聚丙烯酰胺在临涣选煤厂煤泥水处理中的效果分析

介绍临换选煤厂东西区煤泥水处理系统中絮凝剂效果的差别，详细分析絮凝剂制备装置，投配添加方式，煤泥水性质等影响絮凝剂效果差别的主要因素，并总结提高絮凝剂在煤泥水处理中使用效果的经验做法。

概述

淮北矿业集团临涣选煤厂是一座年入洗能力1600Mt/a的特大型炼焦煤选煤厂，设计为东西区两个独立的选煤生产系统，采用原煤无压重介三产品旋流分选、粗煤泥重介分选、细煤泥脱泥浮选、尾煤浓缩压滤回收等加工工艺。该厂入洗原煤矿别多，原煤煤质复杂多变，煤泥水量大、浓度高、泥化现象严重，细粒煤泥含量大，自然沉降速度小。为加快煤泥水中煤泥的沉淀速度，提高浓缩机效率，保证合格洗水与压滤煤泥生产，该厂采用高分子聚丙烯酰胺作为絮凝剂处理煤泥水。但是，在生产实践中，聚丙烯酰胺的絮凝效果在很大程度上决定着后续处理流程的运行状况，最终循环水质量和生产成本费用。

存在的问题

（1）该厂东区聚丙烯酰胺制备后，水溶液中常见结团结块状絮团，水溶液表面还经常漂浮一层“鱼眼”状胶体，而西区聚丙烯酰胺制备后这种现象不常见。

（2）该厂西区聚丙烯酰胺水溶液与煤泥水的混合效果明显好于东区。

（3）该厂东西区吨原煤絮凝剂消耗量不同（表1）。从表1可以看出东区絮凝剂用量比西区低3.8g/T原煤。

（4）在煤泥水浓度大，矸石泥化现象严重时，常因为絮凝剂用量大，浓缩机底流泵上料不正常影响生产的现象。

对比分析

1 絮凝剂制备装置

在该厂东西区煤泥水处理系统中，使用两种不同的絮凝剂制备装置。东区现有3台絮凝剂制备装置，主要由搅拌机构和储料桶组成，如图1所示。工作原理：人工将絮凝剂缓慢、均匀加入到絮凝剂搅拌桶中，使聚丙烯酰胺粉末与补加的高压清水充分混合，并通过搅拌桨叶使聚丙烯酰胺水溶液均匀混合，经过一段时间的搅拌，搅拌桶中的药剂达到使用要求后，通过搅拌桶放料阀，把制备好的絮凝剂放入储料桶中，由药剂泵输送到加药点。

该絮凝剂制备装置自动化程度低，需要全人工值守，聚丙烯酰胺的添加也全靠人工，容易造成人工加药的不确定性和随意性，而且一台制备装置只设有一个搅拌机构，搅拌效率较低。这些客观存在的不足，都影响到絮凝剂的制备质量，降低絮凝剂的使用效果，尤其是在煤泥水出现异常情况，需要加大絮凝剂添加量时，经常会出现因为聚丙烯酰胺添加量增大，制备时间缩短而造成聚丙烯酰胺水溶混合不好，产生结团结块状絮团，出现水溶液表面漂浮一层“鱼眼”状的胶体，这些胶体投入到煤泥水中，不能发挥架桥作用，影响絮凝剂的使用效果。

该厂西区煤泥水处理系统选用4台HSJ/A系列一体化絮凝剂制备装置，主要由箱体、干粉进料机和自动控制系统三部分组成，如图2所示。工作原理：絮凝剂干粉倒入干粉进料机的料斗，通过改变进料电机的转速来精确控制进药量。干粉由投配螺旋经过输料管推入到混合器中，输料管的电热带能使里面的干粉避免受潮结块堵塞输料管。进入混合器中的干粉立刻被稀释水润湿，并滑入制备格，制备格中有一个缓缓转动的电动搅拌器，初步混和药液，然后药液再流入熟化格，在其内充分混和并熟化，熟化后的药液，流入投配格中，由药剂泵输送到煤泥水系统絮凝剂添加点。

HSJ/A系列一体化絮凝剂制备装置实现全自动运行控制，能够控制高低液位，调整投加药量，控制制备药液的浓度和实现自动启停。而且投配格中的搅拌器在停止制备药液时进行间歇搅拌，有效为防止熟化的药液沉淀，在絮凝剂制备时，熟化格中的搅拌器停止转动，防止新流入的药液和已经熟化好的药液混和，影响絮凝效果；在制备停止后，熟化格中的搅拌器重新启动，将刚进入熟化格的药液熟化。投配格中安装了液位计，当投配格液位低于设定液位时，加药系统开启，制备新的药液；反之，投配格中到达最高设定水位时，为防止溢流，系统停止运转，从而保证整个系统的不间断供药和药剂质量的稳定。（见图2）

