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1、摘 要煤泥水是煤矿湿法洗煤加工工艺的工业尾水,其中含有大量的煤泥和泥砂,给矿区附近的环境造成了严重的污染。同时煤泥水系统的管理历来是洗煤厂工作的重点和难点，是选煤厂实现洗水闭路循环，确保清水洗煤的关键环节。本文通过对国内外煤泥水处理的研究现状入手，首先介绍了陶一矿洗煤厂煤泥水概况、煤泥水的处理方法和洗煤厂一般工艺流程，从而进一步阐述当前选煤产品在要求愈加严格、选煤工艺的愈加复杂、选煤厂的大型化愈加明显，以及水资源的愈加珍贵和环境保护标准的愈加苛刻下煤泥水处理已经变成了整个选煤工艺中涉及面最广、投资最大、最复杂、最难管理的工艺环节。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,
2、实现洗水闭路循环的关键。煤泥水的处理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,充分回收煤炭资源,保护生态环境等经济效益和社会效益。关键词：煤泥水处理；煤泥脱水；工艺流程；洗水闭路循环目 录1 绪论11.1选题意义11.2国内外煤泥水处理研究现状11.2.1国外煤泥水处理现状11.2.2国内煤泥水处理现状22 陶一矿洗煤厂概况52.1陶一矿煤质情况52.2陶一矿洗煤厂生产工艺流程52.3陶一矿洗煤厂的主体分选车间62.4陶一矿洗煤厂煤泥水处理73 煤泥水介绍93.1煤泥水概况93.2煤泥水的产生93.3煤泥水污染特性93.4煤泥水治理目标104 煤泥水处理方法与种类114.1煤泥水
3、的性质及其对选煤工艺的影响114.1.1循环水浓度对洗选效果的影响114.1.2循环水浓度对分级、脱水工作的影响114.1.3循环水浓度增加给选煤工艺带来的严重后果114.2粗颗粒煤泥水的处理124.2.1分级原理124.2.2常用的分级设备124.2.3常用粗煤泥回收流程164.3细颗粒煤泥水的处理194.3.1 浓缩浮选流程194.3.2直接浮选流程244.3.3半直接浮选流程274.4极细颗粒煤泥水的处理284.4.1凝聚及凝聚原理284.4.2絮凝及絮凝原理284.4.3常用的浮选药剂294.4.4 极细粒煤泥水的处理流程315 洗水闭路循环335.1选煤厂洗水闭路循环的三级标准335
4、.2 实现洗水闭路循环的途径335.3 实现洗水闭路循环的效益356 展望煤泥水发展去向36结 论36参考文献38致 谢391 绪论1.1选题意义煤泥水是湿法选煤所产生的工业尾水，其中含有大量的煤泥颗粒，是煤矿的主要污染源之一。我国是煤炭生产和消耗的大国，煤炭作为第一能源，在一次能源消耗的结构中占76%。虽然我国原煤入选率比较低，仅为38%，目前全国每年选煤用水量约8.4 亿 m，占全国工业用水量的0.74%。虽然近几年大多数选煤厂装备了一些水处理设备，煤泥水的闭路循环率达到了86.63%，但由于技术、资金等方面的原因，每年仍有约4000万m的煤泥水排放，约占全国工业废水的0.1%左右。煤泥水
5、的外排，严重污染了煤矿周围地区的环境。据调查，我国 532 条河流中，有 82%受到污染，其中30条500km以上的河流中有18条受到煤泥水的污染。煤矿煤泥水的直接排放，不仅严重地污染了周围的环境，而且还会造成大量煤泥的流失。煤泥水经适当处理后用于洗煤，不仅解决了环境污染问题，而且还会为企业带来显著的经济效益，其中包括回收煤泥所得、节省洗煤用水的水费和免交的排污费。我国是水资源僵乏的国家，人均水占有水资源量近 2260m，仅为世界人均水占有水资源量的1/3左右。由此可见，煤泥水已成为煤炭工业的主要污染源和煤炭损失源之一。随着对选煤产品的要求愈加严格、选煤工艺的愈加复杂、选煤厂的大型化愈加明显，
