煤泥水处理技术研究现状探析

煤泥水处理技术研究现状探析
煤泥水处理系统的主要任务和目的是从数量庞大的煤泥水中回收不同品质的细粒产品和适合选煤厂的循环用水，实现洗水闭路循环，排放时能否符合环境保护的要求，将严重影响着选煤厂经济及社会效益。

标签：煤泥水处理技术；发展方向
煤泥水因其成分不同，性质不稳定，处理工艺复杂，一直是洗煤厂对其处理的难点。

实现煤泥水的高效澄清，以達到洗水的闭路循环，不仅可以大量的回收矿产资源，节约工业用水量，而且还可以防止煤泥水的外排对环境造成的影响。

1 煤泥水难沉降的成因分析
1.1 煤泥水中的矿物组成
大多数洗煤厂的煤泥水中除了含有煤以外，还含有大量的伊利石和高岭石等粘土矿物及少量的方解石、滑石、白云石等硫酸盐矿物。

而这些伊利石和高岭石等粘土矿物具有特殊的晶体结构，因其含有Al2O3和SiO2等物质，在水中形成一层水化膜，该水化膜阻止了颗粒与颗粒之间的接触，从而形成稳定的胶体形态，难以自身沉降，不仅如此，粘土矿物还会增加溶液的粘度，影响颗粒的运动，降低颗粒的碰撞几率，进而造成水质的恶化。

因此粘土矿物高是造成煤泥水难以沉降的根本原因。

1.2 粒度分析
粒度大小是影响煤泥水沉降性能主要因素。

微细颗粒在煤泥水中一方面受到自身重力和浮力的作用，另一方面受到布朗运动的作用。

粒度越小，颗粒在废水中的沉降速度越小，在废水中受到的布朗运动力也越明显；且粒度小于0.045mm 时，颗粒在废水中主要受到布朗运动力的影响，微细颗粒表面通常带有负电，颗粒之间互相排斥，极易形成较稳定的胶体溶液，不易沉降，处理起来难度较大。

解决好煤泥水中微细颗粒的沉降问题，对实现煤泥水的高效澄清至关重要。

1.3 循环煤泥水矿物组成的变化
通过实测，某煤矿选煤厂沿着煤泥水流向，固相组成相对含量不断变化，主流向的灰分由15%上升到60%，也即高岭石等粘土矿物的相对含量不断提高，煤泥水的沉降性能越来越差。

1.4 煤泥水水质的影响
煤泥水水质的硬度越大，对煤泥水的沉降性能就越有利。

难沉降的煤泥水中除含有大量的微细颗粒和粘土矿物以外，其水质的硬度普遍较低；通过实测，某
煤矿洗煤厂入料处的水质硬度为29.6DHo，循环水中的水质硬度为27.3DHo；由此可知，循环煤泥水中的硬度呈现逐渐减小的变化，原因是其循环煤泥水中粘土矿物越来越多，将煤泥水中的钙镁离子吸附到自己身上越来越多，使煤泥水中的钙镁离子越来越少，造成循环煤泥水的硬度越来越小，细小煤泥颗粒的沉降性能越来越差。

2 煤泥水处理技术现状
2.1 煤泥水处理工艺
2.1.1 单段浓缩、单段回收流程
常用的煤泥水处理工艺是在浓缩机的作用下，煤泥水经过浓缩后，分选出来的水作为循环水使用，而煤泥的回收则通过压滤机或过滤机实现。

对于该工艺，若煤泥产生量基本不变且泥化程度不严重，则极易达到清水循环目的。

但煤炭性质不稳定等因素的存在使得煤泥水没有实现较好的沉降效果。

2.1.2 两段浓缩、两段回收流程
这种处理流程虽然可分级回收煤泥，但需要较长的沉降时间，且由于煤泥量大造成回收能力有限，进而导致煤泥水难沉降问题，若只是改进工艺，仍不能有效处理这一问题。

2.2 煤泥水处理设备
2.2.1 煤泥水分选设备
①静态旋流微泡浮选柱：目前我国选煤厂常用的煤泥浮选设备主要有以下两种：a机械搅拌式浮选机；b旋流微泡浮选柱（床）。

后者属于新型设备，主要有以下几方面优势：选择性好，分选出的精煤具有较高的质量；适应性强，即它对煤种、粒度、浓度、可浮性等的要求不高；电耗低；运行可靠；设备大型化与系列化；简洁高效的配套工艺系统；②干扰床分选机：干扰床分选机主要利用以下两个原理：a干扰沉降原理；b流体力学二次流原理。

由于物料密度不同，通过上升扰动水流的作用，实现轻重物料的分离，即实现了煤与矸石的分离；③螺旋分选机：螺旋分选机在国内外得到了广泛应用，这得益于其以下几方面优点：a 具有较高的分选精度和较低的分选下限，并表现出较强的灵活性；b不需要较大的场地，且处理能力较强；c不需要药剂和介质，入料时也不用给定一定的压力；d易于操作，安全性能好，不需要经常维修。

