选煤厂煤泥水处理研究进展

蒋志华

（青海盐湖镁业有限公司选煤厂，青海 格尔木 816099）

选煤厂煤泥水处理研究进展

蒋志华

（青海盐湖镁业有限公司选煤厂，青海 格尔木 816099）

在众多煤泥水处理方法中，自然沉淀法处理效果不好，所需时间久；浓缩沉淀法涉及的设备多，处理能力、效果相对较好；反渗透技术能净化水质，但因膜的特性而存在局限性；而混凝沉淀处理效果好、能力大，但药剂成本高且不易回收、降解；电化学法性能优异，却鲜有应用实例。提出应开发高效的天然絮凝剂，并从节能降耗、安全等着手开发电化学法处理煤泥水的实际应用工艺。

煤泥水；沉降；混凝沉淀；天然絮凝剂；电化学

受粒度大小、矿物组成及变化、水质、ζ电位等因素影响，煤泥水难于沉降［2］。在实际生产中，应结合煤泥具体特性和所用的选煤工艺等，经过分析、讨论、设计，制定出合理的、针对具体情况的煤泥水处理系统。煤泥水处理是选煤过程中重要的环节，对煤泥水进行有效的处理，不仅能增加精煤产率，而且可以减少环境污染。

1 自然沉降法

煤泥水自然沉降受悬浮颗粒粒度、矿物颗粒泥化率和生产用水的水质硬度等关键因素的影响，煤泥水中矿物颗粒粒度越大、矿物颗粒的泥化率越小、生产用水的水质硬度越大，煤泥水越容易自然沉降［3］。煤泥水自然沉降涉及的设备少，不需要添加化学药剂，能大大降低生产成本。煤泥沉淀池是自然沉淀法的应用实例，通过固体颗粒在水中的自然沉降达到固液分离的目的，从而回收煤泥并获得澄清水。但是由于煤泥水自身难沉降的特点，煤泥在沉淀池中的沉淀速度极其缓慢，煤泥水中煤泥颗粒彻底沉降需要的时间长，造成煤泥沉淀池在处理煤泥水时存在一定的缺陷。

2 浓缩沉降法

浓缩沉降主要内容包括煤泥水的水力分级、浓缩和脱水等，针对不同特性（浓度、粒度、粘度、水质等）的煤泥水，选用适宜的工艺、方法和设备进行处理。根据煤泥在运动的介质（水）中沉降速度的不同，水力分级将煤泥分成若干粒度产物；借助重力或离心力作用，通过单段或两段浓缩提高煤泥水浓度；运用机械力破坏煤泥颗粒与水结合的电场力，使颗粒与水分离。通过水力分级、浓缩和脱水等过程，煤泥水得到有效处理，实现煤泥的回收和煤泥水的闭路循环。与自然沉淀法相比，浓缩沉淀的处理能力大，效率高，是较为常用的一种方法。

板集选煤厂用两段浓缩、两段回收工艺优化煤泥水浓缩系统工艺，用沉降式离心机回收一段浓缩煤泥，取得了良好的效果［4］。斜沟煤矿选煤厂采用两段浓缩、两段回收煤泥水处理工艺，实现了煤泥机械回收、洗水闭路循环［5］。

3 反渗透技术

反渗透技术通过在有盐分的水中施加比自然渗透压更大的压力，使渗透向着相反方向进行，水分子被压到膜的另一边，变成洁净水，从而去除水中杂质、盐分。反渗透技术的关键在于膜的选择，必须因地制宜选择合适的膜并在使用中做好膜的合理维护。南山煤矿小沟分矿通过反渗透处理矿井水，矿井水回收利用达到62%［6］。

由于膜的特殊性，对水质要求较高，因此，反渗透技术需与预处理配合使用，且必须设置清洗装置。因各个矿井煤质、水质等的不同，很难设计出能够普遍适用的成套反渗透装置，使其运用具有局限性。目前，反渗透技术主要应用于高矿化度矿井水处理［7］。