6、以及水资源的愈加珍贵和环境保护标准的愈加苛刻，煤泥水处理已经变成了整个选煤工艺中涉及面最广、投资最大、最复杂、最难管理的工艺环节。煤泥水的处理与回用不仅对环境保护具有重要意义，同时具有显著的经济效益和社会效益。因此研究陶一矿洗煤厂煤泥水处理及洗水闭路循环有更为重要意义。1.2国内外煤泥水处理研究现状煤泥水治理的目标就是泥水分离，即不仅要得到清洁的水，而且还要得到含水率低、易于脱水的煤泥。多年来，世界各国环保专家始终将煤泥水的处理与回用做为矿山废水处理的一个重点内容进行专项研究。1.2.1国外煤泥水处理现状目前，世界上一些产煤大国如俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、乌克兰、南非、波兰等基本上实
7、现了煤泥水的零排放，分离出来的煤泥也得到了有效的利用。这些国家的原煤煤质总体较好，分选方法先进，选煤设备性能可靠，产生的煤泥水适当处理后即能满足洗煤的要求。采用的处理基本工艺是：煤泥分选尾矿浓缩压滤。煤泥分选设备性能的优劣直接影响煤泥水的性质及处理的难易程度。近几年，世界各国非常重视高效煤泥分选设备的研制与开发。美国 Yang D C研制开发扬氏填充式跳汰机，能够有效分选小于 25m微细颗粒，并具有较好的脱硫降灰的功能。澳大利亚研制的 Kelsey 离心跳汰机可分选 0.0630.038mm 的煤泥。美国研制的 Falcon 离心分选机，工作时产生的离心力为 300g，可有效分选 0.60.0
8、43mm的煤泥。澳大利亚研制的干扰床层分选机（TBS）利用干扰床层实现按密度分层，分选最佳粒度范围为 0.25mm。重介质旋流器自上世纪 40 年代问世以来，经不断改进与发展，其基本结构形式和性能发生了很大变化，除传统型旋流器外，目前还出现了平底型和切线排料型旋流器等。研究表明，切线排料的平底型旋流器的入料量和底流排量比传统型旋流器分别高 21%和75%。圆筒形重介旋流器在近 20 年里得到了较大的发展，出现了有压入料的涡赛尔旋流器和无压给料的戴纳型重介旋流器（D. W .P）。澳大利亚 JK 矿业中心研制成功的 JKDMC 新型结构重介质旋流器，采用超细磁铁矿介质（小于 90m）分选煤泥，对
9、 10.125mm 或 0.50.125mm 粒级取得了较好的分选效果。Custom 煤炭总公司的初步实验表明，采用微细磁铁矿粉重介质旋流器工艺可以有效地处理 0.1050.025mm 级粉煤，但介质回收问题尚未根本解决。南非的研究人员提出，分选小于0.075mm的粉煤，介质的粒度组成中小于 0.01 mm的含量必须大于50%才能取得良好的分选结果。煤泥浓缩目前国外常采用的设备有耙式浓缩机、深锥浓缩机、煤泥沉淀池等。耙式浓缩机用于煤泥水或浮选尾煤水的浓缩及澄清。深锥浓缩机用于处理各种煤泥水（特别是浮选尾煤）以得到高浓度的沉淀及洁净的溢流。煤泥沉淀池主要用于回收煤泥或浮选尾煤以及澄清滤液和离心等
10、。煤泥沉淀池包括分段沉淀池、通用煤泥沉淀池和尾矿场。耙式浓缩机在国外使用较多，不仅处理能力大，而且溢流水质也好。例如在澳大利亚南Walker Greek煤矿，原煤处理量为600t/h的重介质选煤厂（入料范围 600mm ），仅设一台 14m直径的耙式浓缩机，即可以处理全厂1140m/h的尾矿，并实现洗水闭路循环。多数煤泥浓缩需要投加凝聚药剂，强化煤泥的沉淀与浓缩。投加的凝聚药剂主要有铝盐、铁盐混凝剂和有机高分子絮凝剂， 如非离子型的聚丙烯酞胺等。Schroeder 等人早在 1984年就详细地研究了细粒级煤泥水的胶体稳定性和铝盐混凝剂对煤泥水的脱稳凝聚作用由于入选的原煤性质较好，分选后的煤泥水
