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'第5期煤质技术2013年9月煤泥水处理技术研究现状探析纪鸿，刘文丽，管大元，李慧(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京100083)摘要：从煤泥水的水质分析、煤泥沉淀形式、煤泥水处理的评价体系、絮凝剂的研究和煤泥水的处理工艺等方面总结归纳了国内外煤泥水处理中的研究成果及进展，针对其存在的问题提出了完善煤泥水处理系统的相应改进建议。关键词：煤泥水处理；水质分析；絮凝剂；选煤工艺中图分类号：TD946．2文献标识码：A文章编号：1007—7677(2013)05—0063—04ThecurrentresearchsituationofcoalslimewatertreatmenttechnologyJIHong，LIUWen～li，GUANDa—yuan，LIHui(DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China)Abstract：ThispaperanalyzedtheresearchachievementsandprogressofcoalslimetreatmentinandoutofChinafromaspectssuchaswateranalysisofcoalslimewater，evaluationsystemofcoalslimewatertreatment，researchonflocculantreagentsandprocessofcoalslimewatertreatment．Regardingtotheexistingproblems，somesuggestionstoimprovecoalslimewatertreatmentsystemwereproposed．Keywords：coalslimewatertreatment；waterqualityanalysis；flocculantreagent；coalpreparationprocess和矿物颗粒的工业废水。由于工业废水的成分相当0引言复杂，故处理煤泥水的水质分析很重要，其主要内对选煤工艺中经过主选后的煤泥水处理一直都容有：煤泥水中矿物质的成分及含量测定，每种矿是国内外选煤工作者和研究人员的研究热点，煤泥物的泥化程度和性质测定以及水质中阴阳离子成分水的水质分析、煤泥沉淀形式、煤泥水处理的评价的测定。硫酸根离子的存在可影响并形成微溶物从体系、絮凝剂的研究和煤泥水的处理工艺方面目前而影响煤泥沉淀效果；水质的硬度在相当程度上均已取得丰富的成果。新技术、新理念在生产实践影响着煤泥沉淀的效果，由于煤泥水中电负性的影中的实际应用可有效提高现场和实验室煤泥水的处响，导致煤泥水的沉降困难，而增加水的硬度可以理效果和效率，从而使国内一些选煤厂原来因无法使钙离子和镁离子在煤粒表面吸附从而降低了煤泥对煤泥水进行有效的处理而造成的经济损失和环境水的电负性，因而使得煤泥水的沉降变得更加容污染的长期状态得以改善。笔者通过对前人成果的易；煤泥水的浓度也是影响煤泥沉淀的重要因归纳和总结，理清煤泥水处理的思路，从煤泥水水素，有试验研究表明，随着煤泥水的浓度增加，煤质分析、煤泥沉淀形式、煤泥水处理的评价体系、泥水沉降的效果越差_3；各种煤在煤泥水中的性质絮凝剂的研究和煤泥水处理工艺等5个方面进行阐与行为基本是一致的，所以煤种的差别对于煤泥水述。的影响相对较小]。利用先进的检测仪器对煤泥水的水质分析是当1当前现状前常用的煤泥水检测方法，X射线衍射分析是目前1．