煤炭洗選過程中存在的環(huán)境問題及污染防治措施

王慶華

（山東省棗莊市滕州市張汪鎮(zhèn)田陳煤礦選煤廠 山東棗莊 277523）

洗煤是煤炭深加工的重要方法。直接從礦山開采出來的原煤，由于質(zhì)量不同、賦存條件不同，雜質(zhì)較多，洗煤是為了去除原煤雜質(zhì)或分離優(yōu)質(zhì)煤。洗選后的成品煤通常稱為精煤，一般灰分低、硫含量低、熱值高。只有大力推進(jìn)煤炭洗選加工，才能提高煤炭質(zhì)量，實現(xiàn)煤種分開，確保減少環(huán)境污染、充分利用資源、提高運輸效率的綜合效益。通過洗煤工藝，可以提高煤炭質(zhì)量，提高煤炭使用率，減少使用原煤對環(huán)境的污染，降低煤炭運輸成本，使得節(jié)能減排的目標(biāo)得以實現(xiàn)。

1 煤炭洗選原理

煤炭洗選其實就是通過一些專業(yè)性的清洗手段去除掉除煤本身以外的其他雜質(zhì)，尤其是里面摻雜的多樣物理成分和化學(xué)成分［2］，采用最先進(jìn)的技術(shù)，使得各種成分在互相組合、互相反應(yīng)的情況下發(fā)揮不同的效果。選煤方法主要通過煤的種類分為兩大類：一類是濕法選煤，主要是通過空氣進(jìn)行選煤；另一類是干法選煤，主要是在水、重液或懸浮液中進(jìn)行的選煤方法。常用的方法有以下幾種。

1.1 物理選煤

由于煤炭剛剛開采出來時含有多種元素，尤其是重金屬含量較高，如果不及時進(jìn)行處理的話，會帶來巨大的環(huán)境污染。因此，我國對洗煤需求非常大，有很多企業(yè)成立洗煤廠，賺取資金。物理洗煤是最簡單的一種技術(shù)，也是最常用的，因為開采出來的煤炭都會有物理成分，所以它也是最必要的。物理選煤主要有三大種常用方法。

（1）重介質(zhì)法。這類方法重點是通過使用懸浮液使得煤炭中的雜質(zhì)從煤炭身上分離，并使煤炭懸浮起來，雜質(zhì)逐漸下落，這樣可以通過輕重介質(zhì)的不同進(jìn)行煤炭的提純。

（2）浮選法［3］。這種方法主要是通過水溶液將雜質(zhì)和煤進(jìn)行區(qū)分，讓那些質(zhì)量小、比較輕的雜質(zhì)通過水的沖擊可以漂浮在煤炭的上層。這種方法比較適用于直徑在0.5mm以下的細(xì)粒的煤炭的分選。

（3）跳汰法。這種方法主要借用水的動力進(jìn)行分選，同時，由于物質(zhì)的物理性質(zhì)的不同，它們在水中產(chǎn)生的波動方向也不同，從而向南北運動，實現(xiàn)雜質(zhì)和煤炭的分離。

因此，物理方法最重要的是考慮到了煤炭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物理雜質(zhì)的緊密性、磁性等特點，大多數(shù)采用溶液形式借助浮力和運動方向等將其分離。

1.2 化學(xué)選煤

因為物理洗煤只能通過最簡單的方式去除掉表面的一些雜質(zhì)，但煤炭內(nèi)部還涉及更多化學(xué)成分，并不能通過這種簡單的方式去除掉，這就需要化學(xué)選煤方法的介入。通過分析和研究煤炭內(nèi)部含有的化學(xué)成分，并尋找成分與其他化學(xué)元素之間的關(guān)系，通過反應(yīng)狀況或其他形式進(jìn)行化學(xué)清洗，從而提取出煤的整體成分，做到全面清洗。這種方法其實主要是對煤炭內(nèi)部磷和硫物質(zhì)的清洗［4］。因為這些元素影響煤的燃燒功效，所以煤礦企業(yè)一般會選取相應(yīng)的煤脫硫設(shè)備等，從而達(dá)到90%以上的功效。

