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'露天采矿技术2013年第10期·7·胜利东二号露天矿4号煤煤泥水处理研究杨生飞，崔晓燕(内蒙古锡林浩特矿业有限公司，内蒙古锡林浩特026000)摘要：胜利东二号露天煤矿4号煤为灰分高、水分高的褐煤，泥化严重，极易自燃，煤质难以满足销售需要。通过对4号煤进行泥化分选，对产生的煤泥水进行研究，以便找出4号煤提质的方法。关键词：煤泥水；泥化；絮凝剂；沉降中图分类号：TD926．2文献标识码：B文章编号：1671—9816(20l3)10—0007—041前言化试验样品，灰分：59．46％；空气干燥基水分：21．51％。对现场的大块手捡矸石破碎缩分，用x光衍射胜利东二号露天煤矿位于内蒙古锡林浩特市胜半定量和定性分析方法分析其组成，结果如表2所示。利煤田的中部，主要开采4号、5号和6号煤。其中4表2矸石中元素组成分析结果表号煤因灰分高、发热量低销售困难，导致长期堆存并极易自燃，严重影响企业的经济效益。为此针对4号煤提出进行泥化分选提质的工程设想：以水为介质，先利用重力分选原理按密度分选，将颗粒状矸石尽快排除；再使排除颗粒状矸石后的煤炭充分解离和泥化，利用泥化分选原理．按粒度分选，煤泥水经浓缩、沉淀后分离出循环水和高灰煤泥。其中煤泥水的沉降处理是整个工艺的关键所在。2原煤及水样元素组成分析2．1水质分析·水样分析来自矿区自来水、矿区疏干水，详见表1。表I水样分析结果表水样化学元素含量／mg·L*l硬度电导率PCaMgAIFeINsKSCISiTi(CaCOD／us‘衄一自来水2636771112030001070201150401795琉干水87455503013190O2068402215103211162根据水质分析初步判断，矿区自来水和疏干水都属于中等硬度水，有利于煤泥水澄清。2．2煤和矸石样元素分析原煤样品制样方法：首先对原始煤样中+100mm从表2可以看出，煤中主要矿物包括盐类矿物颗粒进行破碎，掺人一100toni粒级中，接着筛分所有和粘土矿物，盐类矿物的溶解将提高水体总离子含一100iniIl产品，去除一13rain细颗粒，于是得到100—量和矿化度。粘土矿物中含有泥化性质极度严重的13mm粒度级产品。该样品为后续煤泥水制取和原煤泥蒙脱石，这种矿物的存在将恶化水质，从而恶化煤泥收稿日期：20l3_04_25水沉降性能以及煤泥的脱水性质。作者简介：扬生飞(1969一)，男，高级工程师，山西大同3原煤泥化试验人，大学本科学历，1994年毕业于河北煤炭建筑工程学院，现任内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司副总工程师。3．1泥化试验结果 ·8·露天采矿技术2013年第10期通过对煤样进行3rain、5min、15min、25rain、30表5矸石泥化试验结果表min的泥化试验，试验结果如表3所示。可以看出：在沉降温度lloC沉降时间：15．4minMt：12．200％粒度上，随着泥化时间的加长，+13mm的粗颗粒的含量逐渐减少，--0．045mm颗粒含量逐渐增加；中间3个粒度范围颗粒含量变化存在波动，在5min时，l3—0．5mm颗粒含量最大值，而0．5—0．25mm、0．25～0．045mm粒级在5rain时其含量为最小值。因此，说明5min左右是+13mm粗颗粒破碎的主要时间段。在灰分变化上，随着泥化时间酌延长，+13mm、看出。矸石的泥化非常严重，属于高度泥化程度。13～0．5mm粒级的灰分逐渐降低，说明部分粘土物5煤泥水自然沉降质泥化成较细颗粒脱出该粒级范围。但是，0．25一O．045mm、一0．045mm粒级灰分值也减小，这是由于图1为煤泥水的自然沉降试验规律特性曲线部分低灰煤在泥化过程破碎而掺入细颗粒中，所以图。该煤泥水的浓度不高，但因为细颗粒含量高，导导致细粒级的灰分也降低。同样5min泥化中13～致煤泥水的自然沉降时间很长，静置3h后没有明0．5mm粒级的灰分明显提高，进一步印证了5min显的上清液，因此，煤泥水的自然沉降不能满足洗水是+13mm粒级部分高灰粗颗粒破碎的主要阶段。的闭路循环需要。如果要达到煤泥水的快速澄清，在对各泥化时间泥化后的一0．