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(jiàn) 宋兆立 滿 峰

(棗礦集團(tuán)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(bǔ)充水量為凈化處理過(guò)的礦井水。礦井水處理系統(tǒng)中產(chǎn)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(chǎn)生的水補(bǔ)充到選煤廠循環(huán)水池，做為選煤洗水閉路循環(huán)中的補(bǔ)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(lèi)不同，導(dǎo)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(yùn)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(jìn)入沉降離心機(jī)，所產(chǎn)生的離心液和一段濃縮池溢流水進(jìn)入二段濃縮池。二段濃縮池根據(jù)煤泥水濃度決定是否繼續(xù)添加絮凝劑，其底流進(jìn)壓濾機(jī)，壓濾機(jī)的濾液水和二段濃縮池溢流水進(jìn)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(zhì)越來(lái)越差，原煤泥化程度嚴(yán)重時(shí)，大量粘土物質(zhì)的微細(xì)顆粒進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)，導(dǎo)致煤泥水沉降困難。因此，根據(jù)煤泥水水質(zhì)情況，適時(shí)向濃縮池中加入凝聚劑MgCl2，增大水的硬度，促使煤泥微細(xì)粒的凝聚沉降，保證二段濃縮池溢流水為清水。此外，當(dāng)濃縮池出現(xiàn)事故時(shí)，需要將濃縮池中的煤泥排放到事故沉淀池，同時(shí)，廠房及廠區(qū)的衛(wèi)生用水及沖洗水等進(jìn)入集中水倉(cāng)，集中水倉(cāng)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(jīng)過(guò)添加絮凝劑（聚丙烯酰胺）和長(zhǎng)時(shí)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(jié)構(gòu)的澄清池和濾池相結(jié)合的工藝來(lái)凈化處理礦井水。礦井水由井下排水泵提升到地面，經(jīng)礦井水排水管溝自流井進(jìn)入預(yù)沉調(diào)節(jié)池，部分煤泥在調(diào)節(jié)池中得以沉淀，經(jīng)水量水質(zhì)調(diào)節(jié)后進(jìn)入吸水管，經(jīng)提升泵提升進(jìn)入澄清池，泵前投加混凝劑，泵后投加絮凝劑，經(jīng)混凝反應(yīng)、沉淀、澄清后，出水入濾池，過(guò)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(nèi)煤泥水通過(guò)自動(dòng)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(zhì)硬度，消除了微細(xì)粒表面的負(fù)電荷，有利于水中微細(xì)顆粒的凝聚，使其易于沉降，得到了較高質(zhì)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(xiàn)在：

（1）兩系統(tǒng)所用凝聚劑種類(lèi)和用量不同，導(dǎo)致水的硬度不同，選煤廠煤泥水水質(zhì)硬度低，礦井水水質(zhì)硬度大。當(dāng)選煤廠將多余的水輸送到礦井水處理系統(tǒng)時(shí)，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(diào)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(shí)多時(shí)少。事故沉淀池容量有限，處理煤泥水量過(guò)大時(shí)，不能保證進(jìn)入洗水閉路循環(huán)系統(tǒng)的溢流水為清水，進(jìn)而影響精煤指標(biāo)。

鑒于以上原因，需要采取必要措施對(duì)兩系統(tǒng)的煤泥水進(jìn)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(lèi)。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(wú)機(jī)電解質(zhì)，無(wú)機(jī)電解質(zhì)電離出來(lái)的離子的價(jià)態(tài)越高，所起凝聚作用越強(qiáng)[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(xì)顆粒表面常帶有剩余電荷，因此，這些細(xì)小顆粒表面上存在電位差，在自然pH值時(shí)，多數(shù)顆粒帶負(fù)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(shù)量的反號(hào)離子，形成雙電層[2]。如此，單個(gè)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(shí)它們之間產(chǎn)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(duì)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(guò)凝聚劑電離出的正電離子中和固體表面的負(fù)電荷，壓縮雙電層，減小斥力，促進(jìn)顆粒凝聚，這就是凝聚過(guò)程[3]。由于顆粒所荷電荷量一定，所以對(duì)添加凝聚劑的量有嚴(yán)格要求，凝聚劑電離出的陽(yáng)離子電荷量與顆粒表面所荷負(fù)電荷量相互抵消時(shí)效果最好，所以要嚴(yán)格控制凝聚劑用量，防止凝聚劑用量過(guò)多或過(guò)少。

絮凝劑和凝聚劑對(duì)煤泥沉降的機(jī)理不同，凝聚劑主要是通過(guò)改變顆粒表面的電荷性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)凝聚作用。絮凝劑主要是通過(guò)網(wǎng)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(diǎn)，聯(lián)合使用不僅節(jié)約成本，且能進(jìn)一步提高煤泥水的澄清效果[5]。煤泥顆粒的混凝沉降過(guò)程如圖3所示。

（3）合理調(diào)配，統(tǒng)籌處理。兩水處理系統(tǒng)應(yīng)保持及時(shí)、密切溝通，盡量做到調(diào)水提前報(bào)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(diào)煤泥水時(shí)需要進(jìn)行預(yù)處理，保證事故沉淀池中的煤泥水能及時(shí)有效地沉降，保證其溢流水為清水，防止溢流水進(jìn)入選煤洗水閉路循環(huán)后影響精煤指標(biāo)。

圖3 混凝過(guò)程

4 結(jié)語(yǔ)

選煤廠能否實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)關(guān)系到選煤工藝系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，做好煤泥水的統(tǒng)籌處理與調(diào)配工作，對(duì)穩(wěn)定選煤系統(tǒng)各項(xiàng)產(chǎn)品指標(biāo)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(shì)互補(bǔ)，統(tǒng)籌安排，合理規(guī)劃布局水資源的處理、調(diào)配、利用，為穩(wěn)定選煤廠精煤指標(biāo)，提高煤泥回收率，增加全礦經(jīng)濟(jì)效益做出了突出貢獻(xiàn)。