當(dāng)然，有些選煤方式并不是純物理模式也不是純化學(xué)模式，而是將兩者有機(jī)結(jié)合，通過兩種方法互相作用、互相影響，再加上成套體系的可行性方案的指導(dǎo)，利于快速有效地選煤。

1.3 微生物選煤

在我國煤炭工業(yè)選煤方式中，以物理選煤和化學(xué)選煤為主。而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，微生物選煤技術(shù)也逐步得到關(guān)注和重視，不斷擴(kuò)大它在選煤上的作用和影響。選煤其實主要就是為了脫硫，因為硫元素存在于煤炭之中，如果煤炭燃燒，會釋放出一氧化硫、二氧化硫等有毒氣體，從而影響空氣質(zhì)量，帶來巨大的環(huán)境污染［5］。而一般情況下，煤中的硫主要是以黃鐵礦形式存在，所以微生物選煤方法重點就是研究和分析黃鐵礦的構(gòu)成形式，最終做到黃鐵礦的微生物溶解。但是，黃鐵礦自身比較堅硬，用硫桿菌類微生物去溶解它并不是特別容易，也不夠徹底，所以，就需要投入更多的時間使其浸泡從而達(dá)到分離。這樣，如果工作量大的話，可能會延誤更長時間并且提高工作成本，因此，要采用更加快速的微生物選煤方法。這種方法就是在溶解液中加強泡沫浮選，通過泡沫浮選將黃鐵礦表面的物質(zhì)分離，然后再用游團(tuán)聚法使其內(nèi)部的黃鐵礦成分從煤炭內(nèi)部浮出。還可使用硫酸鹽等多種形式進(jìn)行微生物脫硫，所以，這種方法一定要遵循科學(xué)的原理，才能取得有效的成果。

2 煤炭洗選存在的問題

2.1 煤炭洗選加工設(shè)備的問題

目前，在世界范圍內(nèi)，我國煤炭洗選加工技術(shù)處于很高的水平。此外，煤炭洗選加工技術(shù)在全國煤炭加工廠中得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)分析，這些先進(jìn)技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用不僅可以提高煤炭洗選加工效率，還可以進(jìn)一步加強選煤廠的整體水平，有效提高建設(shè)成本。但與國外一些發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)生產(chǎn)水平落后，長期以來受到設(shè)備生產(chǎn)材料的限制，導(dǎo)致很多洗煤加工設(shè)備無法滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和研究［1］。對此，我國很多煤炭加工廠在發(fā)展期內(nèi)只能依靠進(jìn)口設(shè)備來維持業(yè)績。例如，謝溝煤礦的主要洗選設(shè)備是從美國、德國和澳大利亞進(jìn)口的。雖然采用國外先進(jìn)設(shè)備可以在一定程度上促進(jìn)選煤行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，但要實現(xiàn)選煤行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，還需要加大對選煤設(shè)備的投入，確保治本，提升選煤行業(yè)發(fā)展效果。

2.2 環(huán)境污染嚴(yán)重

在煤炭洗選過程中，因為該類企業(yè)有大量原料煤的輸入和產(chǎn)品煤的輸出，原料和產(chǎn)品的儲存、運輸與裝卸，以及產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中篩分、破碎、分選作業(yè)會產(chǎn)生大量的煤粉塵，對周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。一方面，產(chǎn)生了大量的固體廢棄物，主要是選煤過程中產(chǎn)生的煤矸石，這些廢棄物堆放在露天場地上；另一方面，產(chǎn)生了大量的固體顆粒物飄浮在空氣中，造成了嚴(yán)重的空氣污染，這些顆粒物主要來源于矸石表面煤炭的氧化［6］。

此外，在長期氧化和雨水作用下，矸石表面的有毒有害物質(zhì)會流入到地下水中，造成地下水污染。目前，有關(guān)部門在對很多礦區(qū)附近的地下水進(jìn)行檢測時發(fā)現(xiàn)，地下水中重金屬和硫化物嚴(yán)重超標(biāo)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是，在洗選煤炭時不能徹底地剝離矸石表面的煤炭。

