数量的增多，药剂与煤泥水的混合度也越来越大，螺旋片采取耐磨处理，增加耐磨性。每班岗位工定时冲洗回旋器，防止管路堵塞。结构如图2所示。
5 结束语
处于沉降过程的煤泥悬浮液稳定性主要受范德华引力和双电层力影响，同时高分子絮凝剂架桥作用力和吸附层重叠而产生的分子缔合力也有所影响。当一点加药时，阴离子药剂层相互吸附重叠，导致“内耗”，一定程度上减弱了其絮凝作用，多点加药，很大程度上减少了这种内耗，提高了药剂与煤泥水的混合程度，比较充分的发挥了药剂沉降作用，细泥煤泥水得到了有效浓缩澄清，取得了较好的沉降效果。通过现场改造、工业实验和经济成本核算，布尔台选煤厂每年的药剂成本大约节省30万元。
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作者简介：田华雷（1987-），男，2010年毕业于辽宁工程技术大学矿物加工系，助理工程师，现就职于神东煤炭集团洗选中心布尔台选煤厂，主要从事选煤技术工作。
