煤泥水的性质及其对选煤工艺的影响

随着采煤机械化程度的不断提高，我国选煤厂入选原煤中＜0.5mm级细粒煤的含量也逐年增多，给煤泥水处理及煤泥脱水回收增加了难度。而煤泥水处理及煤泥脱水回收是选煤厂生产的重要环节，是降低洗水浓度，实现洗水闭路循环的关键，它不仅关系到选煤厂的正常生产和发展，而且影响着选煤厂节水、回收煤炭资源，保护生态环境等经济效益和社会效益。
为此，我国广大选煤工作者不断研究，探讨煤泥水处理过程中的沉降、浓缩、澄清、过滤、压滤等固液分离的机理和实践，同时开发出一批新型、高效煤泥水处理及煤泥脱水回收设备，大大改善了选煤厂的生产条件，提高了选煤厂技术经济指标。

煤泥水的性质及其对选煤工艺的影响

在选煤工艺中，尤其在湿法选煤如重介、跳汰、槽选、浮选以及脱泥、水力分级中，都是以水作为工作介质。因而，选煤工艺是缺不了水的。
无论是作为分选介质的洗水，还是作为脱泥的喷水以及冲洗溜槽的运输水，除了补充部分随产品带走以及工作过程中自然蒸发而损失的水量外，绝大部分用水都要在经过处理后循环复用。这些在洗选流程中循环使用的工艺用水即称为循环水。
在湿法选煤中，原煤分级、脱泥、精选、脱水等作业分选成产品，其中很大一部分煤泥为产品所带走（主要为精煤所带走），但仍有不少的煤泥混在工艺用水中，这些流经选煤流程各作业，并混入煤泥的工艺用水称为煤泥水。煤泥水中的煤泥含量及其性质与很多因素有关。就内因而言，有煤和矸石的物理性质，如它们的硬度、泥化性质等，还有所含矿物杂质的性质等等；就外因而言，有井下开采和运输方法，选煤厂加工方法、流程，煤泥水水量，洗选效果等。因此，各选煤厂的煤泥水浓度、粒度组成、质量都有很大的差别。
为了有效地回收宝贵的矿物资源，消除工厂排放物对环境的污染，节约工业用水，必须对选煤厂的煤泥水进行处理。煤泥水处理的基本内容包括两部分：最大限度地从煤泥水中分离出固体物，以获得符合要求的分选介质循环——水，这一步骤称为洗水澄清和煤泥水浓缩；第二部分就是煤泥处理。煤泥处理又分为粗煤泥回收和细粒煤泥处理。在整个煤泥水处理工序中，洗水澄清、浓缩、粗煤泥回收，细煤泥浮选以及浮选尾矿处理等作业的综合，即组成煤泥水流程。煤泥水处理是选煤生产中一项极其复杂而又十分重要的工作，也是衡量选煤厂管理水平的重要标志。
煤泥水中因含有煤泥颗粒，所以它的性质和纯水不同。煤泥水的特性突出表现在两个方面。其一是煤泥水的比重。煤泥水的比重是由水和其中固体物的含量及其比重决定的，也就是说，煤泥水中固体物的比重越大，含量越多，则所形成的煤泥水的比重越大（见表9–1）。当煤泥水作为分选介质时，这种比重的改变对于分选过程自然是会产生影响的。
表9–1 煤泥水比重与其中固体物含量和比重的关系