2.3 對外交接不足，工藝技術(shù)缺乏

煤炭清選是一項復(fù)雜而又成本高的工藝過程，因此，很多煤炭企業(yè)都會得到政策的支持及政府各方面的財政補貼。但是，盡管有社會資源的支持，我國煤炭還主要是以自產(chǎn)、自營、自銷為主，很少能夠與國外煤炭企業(yè)進(jìn)行合作和商業(yè)往來，所以很少能夠?qū)W到一些優(yōu)質(zhì)的清選技術(shù)，并且也易于滿足自身的技術(shù)要求。減少了市場競爭的壓力，就容易讓企業(yè)留在原地，停滯不前，缺少創(chuàng)新和更新的動力，這樣就很難保證煤炭質(zhì)量的一步步提高。而且，我國政策和市場并沒有完全建設(shè)選煤的整套體系，這項工作還是有開采的企業(yè)交由外在小型企業(yè)承包，整體經(jīng)營形式比較零散，沒有一定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且也缺乏有效的監(jiān)督。并且，在某些程度上，將洗煤的過程與分選的過程融為一體，缺少意識上的區(qū)分和技術(shù)上的分離。因此，在選煤這項工藝技術(shù)上還有很大的發(fā)展空間，需要我國企業(yè)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上繼續(xù)研發(fā)新的，能夠自覺向國際上先進(jìn)的選煤工藝學(xué)習(xí)，能夠通過歐美技術(shù)交流系統(tǒng)來進(jìn)一步把控選煤工藝。

3 針對煤炭洗選環(huán)節(jié)造成環(huán)境污染的防治措施

3.1 加大對煤粉塵過程的監(jiān)控和管理

因為許多企業(yè)有原煤儲物場和臨時的煤炭儲物場，而在進(jìn)行真正煤炭燃燒時，初步煤炭清選沒有做到位的話，就會使表面的粉塵四處飛揚，從而對周邊環(huán)境帶來巨大的污染。為了防止這種污染的發(fā)生和擴(kuò)散，需要從源頭阻止煤粉塵暴露在空氣中，那么，就需要加強對原煤場和煤炭儲物廠的封閉式建設(shè)，通過建設(shè)全封閉式煤倉，可以從源頭杜絕粉塵飛散。其次，還要根據(jù)粉塵的類型建設(shè)防塵網(wǎng)等多種設(shè)施，例如，山東就出臺了《山東省揚塵污染防治管理辦法》（山東省人民政府令第248號），在這個規(guī)定中，強調(diào)了因煤粉塵造成污染負(fù)責(zé)的煤場主責(zé)任，要求責(zé)任主體進(jìn)行多項隱患設(shè)施的建設(shè)和處理，并且通過建設(shè)揚塵污染防治責(zé)任制，加大了對環(huán)境的監(jiān)控，也加強了煤粉塵的有效控制。

3.2 提高輸送過程的清理

在裝卸及運輸?shù)缆愤^程中，對于原煤產(chǎn)生的煤塵及產(chǎn)品裝卸，卸煤時可將車輛放置在煤圍擋風(fēng)防塵區(qū)域，并帶水至生產(chǎn)點，防止粉塵產(chǎn)生，這可以減少高達(dá)85%的儲煤區(qū)粉塵。

而在對水泥等運輸和轉(zhuǎn)運過程中產(chǎn)生的無組織粉塵，需要通過通道帶和輸送機(jī)進(jìn)行密閉包裝。利用灑水器，適當(dāng)增加原煤濕度，及時噴水降塵，可減少粉塵排放達(dá)80%。

3.3 防止廢水大量排出

濕煤生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量煤廢水，廢水可在煤泥濃縮池中產(chǎn)生濃縮效果，經(jīng)過濃縮后的廢水按照原來路徑返回循環(huán)水池，再通過隔膜壓濾機(jī)處理，返回循環(huán)水箱。在進(jìn)行濕煤生產(chǎn)時，一定要注意保護(hù)水資源不被污水污染，濕煤產(chǎn)生的廢水要按流程進(jìn)行過濾和循環(huán)，注意選煤污水的循環(huán)［7］。為防止生產(chǎn)過程中發(fā)生設(shè)備故障等意外停機(jī)，導(dǎo)致煤水排放，從而帶來污染，要提前設(shè)置處理事故池，保證濕煤廢水盡可能排放。