11、处理难度不是很大，而且国外发达国家煤泥水的处理系统都比较完善，因此，煤泥水得到了有效的处理，基本实现了闭路循环。1.2.2国内煤泥水处理现状我国是产煤大国，虽然原煤入选率低于世界平均水平，但原煤入选量和入选率还是有很大程度的地提高。煤泥水的处理与回收与原来相比也有了长足的进步，煤泥水的闭路循环率有了很大的提高。当前，我国的选煤技术水平完全能够为各种类型选煤厂提供成熟完善的煤泥水处理全套技术和装备，实现洗水闭路循环。煤泥水系统通常包括以下工艺环节:煤泥分选尾矿浓缩压滤，缺少其中任何环节，都不能构成完善的系统。实践证明，不完善的煤泥水系统都无法实现洗水闭路循环。我国选煤厂应用的几种典型煤泥水流程及
12、其优缺点如下表1-1。表1-1 典型煤泥水处理流程煤泥水流程优点缺点应用场合直接浮选尾煤浓缩压滤易于洗水闭路;精煤得到充分回收:经济、环境效益好投资大;运行成本高大中型炼焦煤选煤厂煤泥重介选尾煤浓缩压滤粗煤泥分选精度高，投资较小粗煤泥回收下限0.lmm，尾煤量大全重介、难浮选煤泥选煤厂煤泥水介重力选粗煤泥直接回收细煤泥浓缩压滤投资和运行费用比直接浮选尾煤浓缩压滤流程稍低适于分选密度在1.6kg/L以上的易选粗煤泥;细煤泥量大、脱水困难动力煤选煤厂及小型炼焦煤选煤厂煤泥水浓缩直接回收投资较小经济效益低;煤泥脱水困难，设备用量大;洗水闭路难度大动力煤选煤厂及小型炼焦煤选煤厂煤泥沉淀池投资小，生产费
13、用低洗水不能闭路;环境污染严重;小型炼焦煤选煤厂 “八五” 以来，我国选煤工业整体水平得到迅速提高，但是与发达国家相比还有大差距，煤泥水处理技术和装备尚不能满足各种类型选煤厂低投资和低运行费用的要,还有 13%的选煤厂未实现洗水闭路循环，尤其是小型选煤厂。为了彻底杜绝选煤厂外排煤泥水，并满足发展动力煤洗选的煤泥水处理要求，除了进行细粒煤泥水设备系列化、提高大型设备可靠性研究之外，还需要重点开发适于动力煤选煤厂水介质煤泥重力分选技术、提高浮选上限技术，加强高效浓缩机的研究、先进技术设备的集成化研究和煤泥分选与煤泥水处理装备的模块化研究，以节约资源，保护环境，提高效益。煤泥水处理技术目前存在的常见
14、的问题及原因总结如下: 1)工艺流程越来越复杂，但煤泥水依然不澄清。其原因在于大量粘土矿物在水中容易密集的单元晶层，这些微细颗粒表面还带大量电荷，这类型往往几天都不能澄清，所以细粒煤因此能够稳定悬浮于煤泥水中。厂有限的沉降面积和沉降时间不能实现煤泥水彻底澄清。 2)药剂越来越昂贵，药剂成本限制了煤泥水澄清。微生物絮凝剂只是处于试验研究，选煤厂应用最多的还是合成絮凝剂。煤泥综合利用途径应进一步探讨，目前煤泥综合利用的途径较少，绝大部分地区都是以较低的价格卖给附近居民作燃料。有些地区由于运输和地理环境等因素，致使回收的煤泥堆积如山卖不出去，雨水冲刷又流进水体中，影响了煤泥水治理的积极性。因此，进一
15、步研究煤泥综合利用的新途径，提高煤泥综合利用的经济效益，是治理煤泥水污染的基本保证。2 陶一矿洗煤厂概况冀中能源邯矿集团陶一煤矿于1976年建成投产，设计能力为30万吨/年。生产煤种为无烟煤，近年矿井经过技术改造，原煤产量已达到60万吨/年。该矿选煤厂始建于1997年，主要入洗本矿原煤，开始设计能力为21万吨/年，是一个十分简易的小型选煤厂。经过十几年的技术改造，特别是2002、2004、2005、2008年的四次改造，基本达到了现在的规模。2010年又新建了煤泥浮选车间。现全厂共有四个车间，即：破碎车间，跳汰车间、浮选车间、压滤车间。目前在册职工97名，其中管理人员8名。生产工艺采用跳汏浮选联合分选，浮选尾煤一段浓缩、压滤回收的工艺。生产的主要品种有洗大块、洗中块、洗小块、洗粒煤、洗末煤及中煤和煤泥两个副产品。2.1陶一矿煤质情况陶一选煤厂主要的煤种为4号无烟煤，该煤物理强度高，煤质较硬，主要用于炼钢，属煤炭精加工。原煤发热量在4000大卡左右，灰分一般在35左右，全水在9左右，全硫在0.5左右。 陶一选煤厂的煤种质量大体上质量还是很好的。