4 混凝沉淀法

混凝沉淀就是采用混凝的方法来处理煤泥水，通过加入化学药剂，使煤泥水中悬浮物以较大颗粒或松散絮团的形式得以沉降分离，采用无机混凝剂进行处理称为凝聚，采用高分子化合物进行处理称为絮凝［8］。

无机凝聚剂溶于水后，产生带正电的高价阳离子，降低了颗粒表面的ζ电位，煤泥颗粒间的静电斥力减小，范德华引力增加，提高了颗粒之间相互碰撞吸附的几率，微细颗粒凝聚为较大颗粒［9］。絮凝原理与絮凝剂结构相关，絮凝剂通常是有机高分子化合物，含活性基团和高分子骨架两部分，活性基团与煤泥颗粒表面通过键合作用，使颗粒与絮凝剂结合，高分子骨架起一种桥架作用，能够促进絮团的形成，使煤泥沉降速度大大提高。

混凝沉淀处理煤泥水是现在普遍使用的方法，在实际应用中，常将凝聚剂和絮凝剂一起使用，发挥二者之间的协同作用，达到煤泥水高效沉降的目的。铁煤集团采用混凝沉淀法，用电石渣和聚丙烯酰胺处理煤泥水效果良好［10］。泰丰选煤厂采用凝聚剂和絮凝剂联合作用处理煤泥水，达到理想的沉淀效果［11］。

在处理煤泥水的工艺方面，现已提出了紊流絮凝、剪切絮凝等新工艺［12］。在混凝药剂方面，Y Cebeci［13］用无机凝聚剂研究了特定煤凝聚的动力学性能，有助于相关研究；T D Babarao［14］研究并评价了两种天然絮凝剂。

相较于化学合成的絮凝剂，天然絮凝剂具有原料来源广泛、价格较低、高效、安全、无毒、易于降解等特点。随着环境保护的要求越来越高，绿色矿山发展理念日趋成熟，开发可应用于煤泥水处理的天然絮凝剂势在必行，值得进一步深入研究。

5 电化学法

5.1 电化学法处理煤泥水

电化学技术是处理工业废水的较好方法，在印染废水［15］、制药废水［16］、重金属废水［17］、农药废水［18］等的处理中被广泛应用。将电化学方法应用于处理煤泥水中，通过电解质的有效作用，煤泥更容易沉降，使煤泥水处理达到更好的效果。但现阶段电化学处理煤泥水缺乏对反应场电化学性质的深入研究，反应器的现场实用性不高［19］。

朱龙［20］、胡海旭［21］、李东颖［22］等学者的研究表明煤泥颗粒表面带负电荷，使煤泥水形成胶体分散体系，在煤泥水中煤泥颗粒表面上存在双电层，阻碍煤泥沉降。煤泥颗粒在电场作用下，固—液之间发生相对移动的“滑动面”与本体之间的电势差即为ζ电位，溶液中离子浓度越大或离子价数越高，双电层厚度减小，ζ电位降低；ζ电位的大小决定了煤泥水的沉降性能，ζ电位越大越难沉降，ζ电位越小越容易沉降［23］。

电化学处理煤泥水过程中会发生电解作用，阴极、阳极将进行电极反应，加入的电解质在煤泥水中很快电离产生带正电的、价数较高的阳离子，这些带正电的阳离子中和煤泥颗粒表面的负电荷，使煤泥水中固体颗粒表面电荷量发生改变，使其双电层被压缩，降低了ζ电位，煤泥颗粒间斥力减小，相同固体颗粒间的相互排斥减弱，发生凝聚、沉降。

董宪姝等［24］研究了时间、电解电流强度、电解质用量对难沉降煤泥水沉降效果的影响，当煤泥水浓度为50 g/L、电解时间为5 min、电解电流为0.5 A时，煤泥水沉降速度最快、上清液的浊度最小；煤泥水经电化学预处理后，其中煤泥可浮性会有不同程度地改变。董宪姝等［25］采用3种电解质对煤泥水进行电化学预处理后沉降效果明显改善，煤泥沉降速度提高，上清液浊度降低。

