煤泥水綜合利用研究概述

王海濤

摘 要：總結(jié)分析了國(guó)內(nèi)外煤泥水研究的現(xiàn)狀，對(duì)國(guó)內(nèi)煤泥水處理存在的問題進(jìn)行了討論，提出了目前國(guó)內(nèi)解決煤泥水問題的方向和重點(diǎn)是拓展高濃度煤泥水處理技術(shù)、加快對(duì)煤泥水處理設(shè)備的研發(fā)以及對(duì)現(xiàn)有煤泥水處理設(shè)備進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)從而提高煤泥水處理能力和效率。

關(guān)鍵詞：煤泥水 選煤 設(shè)備

一、煤泥水研究背景

煤泥水是濕法選煤所產(chǎn)生的工業(yè)尾水，其中含有大量的煤泥顆粒，是煤礦的主要污染源之一。我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消耗的大國(guó)，煤炭作為第一能源，在一次能源消耗的結(jié)構(gòu)中占76%。雖然我國(guó)原煤入選率比較低，僅為38%，目前全國(guó)每年選煤用水量約8.4 億 m3，占全國(guó)工業(yè)用水量的0.74%。雖然近幾年大多數(shù)選煤廠裝備了一些水處理設(shè)備，煤泥水的閉路循環(huán)率達(dá)到了86.63%，但由于技術(shù)、資金等方面的原因，每年仍有約4000萬m3的煤泥水排放，約占全國(guó)工業(yè)廢水的0.1%左右。煤泥水的外排，嚴(yán)重污染了煤礦周圍地區(qū)的環(huán)境。據(jù)調(diào)查，我國(guó) 532 條河流中，有 82%受到污染，其中30條500km以上的河流中有18條受到煤泥水的污染[1]。煤礦煤泥水的直接排放，不僅嚴(yán)重地污染了周圍的環(huán)境，而且還會(huì)造成大量煤泥的流失。煤泥水經(jīng)適當(dāng)處理后回用于洗煤，不僅解決了環(huán)境污染問題，而且還會(huì)為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，其中包括回收煤泥所得、節(jié)省洗煤用水的水費(fèi)和免交的排污費(fèi)。我國(guó)是水資源僵乏的國(guó)家，人均水占有水資源量近 2260m3，僅為世界人均水占有水資源量的1/3左右[2]。由此可見，煤泥水已成為煤炭工業(yè)的主要污染源和煤炭損失源之一。煤泥水的處理與回用不僅對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義，同時(shí)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

二、煤泥水處理現(xiàn)狀

煤泥水治理的目標(biāo)就是泥水分離，即不僅要得到清潔的水，而且還要得到含水率低、易于脫水的煤泥。多年來，世界各國(guó)環(huán)保專家始終將煤泥水的處理與回用做為礦山廢水處理的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行專項(xiàng)研究。

