聚丙烯酰胺在选煤厂中的应用

    针对煤泥水特点，介绍了聚丙烯酰胺的作用机理、水溶液的配制和在东曲选煤厂煤泥水处理系统中的应用。

    东曲选煤厂原设计能力为400万t。其生产工艺主要采用跳汰粗选、重介旋流器精选、煤泥浮选、尾煤浓缩和压滤回收流程。目前，该矿煤质较好的2#煤基本采完，今后一段时间洗选的主要足难洗的2#煤、易泥化的4#煤、8#煤。为更好回收煤泥水中的细颗粒，保障合格洗水在系统中循环使用，该厂用添加的聚丙烯酰胺絮凝剂进行煤泥水处理。

    1絮凝剂作用机理与水溶液的配制

    聚丙烯酰胺简称PAM，为线型高分子聚合物，无毐、无腐蚀性，易溶于水，其水溶液与煤泥水混合后，其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。

    其分子量约为1800万。按照国标GB/T18712—2002《选煤用絮凝剂性能试验方法》要求，计算出配制后聚丙烯酰胺溶液浓度0.05%所需清水量和聚丙烯酰胺量，先往搅拌筒内注人清水，启动搅拌器，缓缓倒人聚丙烯酰胺胶体，使其搅拌均匀；待聚丙烯酰胺颗粒全部溶解，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时停止搅拌，则溶液配制完成。配制过程中，不要过度搅拌以免引起其分子降解。

    2聚丙烯酰胺水溶液的添加

    聚丙烯酰胺水溶液在何处，以及如何添加，对絮凝效果影响很大。原来的添加方式是：聚丙烯酰胺先加人搅拌桶，再进入尾煤一次浓缩机(807)，耗药量大，效果不明显，见图1。后经过改进，形成一套加药装置：生产时，打开出料管阀门到一定开度，把聚丙烯酰胺溶液注人煤泥水(813浓缩池)中，见图2。加药点设在煤泥水有局部混流处（煤泥水入料槽中），有助于煤泥水颗粒形成絮团。为保障加药均匀稳定，使煤泥及时沉淀，生产过程中至少用2台药剂搅拌筒，在一台聚丙烯酰胺溶液注完之前，另一筒溶液己制备完成，以保持添加的连续性。加药不稳定，极易造成浓缩溢流超标。加药时，应注意观察浓缩池中煤泥水沉淀情况，否则会出现压耙现象。

    3絮凝效果的影响因素

    3.1聚丙烯酰胺用量

    对于处理煤泥水，添加适当的量才能有效发挥絮凝作用。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，浓缩底流浓度在500g/L，即可满足压滤生产；用量过多，浓缩底流浓度有时高达700g/L以上，并且底流中聚丙烯酰胺含虽增加，对底流运输及压滤生产不利：压滤卸煤饼时煤饼不易脱落，增加了人员劳动强度，降低工效；同时也造成了药剂浪费，使生产成本增加。经过多年实践，东曲选煤厂絮凝剂的用量随浓度变化情况见表I。

    3.2煤泥水浓度

东曲洗煤厂絮凝剂的用量随浓度变化

    各选煤厂对进人浓缩机的煤泥水浓度有不同工艺要求。为降低煤泥水处理压力，提高洗煤生产能力，应对进人浓缩机的煤泥水浓度进行控制，即控制煤泥水入料浓度在70g/L以下。这样，可使絮凝效果达到较理想状态，加快煤泥沉淀速度。当然，煤泥水浓度越低，越对絮凝作用有利；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，压滤成饼时间长。试验证明，当洗水浓度达到60g/L时，聚丙烯酰胺耗量高达正常情况下的2-3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，对絮凝效果起关键作用。

    3.3煤泥水温度

    观察发现，煤泥水的温度变化对絮凝效果也有一定影响。当温度较高时，煤泥絮凝效果较好，沉淀速度较快；温度较低时，絮凝效果较差，煤泥沉淀速度较快。此类现象在夏季与冬季时较明显。每年春节前后，东曲选煤厂煤泥水浓度都有升高趋势，给洗煤生产带来困难。所以，实际生产中，要提高煤泥水的温度非常困难。为保障煤泥水及时得到处理，温度较低时，特别是在冬季，可适当提高聚丙烯酰胺水溶液的浓度。

    3.4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。由于开采煤层和井下条件变化，入洗煤性质不是很稳定，有时差别非常大。当入洗原煤灰分较低时，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酰胺的用量，当入洗原煤灰分较高时，絮凝效果变差，絮团沉淀速度减慢，而且也显得较疏松，对煤泥水处理不利，需增加聚丙烯酰胺用量，因此，及时掌握入洗原煤灰分高低，调整聚丙烯酰胺用量，对煤泥絮凝效果作用明显。入洗煤粒变小时，虽然进人浓缩池中煤泥水的浓度没有提高，但细粒煤泥的比例增加，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。

    4与其他药剂配合使用

    该厂生产过程中，由于受井下毛煤和地质条件影响，入洗原煤，特别是4#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，严重阻碍煤泥的聚凝沉降。仅凭聚丙烯酰胺作用，难以达到煤泥快速沉降目的。东曲选煤厂采用添加氯化铝的方法以配合使用。其用量为每人洗1t煤消耗0.1-0.12kg氯化铝，与聚丙烯酰胺水溶液分开添加，在添加前用清水稀释，得了明显效果，基本上消除了细泥及煤泥水硬度影响。