2 投加方式

煤泥水絮凝过程包括混合、反应和分离三个阶段。混合阶段要求絮凝剂迅速而均匀地扩散到煤泥水中，并形成微絮凝，这就需要有较高的搅拌强度或水流扰动，但时间短。在反应阶段则要求水流有适当的速度梯度，既要为微絮凝的成长创造良好的碰撞机会，又要防止已形成的絮凝体被打碎，这个阶段的搅拌强度或水流扰动要小，但时间比较长。

该厂东区絮凝剂制备好后，通过螺杆泵将絮凝剂输送到尾煤浓缩机上方的药剂缓冲箱中，然后通过缓冲箱底部的加药闸阀将缓冲箱中的絮凝剂投加到尾煤浓缩机中心进料管中，如图3所示。通过中心管内煤泥水的扰动来实现絮凝剂与煤泥水的混合。但是，因为加药点处中心尾矿管平直，流动的煤泥水扰动不大，添加到煤泥水中的絮凝剂大部分在煤泥水流的中上部，没法均匀混合，充分的混合是通过水平中心管改向垂直进入浓缩机的时段，但是这段混合时间比较短，混合絮凝剂的煤泥水立即进入浓缩机澄清。（见图4）

该厂西区絮凝剂制备好后，则是通过螺杆泵输送到煤泥水混合器中，如图4所示，通过调节絮凝剂投配管道出料端的闸阀，来控制向煤泥水中加药量的大小。这种药剂投配方式实现了絮凝剂与煤泥水的充分均匀混合，而且混合器距离每个浓缩机中心进料端都有一定距离，从而保障了絮凝剂与煤泥水有足够的反应时间。

3 煤泥水性质

煤泥水的浓度、硬度、PH值以及温度等性质特性都对絮凝剂的使用效果有很大影响，该厂东西区煤泥水性质最大的差别主要是浓度和硬度，因为西区平均原煤人洗量是东区的两倍，这使得西区进入混合器的煤泥水细泥含量比东区高，此外，为改变煤泥水中细小颗粒表面的电性质，提高煤泥水澄清的速度和质量，该厂东西区都在絮凝剂添加前加设了凝聚剂（氯化钙）的添加工序，通过向煤泥水中添加钙离子，来改变细小颗粒表面电性，把细小颗粒凝聚为较大一点的颗粒，为后续的絮凝剂架桥创造良好条件。

从表1可以看出，该厂东区吨原煤氯化钙的用量比西区吨原煤氯化钙高，而东区吨原煤聚丙烯酰胺用量比西区少，这说明煤泥水浓度越大，需要投放的絮凝剂量也会增加，而且增加煤泥水中凝聚剂的投放量，能够有效提高絮凝剂的作用效果，降低药剂消耗。

提高絮凝剂效果的措施

（1）确保絮凝剂制备装置的制备能力能够达到最大絮凝剂添加量要求，设备性能稳定，搅拌强度合适。

（2配置絮凝剂时必须保证清水加药，聚丙烯酰胺粉末要缓慢均匀加到旋转的水流中，搅拌均匀，到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，才能停止搅拌。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）实现絮凝剂添加的均匀稳定，生产过程中至少使用2台絮凝剂制备装置，在一台聚丙烯酰胺溶液输送完之前，另外溶液已制备完成，使煤泥及时得到沉淀。加药不稳定，极易造成浓缩溢流超标。

（4）凝聚剂和絮凝剂配合使用时，能够更好提升絮凝效果，但是在生产中一定要先加凝聚剂，后加絮凝剂。

（5）在因为煤泥水性质变化，洗水质量恶化的情况下不可盲目加大絮凝剂的用量，絮凝剂加得太多，制备装置的制备能力难以满足，制备时间会被缩短，制备出来的絮凝剂会有凝结物或块状物，大大降低絮凝效果，增加生产成本。

（6）在选取絮凝剂加药点时，要充分考虑煤泥水絮凝过程中混合、反应两个阶段对时间和搅拌强度的要求，确保絮凝剂投入后能够与煤泥水均匀混合。

结论

在选煤厂煤泥水处理中，聚丙烯酰胺作为絮凝剂的应用技术已经非常成熟，但是影响聚丙烯酰胺絮凝效果的因素很多，涉及许多复杂的物理作用和化学反应，只有结合选煤厂生产实际，坚持研究分析，才能不断地提高絮凝剂效果。

（作者单位：临涣选煤厂）