045mm粒级产品进实际中必须添加入絮凝剂及凝聚剂来提高颗粒的沉行激光粒度分析，一0．045mm粒级中90％以上颗粒降速度。粒度小于23．51um，50％以上为小于6um的微细颗蒌粒。这部分颗粒将对煤泥水的处理以及煤泥产品的哥压滤将会带来很大的压力。表3煤炭泥化试验结果表鏊翻转试验各粒级产率、灰分，％时问±l3—0．5innl0．5一n25n"lraO25一OD45inin-0．O45mil1020406080l0012ol4ol60180200，minYAd)，AdYAdYAd，，Ad悬浮颗粒沉降速度v~／cm·min图l煤泥水的自然沉降试验规律特性曲线图6—0．5mm煤泥絮凝沉降试验3．2泥化后水质分析通过对煤泥水采用三段式絮凝处理药剂，具体将不同泥化时间泥化后的上清液取样，进行分为逐次间断添加凝聚剂、短链絮凝剂和长链絮凝剂，析，得到结果与自来水进行比较，数据结果如表4。3种药剂配合使用，随水质硬度的不断提高，煤泥水可以看出，随着泥化时间的增加，水质硬度值逐渐降沉降速度显著提高。由此可见，提高水质硬度可显著低，这是由于水中粘土大量吸附Ca2+、M+离子所改善该煤泥水的沉降性能。但是，由于其中含有大量致。但是，值得注意的是随泥化时间延长，水样的电导已经解离的粘土，因此总体来看沉降速度仍然较慢，率值呈逐渐增加趋势，即水中离子总量是增加的，说无法满足现场实际生产所需的速度。因此探索用新明煤中盐类矿物较多，大量发生了离子交换吸附。的絮凝剂配合钙盐方法进行试验。表4煤泥化后上清液与徐州自来水分析比较结果表大量探索试验表明，对于严重泥化的煤泥水，其浓度也是制约沉降性能的重要因素之一。考虑到实际生产中煤在系统中实际的停留时间，制取煤泥水时缩短转筒泥化时间为15min和25rain，将其产生的煤泥水进行絮凝沉降。15rain泥化后煤泥水浓度4矸石泥化试验为4O．70g，L，25min泥化后浓度为5O．56g，L。待筛矸石泥化试验的结果见表5。由试验结果可以选的絮凝剂包括FOCUSⅡ(1‰)和聚合氯化铝 露天采矿技术2013年第10期·9·(1％)。首先将硬度水平调至40德国度，然后改变絮化25rain煤泥水浓度为5O．56gL，添加FOCUSⅡ凝剂用量，测定不同絮凝剂用量条件下沉降的效果，(1‰)，浓度提高后的沉降性质见图4，要达到相同的沉降曲线如图2、图3、图4所示。沉降效果，FOCUSⅡ(1‰)的最佳添加量为18g／m3。7—0．25mm煤泥絮凝沉降试验将泥化15min产生的煤泥水湿筛，去除其中+瑙0．25mm粒级产品进行试验，添加药剂为FOCUSⅡ怄嗵(1‰)，沉降曲线如图5所示。昧O50o1000150020002500翟壁i沉降时间，8幄皿{图2泥化15min煤泥水添加FOCUSⅡ(1‰)沉降曲线昧求05叩lOOOl5oo2OOO25叩30OO沉降时间，日越谊图5泥化15min煤泥水一0．25mllnl粒级煤泥水沉降曲线嗵昧可以看出泥化15min煤泥水沉降中，FOCUSⅡ(1‰)添加量为8g,／m~可以取得明显优于其他用量的效果。同相应条件下．0．5mm粒级煤泥水沉降性质比较，药剂用量相对减少，而且沉降所用的时间明显减少。05o010o0150020002500沉降时间，s同样考虑到浓度过低，延长泥化时间至25min，图3泥化15rain煤泥水添加聚合氯化铝(1％)沉降曲线一0．25mm级煤泥水的浓度为56．28dL，试验过程中发现，单纯添加FOCUSⅡ(1‰)已经无法使其形成絮团，因此必须配合使用絮凝剂，先加一定量FOCUSⅡ(1％0)，然后先后加入2mL500万PAM(1％)和2mL1200万PAM(0．5‰)，沉降曲线如图6所示。表明枢在适当提高浓度的条件下，煤泥水的沉降性能明显变Ⅲl!昧差。要达到相同的沉降效果，必须添加更大量的药剂。8煤泥脱水问题01O0O200030004O0050OO通过对煤泥脱水试验的结果表明：由于煤泥中沉降时问，8粒度小于0．045tnrn以下的颗粒含量超过60％，且其图4泥化25min煤泥水添加FOCUSⅡ絮凝沉降曲线中粘土含量极高，所以过滤速度较慢，泥化试验中小由图2、图3可以看出，同添加传统PAM相比，于0．045mm的煤泥水样品过滤约需1h以上。滤饼手水质硬度调节法配合FOCUSⅡ或聚合氯化铝都可取感细腻、颜色发黄等特征都说明含有大量粘土矿物。