其二是煤泥水的粘度变化。含固体物煤泥水的粘度比纯水要高。单从煤泥水的固体含量来评定它的粘度是不够的，它的粘度变化还决定于煤泥的性质和煤泥的粒度组成。所以，虽然煤泥水的固体含量对它粘度有重要影响，但同样值得关注的是这些固体颗粒之间的复杂的相互关系。
一些资料表明，按粒度的大小可将煤泥分成两类：含有粒度大于35～45微米粗粒煤泥的煤泥水，这类煤泥水的进一步处理较容易；含有粒度小于35～45微米细粒煤泥的煤泥水，这种煤泥水的性质发生变化，从而使对它的进一步处理(澄清、浓缩、浮选和过滤等)十分困难。煤泥水中小于35微米的细粒含量增加时，煤泥水的粘度大幅度增高。可见，煤泥水中固体颗粒的粒度越小，细颗粒含量越多，煤泥水的性质将发生急剧变化。
煤泥水中固体物的影响表现在粘土质和泥质物对煤泥水的污染上，煤中的这些物质在水中很易泥化，形成极小颗粒，如果颗粒表面带电荷，则形成稳定的胶态悬浮体。处于这种状态的煤泥水的粘度则大大增加了。
循环水的固体物含量高，给选煤工艺带来不良影响。
1、循环水浓度对洗选效果的影响
循环水浓度增加后，介质粘度增加，介质对沉淀物质的阻力也增加。在跳汰过程中，这就将使较细粒级煤泥的分选效率随之降低。双鸭山选煤厂的生产资料表明，当洗水浓度从35克/升增加到105克/升时，跳汰分选下限从60网目增大到40网目。某选煤厂循环水浓度从250～300克/升降到3克/升后，细粒精煤和矸石灰分变化如表9–2所示。可见，降低循环水浓度有利于降低洗选下限，改善细粒级的分选效果。一般认为，循环水的浓度以40～100克/升为宜。有人建议，含粘土质多的煤泥循环水浓度应以50克/升为宜；含粘土质少的煤泥循环水浓度以80克/升为宜，最多不能超过120克/升。应当记住，循环水浓度升高，对细粒级的分选是极为不利的。

表9–2 不同循环水浓度时细粒级的灰分

2、循环水浓度对分级、脱水工作的影响
由于介质粘度随循环水的浓度增加，所以循环水浓度增高必然使捞坑等分级效果恶化，介质粘度增加的结果是使沉淀物所受到的阻力增加，导致捞坑分级粒度变粗。双鸭山选煤厂当循环水浓度从35克/升增高到105克/升时，捞坑溢流浓度相应从62克/升增加到178克/升，致使溢流中大于40网目级的含量由0.5%增加到3%，出现了跑粗现象。同时，水介质粘度增大后，在捞坑中容易发生蓬拱现象，严重威胁安全生产，使分级效果进一步恶化，出现大量跑粗现象。
高浓度的循环水，尤其是受粘土泥质严重污染的循环水，还将严重地污染精煤，特别是对细粒精煤污染更大，也增加了精煤脱水脱泥的困难，使精煤的水分、灰分都增高。双鸭山选煤厂细精煤用离心机脱水，当循环水浓度由50克/升上升到109克/升时，精煤水分由8.5%上升到10.5%，可见其影响之大。
3、循环水浓度增加给选煤工艺带来的严重后果
由于循环水增高能使跳汰分选下限变粗，精煤污染增加，澄清浓缩、分级设备发生跑粗现象，这将给选煤工艺带来严重后果。
（1）跳汰分选下限变大，也就是提高了浮选的粒度上限。这样，除了增加煤泥水系统的负荷之外，给浮选本身也带来许多困难，增加了费用。而且未经分选的粗煤泥混入精煤后，使精煤灰分增高。
（2）由于部分未能分选的粗煤泥和细粒泥质的污染，使得脱泥作业成为必不可少的工序。为了抵消由于煤泥污染而发生精煤灰分的增加，在跳汰操作中必然会降低分选比重，这样就增加了轻比重物在中煤、矸石中的损失，降低了精煤的回收率。
(3)由于循环水浓度大，造成澄清、分级、浓缩设备的分级不良，捞坑、角锥沉淀池的溢流进入大面积浓缩机后，只有粗的和较粗的煤粒沉淀较快，细粒很难沉，这就丧失了对煤泥水中细颗粒的处理机会，这部分细粒在系统中形成恶性循环。粗粒含量多的煤泥水在浓缩机中常发生压耙子、堵管道故障；在过滤机中不上煤饼；在浮选中将发生尾煤跑粗，增加尾煤损失。可见，跑粗对煤泥水系统工作的干扰是很严重的。
综上所述，煤泥水的性质与选煤厂技术经济指标关系密切，只有抓好煤泥水处理才能保证选煤厂获得较好的技术经济指标。