1.國(guó)外煤泥水處理現(xiàn)狀

目前，世界上一些產(chǎn)煤大國(guó)如俄羅斯、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、烏克蘭、南非、波蘭等基本上實(shí)現(xiàn)了煤泥水的零排放，分離出來的煤泥也得到了有效的利用。這些國(guó)家的原煤煤質(zhì)總體較好，分選方法先進(jìn)，選煤設(shè)備性能可靠，產(chǎn)生的煤泥水適當(dāng)處理后即能滿足回用洗煤的要求。采用的處理基本工藝是：煤泥分選—尾礦濃縮—壓濾。煤泥分選設(shè)備性能的優(yōu)劣直接影響煤泥水的性質(zhì)及處理的難易程度。近幾年，世界各國(guó)非常重視高效煤泥分選設(shè)備的研制與開發(fā)。美國(guó) Yang D C研制開發(fā)揚(yáng)氏填充式跳汰機(jī)，能夠有效分選小于 25μm微細(xì)顆粒，并具有較好的脫硫降灰的功能[3]。澳大利亞研制的 Kelsey 離心跳汰機(jī)可分選 0.063～0.038mm 的煤泥。美國(guó)研制的 Falcon 離心分選機(jī)，工作時(shí)產(chǎn)生的離心力為 300g，可有效分選 0.6～0.043mm的煤泥。澳大利亞研制的干擾床層分選機(jī)（TBS）利用干擾床層實(shí)現(xiàn)按密度分層，分選最佳粒度范圍為 0.25mm[3]。重介質(zhì)旋流器自上世紀(jì) 40 年代問世以來，經(jīng)不斷改進(jìn)與發(fā)展，其基本結(jié)構(gòu)形式和性能發(fā)生了很大變化，除傳統(tǒng)型旋流器外，目前還出現(xiàn)了平底型和切線排料型旋流器等。研究表明，切線排料的平底型旋流器的入料量和底流排量比傳統(tǒng)型旋流器分別高 21%和75%[4]。圓筒形重介旋流器在近 20 年里得到了較大的發(fā)展，出現(xiàn)了有壓入料的渦賽爾旋流器和無壓給料的戴納型重介旋流器（D. W .P）。澳大利亞 JK 礦業(yè)中心研制成功的 JKDMC 新型結(jié)構(gòu)重介質(zhì)旋流器，采用超細(xì)磁鐵礦介質(zhì)（小于 90μm）分選煤泥，對(duì) 1～0.125mm 或 0.5～0.125mm 粒級(jí)取得了較好的分選效果[5]。Custom 煤炭總公司的初步實(shí)驗(yàn)表明，采用微細(xì)磁鐵礦粉重介質(zhì)旋流器工藝可以有效地處理 0.105～0.025mm 級(jí)粉煤，但介質(zhì)回收問題尚未根本解決。南非的研究人員提出，分選小于0.075mm的粉煤，介質(zhì)的粒度組成中小于 0.01 mm的含量必須大于50%才能取得良好的分選結(jié)果[3]。

煤泥濃縮目前國(guó)外常采用的設(shè)備有耙式濃縮機(jī)、深錐濃縮機(jī)、煤泥沉淀池等。耙式濃縮機(jī)用于煤泥水或浮選尾煤水的濃縮及澄清。深錐濃縮機(jī)用于處理各種煤泥水（特別是浮選尾煤）以得到高濃度的沉淀及潔凈的溢流。煤泥沉淀池主要用于回收煤泥或浮選尾煤以及澄清濾液和離心等。煤泥沉淀池包括分段沉淀池、通用煤泥沉淀池和尾礦場(chǎng)。耙式濃縮機(jī)在國(guó)外使用較多，不僅處理能力大，而且溢流水質(zhì)也好。例如在澳大利亞南Walker Greek煤礦，原煤處理量為600t/h的重介質(zhì)選煤廠（入料范圍 60～0mm ），僅設(shè)一臺(tái) 14m直徑的耙式濃縮機(jī)，即可以處理全廠1140m3/h的尾礦，并實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。多數(shù)煤泥濃縮需要投加凝聚藥劑， 強(qiáng)化煤泥的沉淀與濃縮。 投加的凝聚藥劑主要有鋁鹽、鐵鹽混凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑， 如非離子型的聚丙烯酞胺等。Schroeder 等人早在 1984年就詳細(xì)地研究了細(xì)粒級(jí)煤泥水的膠體穩(wěn)定性和鋁鹽混凝劑對(duì)煤泥水的脫穩(wěn)凝聚作用[1]由于入選的原煤性質(zhì)較好，分選后的煤泥水處理難度不是很大，而且國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家煤泥水的處理系統(tǒng)都比較完善，因此，煤泥水得到了有效的處理，基本實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)。

二、國(guó)內(nèi)煤泥水處理現(xiàn)狀

我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，雖然原煤入選率低于世界平均水平，但原煤入選量和入選率還是有很大程度的地提高。煤泥水的處理與回用與原來相比也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，煤泥水的閉路循環(huán)率有了很大的提高。表1為我國(guó)選煤廠煤泥水閉路循環(huán)率。

表1 我國(guó)選煤廠煤泥水閉路循環(huán)率

雖然目前我國(guó)只有13.37%的煤泥水沒有實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，但全國(guó)每年仍要排放大量的煤泥水。并且隨著原煤入選率的提高，煤泥水的排放量還要增加。