得更好的沉降效果，沉降效果基本能满足现场生产需9结论要。添加FOCUSⅡ(1‰)的最佳沉降用量为10g／m，添加聚合氯化铝(1％)的最佳沉降效果用量为6000通过对4号煤矿物和元素组成性质测试及煤泥g，m3，比较两种药剂最佳用量的沉降效果，添加F0一水沉降试验，得出如下结论：CUSⅡ(1‰)时的效果明显优于聚合氯化铝(1％)。泥(下转第l2页) ·12·露天采矿技术2013年第10期保障生产，提高设备利用率；实时跟踪卡车的行驶路度，卡车调度指挥的优化程度直接影响着车辆机械线，有效防止走错路线等情况的发生；帮助管理者进部件的磨损、轮胎损耗及油耗、产量等与经济效益相行科学、合理的生产决策，使矿山企业生产管理和决关的指标，影响着整个生产过程的合理程度。通过优策水平显著提高；统计管理和共享各种生产数据，实现化卡车的运输路线，减少轮胎损耗及油耗；合理地调无纸化办公；提高矿山信息化程度，通过网络和手机短配运输资源，提高设备利用率；实时跟踪设备运行状信息，不出户而知矿山事；达到优化管理矿山生产过况，减少不必要的浪费，合理地配煤方案，保障出矿程、提高产量，节省费用、取得较高经济效益之目的。(煤)质量的稳定；完善的维检管理平台，提高应对故3．3加强生产基础管理障设备的反应速度；利用GPs预警系统实现行车安卡调系统可以通过二次开发，管理员可以对基全预警，提高安全生产水平和企业的科学管理水平，本档案数据(如设备档案、交接班时间、司机档案继而提高矿山综合生产能力和企业总体经济效益。等)、计划数据(如设备出动计划、设备保养计划、配4结语煤计划、产量计划、生产计划等)、工程位置数据等进行统一管理。系统实时监测并及时管理这些基础数鳝天矿GPS车辆智能调度管理系统可以实现据。为管理者决策提供依据。优化卡车运输，降低总运输功和采装与运输设备的例如。为加强燃油管理可以安装燃油管理系统，等待时间，节能降耗，有效提高采装与运输效率；实其是由车载终端、燃油管理软件、传感器、无线传输现电铲、卡车、钻机调度，优化生产，合理配矿，提高系统几部分组成。通过安装在加油车和设备油箱的资源利用率；及时应对生产中出现的突发事件，以实进出口流量传感器采集数据，然后将数据传给车载现及时响应生产、及时调整生产和安全生产。可以明GPS终端，由GPS终端把采集到的数据传给中心服显提高哈尔乌素露天煤矿采矿设备的生产效率，降务器生成各种需要的数据。对数据进行分析，可以较低轮胎磨损和油耗，提高企业的管理水平，能为传统准确算出吨公里燃油消耗值，然后通过报表清晰看的采矿业带来勃勃生机。继而推进露天矿自动化、信出油量的任何异常变化情况，可以有效杜绝盗油、人息化和数字化的全面进步、提高矿山的整体竞争水员怠工等不良现象，提高司机作业积极性。平，加速推进数字矿山建设的步伐。3．4实现设备运行管理参考文献：生产数据与设备运行数据在一个平台上，为管[I]神华集团准格尔能源有限责任公司哈尔乌素露天煤矿初步理提供准确、实时的分析结果，为提升生产组织水设计说明书[HI．中煤国际工程集团沈阳设计研究院，2004．平、设备操作水平、设备维护保养、综合协调能力提[2]张平安。白举文。丁瑞元．GPS在露天矿卡车调度系统中供技术上的保障。的应用[J]．中国新通信，2009，(1o)．哈尔乌素露天煤矿采用大型自卸汽车进行运输[3]习永峰，彭世济，张达贤．露天矿卡车调度模型以及应用作业，存在着运输量调控，能源消耗，车辆维修、生产[J]．中国矿业学院报，1988．质量控制等一系列实际问题。对于电铲和装载机而[4]曾云南。大型露天矿卡车GPS调度系统建设[J]．中国矿言，卡车装载量的合理程度，卡车运输路线的优化程山工程，2007，(12)．(上接第9页)1)4号煤中含有的粘土矿物包含有大量高岭石和蒙脱石，这两种粘土矿物的存在是后续煤泥水难沉降，以及煤泥难压滤回收的根源所在；2)原煤中粘土含量较高，形成的煤泥水属于典越型的难处理煤泥水；褪踏3)提高水质硬度可显著改善该煤泥水的沉降性昧能，但由于煤泥水中粘土过度膨胀剥离，因此单纯提0l0002000300040005000高水质硬度的药剂制度无法实现煤泥水快速澄清；沉降时间，s4)采用硬度调整剂+FOCUSⅡ，或硬度调整剂匿6泥化25min煤泥水一0．25n吼粒级煤泥水调高浓度+FOCUSⅡ+聚丙烯酰胺的多级絮凝药剂制度可实后沉降曲线现该煤泥水样品澄清。'