對于清洗車間地面的流水、漏水及散落的排水，以及潔凈煤堆場、中煤堆場的啞煤、煤泥，需要將其集中在一個排水池中，然后轉(zhuǎn)移到污泥濃縮池里，按照上面的步驟進(jìn)行循環(huán)回收利用。

3.4 降低噪聲污染

為降低噪聲對周圍環(huán)境的影響，生產(chǎn)區(qū)與生活辦公區(qū)分開布設(shè)，并考慮地形條件、聲源方向性、噪聲強弱和綠化等因素，利用地形、輔助廠房、樹木等阻擋噪聲的傳播。將高噪聲設(shè)備如泵類、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備置于室內(nèi)，利用建筑物隔聲。在廠界四周、高噪聲車間周圍、場區(qū)道路兩側(cè)種植灌木、喬木和林帶綠化，起到阻止噪聲傳播的作用。

4 防治建議

煤炭清選帶來的污染受到了大家的關(guān)注，但整體上人們的環(huán)保意識還有待加強，所以在此提出一些有效建議。

4.1 降低大氣污染

目前，工業(yè)產(chǎn)生的大氣污染依然很嚴(yán)重，尤其是大風(fēng)天氣下。主要原因如下：（1）原煤圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)塵網(wǎng)建設(shè)不符合規(guī)范要求。大多數(shù)公司將風(fēng)塵網(wǎng)視為一個項目，并且是封閉在全廠區(qū)內(nèi)的，而不是專注于原煤場；煤泥儲存的高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)塵網(wǎng)，使風(fēng)塵網(wǎng)無法達(dá)到抑制風(fēng)抑塵的效果。（2）噴水頻率低，主要運輸?shù)缆泛兔好娌荒鼙３譄o塵。（3）在裝卸車輛時，由于要求和防護(hù)措施的原因，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的清潔，使得塵土產(chǎn)生二次飛揚。

4.2 做好固體廢物的處理

煤炭是洗煤行業(yè)的主要固體廢物，但就資源而言，煤炭不僅是生活燃燒的產(chǎn)物，也是工業(yè)建設(shè)的主要原料，在進(jìn)行處理時，一定要緊隨政府政策的指導(dǎo)，在指導(dǎo)下按行業(yè)發(fā)展趨勢提高煤炭利用率。同時，還要投入資金加強科研項目的研究，這樣可以找尋更加適合的選風(fēng)機(jī)來提純。對井下要選擇合適的設(shè)備，使得主井的效率可以得到有效提升。同時，還可以充分地采用矸石回填工藝，開展井下回填。

4.3 加大設(shè)備的投入

煤炭洗選設(shè)備對煤炭的洗選質(zhì)量起著決定性作用。為此，需要加大對選煤設(shè)備的投入。目前，雖然我國已經(jīng)自主研發(fā)了一批煤炭洗選設(shè)備，但是總體上煤炭洗選設(shè)備性能與國外設(shè)備還存在著較大的差距，這導(dǎo)致在未來很長一段時間內(nèi)設(shè)備還依賴于進(jìn)口。針對這種情況，一方面應(yīng)該加強突破煤炭洗選設(shè)備的相關(guān)核心技術(shù)，另一方面應(yīng)該根據(jù)實際情況引進(jìn)一些先進(jìn)的選煤設(shè)備，以解決我國煤炭洗選中存在的問題。與此同時，我國政府部門也應(yīng)該給予相應(yīng)的政策支持，對于設(shè)備比較落后的洗煤廠，給予其相應(yīng)的政策性貸款，讓其購買一些設(shè)備。對于洗選設(shè)備的核心技術(shù)，要重點與煤炭高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。

5 結(jié)語

綜上所述，煤炭清選加工過程中會帶來許多污染，因此要對煤塵高、煤泥污水高、噪聲高等環(huán)境污染問題加大關(guān)注，采取對應(yīng)的防治措施來降低污染，從而保護(hù)環(huán)境。