1煤泥水的水质分析相对经济和实用的先进检测手段。利用X射线衍煤泥水是在湿法选煤过程中产生的、夹杂煤泥射分析技术进行检测，可得出不同的煤泥水都有着63 第5期煤质技术2013年9月各自特征的X射线衍射谱线，通过对谱线的分水排放标准》，所以在煤泥水处理的评价体系中都析得出煤泥水中对应的成分和各种成分的含量。会涉及关于水质处理的评价体系的内容。透光率的1．2煤泥沉淀形式综合指标普遍地被认为是国内权威的评价指标。常对煤泥沉淀形式的研究机理可以分为物理机理用的计算公式为：综合指标=—25百0-一1130×透光率，17-300和物理化学机理。目前，在众多物理机理的研究其中H。。为沉降30S后的絮团体积高度，H。。。为沉中，也只限于对物理沉淀的宏观定性类研究，利用的理论也大多都是从能量角度分析，很少在动量角降5rain后的絮团体积高度_3]。度进行模拟和分析。1．4絮凝剂的研究在关于煤泥沉淀形式的物理化学机理的研究絮凝剂包括有常规絮凝剂和新型絮凝剂2个品中，絮凝剂的研究和实验取得了很多宝贵经验。国种，其中常规絮凝剂大致又可以分成3类：有机高内外的研究人员在对于絮凝剂的研究过程中得到了分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂和无机低分子絮凝合适的应用条件，有的还研制出了新的絮凝剂。剂。与无机高分子絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂煤泥沉淀形式主要包括：自然沉降和絮凝沉用量少，絮凝速度快，受共存盐类、pH值及温度降。煤泥水是一种混合物，属于多相分散系统，所影响小，生成污泥量少等诸多优点]。聚丙烯酰胺以在自然沉降中由于单分散系统和多分散系统的同就是有机高分子絮凝剂的典型代表。对于常用的聚时作用，受单分散系统的重力和介质阻力的恒定作丙烯酰胺，还可分为非离子型、阳离子型(CPAM)用与多分散系统的拉普拉斯气压定律作用和斯莫路和阴离子型(APAM)3种类型。还有一些其他的霍夫斯基重力扩散力定律作用的同时影响I5]。在絮有机高分子絮凝剂，如在聚环氧乙烷(PEO)的非凝沉降研究中主要涉及到的是絮凝剂的使用。絮凝离子型的有机高分子絮凝剂以及其在废水浆液处剂的使用也是多种多样的，在进行单一絮凝剂与组理的应用中，对于某些黏土物料的浆液，聚环氧乙合絮凝剂各自的使用性能的比较可以发现由于2种烷(PEO)的性能要优于聚丙烯酰胺9]。对于无絮凝剂之间存在着协同效应I3]，于是一定的絮凝剂机高分子絮凝剂的研究，我国也已经发展形成系配方以及最佳试样和应用条件成为一个重要研究方列]。例如：对于聚硅氯化铝混凝剂中的成分摩尔向。对不同分子量的聚丙烯酰胺(PAM)与无机比影响混凝剂的电位进而影响凝聚效果的试验现絮凝剂的配合使用进行试验，试验结果表明相对分象。等。子质量为1．2×10的聚丙烯酰胺和无机絮凝剂一对于新型絮凝剂，尤其是生物絮凝剂的研制和同使用取得的煤泥絮凝效果更好]。在絮凝剂使用应用在国外的矿物加工业中已成为体系，主要包括的影响条件中，pH值对煤泥沉降的影响较为突出，生物浸出、生物浮选、生物絮凝和生物环境控制等把pH值对煤泥水沉淀影响作为实验对象，在实验4个方面的技术，在目前的试验和应用中已经取得中进行了单独使用和组合使用聚合物絮凝剂的不同了相当的成绩，对于生物技术在矿物加工中的继续pH值条件下的试验，结果得出：①单独使用聚丙发展和机理性研究将使生物技术在矿物加工中得到烯酰胺，pH值越大絮凝效果越差；②在煤泥水为更广泛的应用，取得更好的效果[1。对于生物絮酸性的条件下，宜单独使用PHP；在中性或碱性凝来说，可以称为“第三类絮凝剂”，具有较易于条件下，应将丙烯酰胺与CaC1。