礦井水處理與選煤廠洗水閉路循環(huán)的統(tǒng)籌管理

蔡中見 宋兆立 滿 峰

(棗礦集團田陳煤礦，山東 滕州 277523)

1 礦井概述

田陳煤礦選煤廠洗水自成閉路循環(huán)，補充水量為凈化處理過的礦井水。礦井水處理系統(tǒng)中產生的煤泥輸送到選煤廠，與選煤廠尾煤泥統(tǒng)一回收，回收煤泥所產生的水補充到選煤廠循環(huán)水池，做為選煤洗水閉路循環(huán)中的補加水，多余的水再輸送到礦井水處理系統(tǒng)。但是，由于選煤廠處理煤泥水所用藥劑和礦井水處理系統(tǒng)所用藥劑種類不同，導致水的硬度不同，影響水處理的效率和效果。

2 水處理系統(tǒng)的運行模式

2.1 選煤廠煤泥水處理流程

選煤廠尾煤泥水直接排放到一段濃縮池，在通往一段濃縮池的煤泥水管道中加入絮凝劑聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺在管道中與煤泥水混合均勻，在一段濃縮池中完成與煤泥顆粒的絮凝沉降。一段濃縮池底流進入沉降離心機，所產生的離心液和一段濃縮池溢流水進入二段濃縮池。二段濃縮池根據煤泥水濃度決定是否繼續(xù)添加絮凝劑，其底流進壓濾機，壓濾機的濾液水和二段濃縮池溢流水進入循環(huán)水池。一般情況下，二段濃縮池的溢流水基本為清水，煤泥含量接近0。隨著入洗原煤煤質越來越差，原煤泥化程度嚴重時，大量粘土物質的微細顆粒進入煤泥水系統(tǒng)，導致煤泥水沉降困難。因此，根據煤泥水水質情況，適時向濃縮池中加入凝聚劑MgCl2，增大水的硬度，促使煤泥微細粒的凝聚沉降，保證二段濃縮池溢流水為清水。此外，當濃縮池出現事故時，需要將濃縮池中的煤泥排放到事故沉淀池，同時，廠房及廠區(qū)的衛(wèi)生用水及沖洗水等進入集中水倉，集中水倉的污水統(tǒng)一排放到事故沉淀池，事故沉淀池中的煤泥水經過添加絮凝劑（聚丙烯酰胺）和長時間靜置后，溢流清水送入循環(huán)水池。如圖1所示。

圖1 選煤廠煤泥水處理流程圖

2.2 礦井水處理流程

圖2 礦井水處理流程圖

礦井水處理采用鋼砼結構的澄清池和濾池相結合的工藝來凈化處理礦井水。礦井水由井下排水泵提升到地面，經礦井水排水管溝自流井進入預沉調節(jié)池，部分煤泥在調節(jié)池中得以沉淀，經水量水質調節(jié)后進入吸水管，經提升泵提升進入澄清池，泵前投加混凝劑，泵后投加絮凝劑，經混凝反應、沉淀、澄清后，出水入濾池，過濾后濁度≤3度。再消毒后自流入清水池，作為全礦工業(yè)用水。澄清池內煤泥水通過自動排泥系統(tǒng)排至煤泥水池，再由煤泥水泵輸送到選煤廠與煤泥水一起處理。流程圖如圖2所示。

礦井水處理系統(tǒng)主要處理井下礦井水，得到的清水做為全礦工業(yè)用水。礦井水處理系統(tǒng)所用絮凝劑也是聚丙烯酰胺，凝聚劑是AlCl3。由于在礦井水處理系統(tǒng)中，凝聚劑（AlCl3）用量較大，增大了礦井水的水質硬度，消除了微細粒表面的負電荷，有利于水中微細顆粒的凝聚，使其易于沉降，得到了較高質量的清水，滿足全礦工業(yè)用水的要求。

3 煤泥水的統(tǒng)籌處理

選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)與礦井水處理系統(tǒng)在煤泥水處理上相互影響和制約，主要表現在：