2.2.2 煤泥脱水设备
在进行动力煤分选工作时，不需要做较为复杂的工作，仅实现动力煤从煤泥水中的分离工作即可，这样就能获得洁净的循环水。

但无论是进行分选工作，还是进行回收工作，都需要完成对分选或回收产品的固液分离工作，这一工作是通
过专门的脱水作业来完成的。

若分选或回收产品含有较大的水分，则不利于产品的使用。

①加压过滤机：加压过滤机多用于以下两种情况：a浮选精煤；b原生煤泥的回收与脱水。

这种设备分选产品具有以下几方面优点：具有较低的水分；具有较大的处理能力；耗电量低；环保性能好。

目前，我国多数选煤厂选择了加压过滤机，选择的原因是经过近几年的发展，加压过滤机得到了技术方面的改造升级，设备中的一些性能远远超过了国外生产的设备，同时还表现出较好的过滤效果；
②隔膜压滤机：隔膜压滤机在我国选煤厂也得到了一定的应用，其快速拉板方式主要包括以下三种：a分组拉板；b循环拉板；c手风琴式拉板。

滤板材料为聚丙烯。

为减少设备占地面积，选煤厂多采取以下两种措施：采用移动缸式结构；采用分段拉开卸饼方式。

为提高自动化程度，在设备上实现机、电、液一体化控制程序。

3 煤泥水处理自动控制技术存在问题
①煤泥水处理过程是个多参数对象，多扰动，常用的PID控制器不能在线整定参数，对于复杂的煤泥水系统不能很好控制，甚至无法投入自动运行；②絮凝剂自动添加系统技术成熟与否关键在于检测元件的性能。

国产的检测传感元件较落后，检测精度较低，国内现有的大多数絮凝剂自动添加系统基本是靠浓度计检测溢流水浊度，将浊度值作为反馈量。

这种方法因采用检测透光率，当浊度较高或变化较大时测量误差很大，需定期进行标定，另外，在测定过程中，由于浑浊液会有部分煤泥沉积在测定管壁上，影响测量精度。

因而，使用浊度仪测量溢流水浊度从而控制絮凝剂的添加量，很难保证系统的稳定可靠运行；③浓度计不过关，影响控制效果，即使使用效果不错的自动添加装置在检测元件上也多是选用进口产品，成本较高且检测精度同样有待提高。

4 煤泥水的处理方法
4.1 聚沉药剂沉淀法
4.1.1 絮凝药剂
絮凝药剂通常化分为人工合成型的和天然型的两大类。

在我国选煤厂中，人工合成的高分子类絮凝剂被广泛应用，其中应用最多的是聚丙烯酰胺类物质。

天然高分子絮凝剂主要有淀粉加工产品及其衍生物，它们具有非常好的絮凝性能，但由于淀粉来源成本高，因此这类药剂使用具有局限性，未在选厂中广泛应用。

4.1.2 凝聚药剂
凝聚药剂主要是无机电解质和无机高分子凝聚剂。

无机电解质应用较多的是铝盐和铁盐。

应用较多的无机高分子凝聚剂有聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁等，这类凝聚剂凝聚效果比无机电解质效果好很多，这是因为带正电荷的聚羟阳离子能参与电中和作用和压缩双电层作用，所以能够有效地使
煤泥水中悬浮物沉降。

4.2 直接沉淀法
虽然煤泥水自然沉淀能力差，但是自然沉淀基本不需要经济成本。

选煤厂大多将煤泥水直接排入煤泥沉淀池自然沉淀，澄清水循环使用，这种方法无需添加化学药剂，降低了生产成本。

一般而言，煤泥水粒度大、浓度低、硬度高容易自然沉淀，微细粒含量大、黏土矿物多则自然沉淀困难。

4.3 重力浓缩沉淀法
现阶段我国大多数选煤厂都采用重力浓缩沉淀法处理煤泥水，重力浓缩沉淀法常选用浓缩机浓缩工艺。

全部煤泥水进入浓缩机浓缩，溢流作为循环水，底流稀释后浮选，浮选尾矿可排出厂外处置或混凝沉淀处理。

与直接沉淀方法相比，重力浓缩沉淀法处理能力大，效率高。

我国选煤厂煤泥水处理技术水平完全能够为各种类型选煤厂提供成熟可靠的煤泥水全套技术和设备，实现洗水闭路循环，但也有水资源浪费和污染环境现象。

煤泥水处理技术的主要发展方向是动力煤选煤厂煤泥高效分选技术、开发启用高效浓缩机的技术开发应用、模块化煤泥分选与煤泥水处理技术和装备开发应用。

目前我国的煤泥利用途径较少，所以应积极研究对煤泥的高效利用。

参考文献：
[1]王光辉，匡亚莉，王章国，王传真.煤泥水药剂自动添加系统研究[J].选煤技术，2011（6）：53-56.。