联合使用口]。固液分离，易被微生物分解，无污染和无毒等优1．3评价体系点，具有广阔的发展空问。评价一个实验的成功与否应有其科学的评价体1．5煤泥水处理工艺系。在国内的煤泥水处理的评价体系中往往与环保煤泥水处理工艺的改进与创新是选煤工作者长的水质处理相关联，国家标准在相关内容也有所规期以来的攻关课题，煤泥水处理效果的好坏在很大定，由于选煤厂的地区不同，煤泥水处理后应达到程度上直接或间接都与煤泥水处理工艺有关。国内的标准也不同，现有国家标准：GB8978-1996的知名选煤专家对此也做了专门研究，在理论和实《污水综合排放标准》和GB18918-2002《城镇污践上都取得了很好的成果。64 第5期煤质技术2013年9月1．5．1一般工艺及粗煤泥分选究方向之一。在工艺设计方面，是否预先脱泥成为1．5．1．1动力煤工艺学术讨论的一个重点问题，与之相应的就是配套设简单的不进行浮选的煤泥水处理工艺原则流程备的选用。目前有大量的论文和著作对此进行讨如图1所示。论，尤其要突出说明的就是当前正在各个新建选煤厂推广应用的TBS设备，此种设备在很多配套工煤泥水艺中都是利用预先脱泥工艺进行支撑。在对生产实践的讨论中可以看出粗煤泥分选的必要性，由于现有很多选煤厂因开采量的增大而导致煤泥增多，从而使煤泥水负荷随之增大，入浮煤泥量的增加使得浮选的效果明显降低，“跑粗”现象严重，使大量可利用的煤炭资源浪费，导致很多选煤厂的煤泥水回收系统的改造越发严峻。所以，煤泥复用水选择优化的粗煤泥回收系统和优化的煤泥水处理系图1动力煤煤泥水处理原则流程统会从根本上解决由开采量增大而造成煤泥水系统类似的原则流程在很多的选煤厂中都有采用，的失效。多数应用于动力煤选煤工艺中，对于此类流程，设1．5．2洗水闭路循环及设备备对粒度的要求是研究重点。孙丽梅以现场改造按照节约水资源和减少环境污染的原则，选煤为例介绍了煤泥水处理工艺的经验，并详细分析了厂的洗水应该实现闭路循环。启用高效的分选设备煤泥水处理工艺中出现各种问题的原因和解决办和引进相应的配套设备是实现洗水闭路循环的重要法，提出了一种煤泥水处理的模式工艺_1。途径。随着入选比例的增加，选煤厂所要处理的煤常见炼焦煤煤泥水处理的原则流程图如图2所泥水量也随之提高，对设备的大型化，控制的自动示。化和效益的最大化的需求也在增加，恰当的选型和煤泥水有效的处理设备是前提。目前常规工艺中的设备有：浓缩机，螺旋分级机，压滤机，离心机和浮选机。压滤工序是现代化选煤厂中一道重要的工序，有时因矸石泥化，产生的高灰细泥会对压滤机的工作性能和设备选型、煤泥运输等产生影响引，为此，设备的选型起到至关重要的作用。2改进建议2．1煤泥水的水质分析图2炼焦煤煤泥水处理原则流程煤泥水的水质分析是进行有效的煤泥水处理的入浮煤泥的粒度是此流程处理净化煤泥水的关首要环节。煤泥水中的阴阳离子成分和浓度，煤泥键因素之一。若处理前未经过粗煤泥分选和预先脱水的硬度，煤泥水的泥化程度，煤泥水中黏土矿物泥等单元操作，则入浮煤泥量将会很大，造成浮选含量，不同煤质的煤泥水的煤化程度和发热量、煤机的负担，而且浮选效果也随之降低。随着目前开泥水中颗粒的粒度分布等需要首先确定，形成标准采量的增加，煤泥水处理负荷也在不断增加，对浮化的指标，进而系统化。充分利用现代先进仪器进选及其相应的配套设备的考验也越来越具有挑战行对煤泥水水质的分析检测，保证之后的絮凝剂和性。浓度控制的精确性。1．5．1．2粗煤泥分选2．2煤泥沉淀形式粗煤泥分选是当前在煤泥水工艺中最热门的研在物理机理的研究方面，加紧从动量的方向进65 第5期煤质技术2013年9月行研究和模拟以改进目前应用在煤泥水处理中的设外学者的共同努力，煤泥水处理理论和实践已经逐备。