煤泥水綜合利用研究概述
摘要：總結分析了國內外煤泥水研究的現狀，對國內煤泥水處理存在的問題進行了討論，提出了目前國內解決煤泥水問題的方向和重點是拓展高濃度煤泥水處理技術、加快對煤泥水處理設備的研發以及對現有煤泥水處理設備進行升級和改進從而提高煤泥水處理能力和效率。
關鍵詞：煤泥水選煤設備
一、煤泥水研究背景
煤泥水是濕法選煤所產生的工業尾水，其中含有大量的煤泥顆粒，是煤礦的主要污染源之一。我國是煤炭生產和消耗的大國，煤炭作為第一能源，在一次能源消耗的結構中占76%。雖然我國原煤入選率比較低，僅為38%，目前全國每年選煤用水量約8.4億m3，占全國工業用水量的0.74%。雖然近幾年大多數選煤廠裝備了一些水處理設備，煤泥水的閉路循環率達到了86.63%，但由于技術、資金等方面的原因，每年仍有約4000萬m3的煤泥水排放，約占全國工業廢水的0.1%左右。煤泥水的外排，嚴重污染了煤礦周圍地區的環境。據調查，我國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，不僅嚴重地污染了周圍的環境，而且還會造成大量煤泥的流失。煤泥水經適當處理后回用于洗煤，不僅解決了環境污染問題，而且還會為企業帶來顯著的經濟效益，其中包括回收煤泥所得、節省洗煤用水的水費和免交的排污費。我國是水資源僵乏的國家，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環境保護具有重要意義，同時具有顯著的經濟效益和社會效益。
二、煤泥水處理現狀
煤泥水治理的目標就是泥水分離，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，世界各國環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重點內容進行專項研究。
1.國外煤泥水處理現狀
目前，世界上一些產煤大國如俄羅斯、美國、德國、英國、澳大利亞、烏克蘭、南非、波蘭等基本上實現了煤泥水的零排放，分離出來的煤泥也得到了有效的利用。這些國家的原煤煤質總體較好，分選方法先進，選煤設備性能可靠，產生的煤泥水適當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。煤泥分選設備性能的優劣直接影響煤泥水的性質及處理的難易程度。近幾年，世界各國非常重視高效煤泥分選設備的研制與開發。美國YangDC研制開發揚氏填充式跳汰機，能夠有效分選小于25μm微細顆粒，并具有較好的脫硫降灰的功能[3]。澳大利亞研制的Kelsey離心跳汰機可分選0.063～0.038mm的煤泥。美國研制的Falcon離心分選機，工作時產生的離心力為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（TBS）利用干擾床層實現按密度分層，分選最佳粒度范圍為0.25mm[3]。重介質旋流器自上世紀40年代問世以來，經不斷改進與發展，其基本結構形式和性能發生了很大變化，除傳統型旋流器外，目前還出現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展，出現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礦業中心研制成功的JKDMC新型結構重介質旋流器，采用超細磁鐵礦介質（小于90μm）分選煤泥，對1～0.125mm或0.5～0.125mm粒級取得了較好的分選效果[5]。Custom煤炭總公司的初步實驗表明，采用微細磁鐵礦粉重介質旋流器工藝可以有效地處理0.105～0.025mm級粉煤，但介質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，介質的粒度組成中小于0.01mm的含量必須大于50%才能取得良好的分選結果[3]。
煤泥濃縮目前國外常采用的設備有耙式濃縮機、深錐濃縮機、煤泥沉淀池等。耙式濃縮機用于煤泥水或浮選尾煤水的濃縮及澄清。深錐濃縮機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。耙式濃縮機在國外使用較多，不僅處理能力大，而且溢流水質也好。例如在澳大利亞南WalkerGreek煤礦，原煤處理量為600t/h的重介質選煤廠（入料范圍60～0mm），僅設一臺14m直徑的耙式濃縮機，即可以處理全廠1140m3/h的尾礦，并實現洗水閉路循環。多數煤泥濃縮需要投加凝聚藥劑，強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年就詳細地研究了細粒級煤泥水的膠體穩定性和鋁鹽混凝劑對煤泥水的脫穩凝聚作用[1]由于入選的原煤性質較好，分選后的煤泥水處理難度不是很大，而且國外發達國家煤泥水的處理系統都比較完善，因此，煤泥水得到了有效的處理，基本實現了閉路循環。
二、國內煤泥水處理現狀
我國是產煤大國，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足的進步，煤泥水的閉路循環率有了很大的提高。表1為我國選煤廠煤泥水閉路循環率。
表1我國選煤廠煤泥水閉路循環率
雖然目前我國只有13.37%的煤泥水沒有實現閉路循環，但全國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的主要原因有以下兩個個方面；
1.1我國有相當一部分原煤遇水易于泥化，產生的煤泥水濃度高，處理難度大。雖然選煤廠設有煤泥水處理系統，但處理效果不理想，沒有達到回用洗煤的要求，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。煤泥水處理系統投資和生產費用大，直接經濟效益低，因此，一些小型選煤廠僅采用重力濃縮或重力沉淀等簡單工藝處理煤泥水，處理水質難以得到保證。
煤泥水處理的目的是通過濃縮（沉淀或氣浮）—壓濾工藝分離出符合排放標準或回用洗煤標準的清水，實現煤泥水的閉路循環。
2.我國在煤泥水濃縮（沉淀或氣浮）方面采用的方法主要有：
2.1混凝沉淀投加絮凝劑和混凝劑處理煤泥水是我國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機高分子絮凝劑。常用的有機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、陰離子型和陽離子型。
2.1.2無機鹽類混凝劑。常用的無機鹽類混凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等。
2.1.3無機高分子絮凝劑。在煤泥水處理中采用的無機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，常用設備主要有耙式濃縮機、深錐濃縮機、旋流器、沉淀池、高頻振動篩和高效濃縮機等。其中，深錐濃縮機效率較高是一般濃縮機的四倍以上。
2.3其它方法。如結團絮凝工藝
近些年來，我國煤泥水的處理與利用問題受到了廣泛的重視，煤泥水閉路循環率在近10年內有了大幅度的提高，煤泥水處理技術的研究工作也取得了較好的成績。但是目前我國每年仍有相當數量的煤泥水沒有實現閉路循環，而在己經實現閉路循環的煤泥水中也有一部分沒有達到回用標準，使選煤設備和煤泥水處理設備的運行受到影響。由于我國有相當一部分原煤遇水容易泥化，產生的煤泥水自然沉淀困難，加之我國的選煤設備性能、煤泥水處理設備的性能還沒有達到國外發達國家的水平，因此，我國煤泥水處理的難度較大。
三、我國煤泥水處理存在的主要問題和研究重點
我國煤泥水處理與先進國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成熟的技術，處理效果沒有保證，煤泥水不能實現閉路循環。
2.煤泥分選設備的性能還有待改善，產生的煤泥水處理難度較大
3.沉淀濃縮設備的處理效果還不理想，處理效率還有待提高
因此針對出現的問題，我國煤泥水的研究重點主要是在于研究高泥化和高濃度煤泥水處理技術以及如何提高現有設備的煤泥水處理效率和質量。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