5.2 超声电化学法处理煤泥水

超声电化学将超声辐照与电化学方法相结合，是超声化学和电化学的前沿研究领域之一［26］。运用超声电化学处理煤泥水，不是简单地将超声、电解两种处理方法叠加使用；而是结合超声辐照与电化学方法两者的优点，利用超声对电化学的促进作用，使两者发挥协同作用，提高电化学处理煤泥水的效果。超声改变了电化学中点解反应发生的环境，在电解电极与电极周边介质之间产生了交变电位差，有利于电化学反应的进行。

王浩等［27］使用超声电化学对难沉降煤泥水进行预处理，结果表明该方法能强化煤泥水絮凝沉降，上清液浊度较单独电化学预处理有明显降低，沉降速度提高。杨瑞等［28］针对影响煤泥水沉降效果的主要因素，设计正交试验，考察了各因素不同水平组合的试验效果，结果表明经超声电化学复合处理的煤泥水上清液浊度较单絮凝试验下降，絮凝剂用量也下降。

电化学法的耗电量大，应用于实际生产时，能耗是不可忽视的因素，也是生产成本的重要组成。对于电化学法的深入研究，应从节能降耗、安全可靠入手，开发出适用于实际生产的安全、节能的工艺。

6 结语

做好煤泥水处理，既有利于实现选煤厂洗水闭路循环，减少污水排放；又能有效提高资源利用率，增加企业经济效益。在选煤厂实际生产中，要结合煤质、水质等具体情况，采用适宜的煤泥水处理方法。

在煤泥水处理研究中，混凝沉淀法和电化学法具有更好的开发、应用前景。对于混凝沉淀法，开发高效的天然絮凝剂是实现绿色、生态发展的重要途径。对于电化学法，在完善其理论体系的同时，要从节能降耗、安全等方面着手，开发能够应用于选煤厂实际生产中煤泥水处理的工艺、设备。

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（编辑：程 俊）

Research Progress of Coal Slurry Treatment in Coal Preparation Plant

Jiang Zhihua
（Coal Preparation Plant of Qinghai Salt Lake Magnesium Industry Co.，Ltd.，Golmud Qinghai 816099，China）

Among coal slurry treatment methods:Firstly，the natural precipitation treatment is not so good and time-consuming.Secondly，the concentration-precipitation technology requires a large mount of equipment，and its processing capacity and effect are relatively acceptable.Thirdly，although the reverse osmosis method can efficiently purify water，its applications are seriously limited owing to the vulnerable properties of membrane.Except the above-mentioned methods，the coagulation-sedimentation treatment stands out for its high efficiency and large capacity，but the cost of chemical agents is high，and it is hard to recycle and degrade.The electrochemical method is excellent for its high performance，and the relevant reports on the electrochemical treatment are rarely seen.On the basis of the summary of these methods，the efficient natural flocculant should be developed.Meanwhile，the practical applications of the electrochemical method should be developed from saving energy and resources，safety.

coal slurry，sedimentation，coagulation-precipitation，natural flocculant，electrochemical

X752

A

1008-813X（2016）05-0086-04

2016-08-17

蒋志华（1987-），男，四川遂宁人，毕业于中国矿业大学应用化学专业，助理工程师，主要从事重介选煤及煤质分析工作。

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.05.23

选煤厂煤泥水由煤泥和水组成，其性质比较特殊，受到煤的性质、生产用水的性质和选煤工艺流程等多种因素的影响。在选煤过程中，煤泥水系统起着重要的作用，煤泥水处理效果的好坏直接影响煤炭分选的效率，甚至会造成选煤过程无法进行［1］。选煤厂生产过程中产生煤泥水的环节多，涉及面广，且煤泥水体系性质较为稳定，处理非常困难。如果煤泥水直接排放，将成为选煤企业的主要污染源之一，不仅造成严重的环境污染，而且会给企业带来经济损失。为了实现煤泥水闭路循环，提高资源利用率，达到绿色发展、节能降耗的要求，减少生产污水排放，防止环境污染，对煤泥水处理方法的研究越来越重要。