物理化学机理的研究重点应针对不同絮凝剂的渐形成体系。以上从煤泥水的水质分析、煤泥沉淀协同作用的实验和经验储备，因为只有充分地具备形式、煤泥水处理的评价体系、絮凝剂的研究和煤了针对不同情况煤泥水和不同絮凝剂组合搭配，并泥水的处理工艺等5个方面对煤泥水处理的系统进形成专对于中国情况的煤泥水处理絮凝剂搭配应用行研究，并提出相应的改进建议，将对于煤泥水处的系统资料，才能将实验室中的理论和实验应用到理系统的发展起到非常重要的作用。现场从而转化为生产力。现场则应针对不同煤泥水参考文献：水质分析所得到的结果进行技术调整，与科研院所沟通进行有针对性的技术改造。Ell温雪峰，李昌平，关嘉华，等．浮选尾煤煤泥水特性2．3评价体系及沉降药剂的选择性研究[J]．煤炭工程，2004对于煤泥水处理效果的评价体系，国家标准也(2)．一直在不断更新以满足环保要求，很多选煤厂经过E2]原丰贞，刘炯天．对晋城矿区煤泥水处理系统原则工技术改造也将原来污染环境的老式煤泥水处理系统艺流程的探讨EJ]．煤炭技术，2003(4)．换成了新式环保型的煤泥水处理系统，然而对应于E3]盖春燕．高泥化煤泥水特性与处理工艺研究[D]．新式煤泥水处理系统的处理效果检测指标系统很多太原：太原理工大学，2006．E4]冯莉，刘炯天，张明青，等．煤泥水沉降特性的影情况下并未跟进，所以就目前来看，国家标准执行情况并没有达到预期的效果。因此，现场对于煤泥响因素分析EJ]．中国矿业大学学报，2010(5)。[5]林诂，杨超，沈正义，等．高泥化煤泥水的性质水处理效果检测系统的跟进是1项艰巨和必须完成及其沉降特性[J]．煤炭学报，2010(2)．的任务。E6]陈忠杰，闵凡飞，朱金波，等．高泥化煤泥水絮凝沉2．4絮凝剂的研究降试验研究[J]．煤炭科学技术，2010(9)．絮凝剂的研究已经从传统絮凝剂进入了生物絮ET]盖春燕，樊根强．pH值对煤泥水处理的影响EJ]．凝剂阶段，国外对此已经取得了一定的成果。我国选煤技术，2010(2)．也正在此方面加紧研究。今后絮凝剂的发展方向应E83甘光奉，甘莉．高分子絮凝剂研究的进展[J]．该朝着更加环保和高效的生物絮凝剂方面进行研工业水处理，1999(2)．究。絮凝剂的研究进展不仅在煤泥水处理中起着至E9]B．J．Scheiner，王群．关于氧化乙烯聚合物和聚丙关重要的作用，同时更加可以被广泛地应用在污水烯酰胺类絮凝剂实用絮凝效率的比较EJ3．国外金处理等环保事业中。所以更加高效环保的絮凝剂研属矿选矿，l990(9)．究和应用应该更加重视和投入。ElO3高宝玉，岳钦艳，李振东，等．聚硅氯化铝混凝剂的2．5煤泥水处理工艺形态及带电特性研究EJ3．环境科学，1998(3)．煤泥水处理工艺布置与以上的各种技术之间的[11]P·索马桑德兰，崔洪山，李长根，等．矿物加工关系相辅相成。就目前的煤泥水处理的问题来说中的生物药剂的应用口]．国外金属矿选矿，2000“跑粗”是相对集中的问题，就此采取的措施一般(11)．有预先脱泥工艺和非预先脱泥工艺。两者各有优缺E12]孙丽梅．选煤厂煤泥水处理系统工艺流程的改造与点，采用的设备也不相同。笔者认为就目前实验和优化[J]．中国矿业，2011(11)．生产数据看，预先脱泥工艺相对于“跑粗”现象的[13]杨建华．选煤厂煤泥水系统设计EJ]．煤质技术，控制更加有效，配套的设备也更适用先进的煤泥沉2006(6)．淀和絮凝技术。作者简介：纪鸿(1988一)，男，辽宁抚顺人，中国矿业大3结语学(北京)在读硕士，主要从事矿物加工过程控制研究。作为当代选煤工艺中1项重要工作，煤泥水处理已经引起广大选煤工作者的极大关注，通过国内(收稿日期：2013—05—06)66'