1.煤泥水沒有完全循環(huán)的主要原因有以下兩個(gè)個(gè)方面；

1.1我國(guó)有相當(dāng)一部分原煤遇水易于泥化，產(chǎn)生的煤泥水濃度高，處理難度大。雖然選煤廠設(shè)有煤泥水處理系統(tǒng)，但處理效果不理想，沒有達(dá)到回用洗煤的要求，因此，只能直接排放。

1.2 一些小型選煤廠的煤泥水處理工藝不完善。 煤泥水處理系統(tǒng)投資和生產(chǎn)費(fèi)用大，直接經(jīng)濟(jì)效益低，因此，一些小型選煤廠僅采用重力濃縮或重力沉淀等簡(jiǎn)單工藝處理煤泥水，處理水質(zhì)難以得到保證。

煤泥水處理的目的是通過濃縮（沉淀或氣?。獕簽V工藝分離出符合排放標(biāo)準(zhǔn)或回用洗煤標(biāo)準(zhǔn)的清水，實(shí)現(xiàn)煤泥水的閉路循環(huán)。

2.我國(guó)在煤泥水濃縮（沉淀或氣?。┓矫娌捎玫姆椒ㄖ饕校?/p>

2.1混凝沉淀投加絮凝劑和混凝劑處理煤泥水是我國(guó)常用的一種處理方法，所采用的藥劑主要有以下幾種。

2.1.1機(jī)高分子絮凝劑。常用的有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酞胺或其衍生物的高聚物或共聚物，具體可分為非離子型、陰離子型和陽(yáng)離子型。

2.1.2無機(jī)鹽類混凝劑。常用的無機(jī)鹽類混凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等。

2.1.3無機(jī)高分子絮凝劑。在煤泥水處理中采用的無機(jī)高分子絮凝劑主要有聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚硅硫酸鹽、聚合氯化鋁鐵等。

2.2重力濃縮沉淀。重力濃縮沉淀是煤泥水處理常用的一種方法，常用設(shè)備主要有耙式濃縮機(jī)、深錐濃縮機(jī)、旋流器、沉淀池、高頻振動(dòng)篩和高效濃縮機(jī)等。其中，深錐濃縮機(jī)效率較高是一般濃縮機(jī)的四倍以上。

2.3其它方法。如結(jié)團(tuán)絮凝工藝

近些年來，我國(guó)煤泥水的處理與利用問題受到了廣泛的重視，煤泥水閉路循環(huán)率在近 10 年內(nèi)有了大幅度的提高，煤泥水處理技術(shù)的研究工作也取得了較好的成績(jī)。但是目前我國(guó)每年仍有相當(dāng)數(shù)量的煤泥水沒有實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，而在己經(jīng)實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)的煤泥水中也有一部分沒有達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，使選煤設(shè)備和煤泥水處理設(shè)備的運(yùn)行受到影響。由于我國(guó)有相當(dāng)一部分原煤遇水容易泥化，產(chǎn)生的煤泥水自然沉淀困難，加之我國(guó)的選煤設(shè)備性能、煤泥水處理設(shè)備的性能還沒有達(dá)到國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，因此，我國(guó)煤泥水處理的難度較大。

三、我國(guó)煤泥水處理存在的主要問題和研究重點(diǎn)

我國(guó)煤泥水處理與先進(jìn)國(guó)家相比還存在較大的差距，以下是存在的主要問題：

1.酸性高泥化煤泥水的處理還沒有一個(gè)成熟的技術(shù)，處理效果沒有保證，煤泥水不能實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。

2.煤泥分選設(shè)備的性能還有待改善，產(chǎn)生的煤泥水處理難度較大

3.沉淀濃縮設(shè)備的處理效果還不理想，處理效率還有待提高

因此針對(duì)出現(xiàn)的問題，我國(guó)煤泥水的研究重點(diǎn)主要是在于研究高泥化和高濃度煤泥水處理技術(shù)以及如何提高現(xiàn)有設(shè)備的煤泥水處理效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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