（1）兩系統(tǒng)所用凝聚劑種類和用量不同，導致水的硬度不同，選煤廠煤泥水水質硬度低，礦井水水質硬度大。當選煤廠將多余的水輸送到礦井水處理系統(tǒng)時，降低了礦井水處理系統(tǒng)中水的硬度，加大了水處理的難度。

（2）煤泥水的調配。礦井水處理系統(tǒng)煤泥量不固定，輸送到選煤廠事故沉淀池的尾煤泥水時多時少。事故沉淀池容量有限，處理煤泥水量過大時，不能保證進入洗水閉路循環(huán)系統(tǒng)的溢流水為清水，進而影響精煤指標。

鑒于以上原因，需要采取必要措施對兩系統(tǒng)的煤泥水進行統(tǒng)籌管理與處理，主要措施有：

（1）統(tǒng)一兩水處理系統(tǒng)所用凝聚劑的種類。選煤廠煤泥水所用凝聚劑（MgCl2）和礦井水所用凝聚劑（AlCl3）都為無機電解質，無機電解質電離出來的離子的價態(tài)越高，所起凝聚作用越強[1]，所以統(tǒng)一凝聚劑為AlCl3。

（2）正確使用凝聚劑（AlCl3）。由于煤泥水中的微細顆粒表面常帶有剩余電荷，因此，這些細小顆粒表面上存在電位差，在自然pH值時，多數顆粒帶負電。為了消除電位差使顆粒處于電中性狀態(tài)，顆粒表面在靜電力的作用下吸附了一定數量的反號離子，形成雙電層[2]。如此，單個顆粒保持電中性，但是顆粒與顆粒之間因帶有同種電荷，相互靠近時它們之間產生斥力，正是由于這種斥力作用才使得煤泥水中固體顆粒保持相對穩(wěn)定狀態(tài)而很難自然沉降。這種分散狀態(tài)是由于固體顆粒表面所帶電荷引起的，所以往煤泥水中加入凝聚劑，通過凝聚劑電離出的正電離子中和固體表面的負電荷，壓縮雙電層，減小斥力，促進顆粒凝聚，這就是凝聚過程[3]。由于顆粒所荷電荷量一定，所以對添加凝聚劑的量有嚴格要求，凝聚劑電離出的陽離子電荷量與顆粒表面所荷負電荷量相互抵消時效果最好，所以要嚴格控制凝聚劑用量，防止凝聚劑用量過多或過少。

絮凝劑和凝聚劑對煤泥沉降的機理不同，凝聚劑主要是通過改變顆粒表面的電荷性質來實現凝聚作用。絮凝劑主要是通過網捕橋連作用吸附固體顆粒[4]。凝聚劑和絮凝劑在煤泥水沉降中各有優(yōu)缺點，聯合使用不僅節(jié)約成本，且能進一步提高煤泥水的澄清效果[5]。煤泥顆粒的混凝沉降過程如圖3所示。

（3）合理調配，統(tǒng)籌處理。兩水處理系統(tǒng)應保持及時、密切溝通，盡量做到調水提前報備。由于事故沉淀池的加藥系統(tǒng)中只有絮凝劑聚丙烯酰胺，所以礦井水處理系統(tǒng)往事故沉淀池調煤泥水時需要進行預處理，保證事故沉淀池中的煤泥水能及時有效地沉降，保證其溢流水為清水，防止溢流水進入選煤洗水閉路循環(huán)后影響精煤指標。

圖3 混凝過程

4 結語

選煤廠能否實現洗水閉路循環(huán)關系到選煤工藝系統(tǒng)能否正常運行，做好煤泥水的統(tǒng)籌處理與調配工作，對穩(wěn)定選煤系統(tǒng)各項產品指標具有重要意義。因此，選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)與礦井水處理系統(tǒng)相互配合，優(yōu)勢互補，統(tǒng)籌安排，合理規(guī)劃布局水資源的處理、調配、利用，為穩(wěn)定選煤廠精煤指標，提高煤泥回收率，增加全礦經濟效益做出了突出貢獻。