矿井水处理与选煤厂洗水闭路循环的统筹管理

蔡中见 宋兆立 满 峰

(枣矿集团田陈煤矿，山东 滕州 277523)

1 矿井概述

田陈煤矿选煤厂洗水自成闭路循环，补充水量为净化处理过的矿井水。矿井水处理系统中产生的煤泥输送到选煤厂，与选煤厂尾煤泥统一回收，回收煤泥所产生的水补充到选煤厂循环水池，做为选煤洗水闭路循环中的补加水，多余的水再输送到矿井水处理系统。但是，由于选煤厂处理煤泥水所用药剂和矿井水处理系统所用药剂种类不同，导致水的硬度不同，影响水处理的效率和效果。

2 水处理系统的运行模式

2.1 选煤厂煤泥水处理流程

选煤厂尾煤泥水直接排放到一段浓缩池，在通往一段浓缩池的煤泥水管道中加入絮凝剂聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺在管道中与煤泥水混合均匀，在一段浓缩池中完成与煤泥颗粒的絮凝沉降。一段浓缩池底流进入沉降离心机，所产生的离心液和一段浓缩池溢流水进入二段浓缩池。二段浓缩池根据煤泥水浓度决定是否继续添加絮凝剂，其底流进压滤机，压滤机的滤液水和二段浓缩池溢流水进入循环水池。一般情况下，二段浓缩池的溢流水基本为清水，煤泥含量接近0。随着入洗原煤煤质越来越差，原煤泥化程度严重时，大量粘土物质的微细颗粒进入煤泥水系统，导致煤泥水沉降困难。因此，根据煤泥水水质情况，适时向浓缩池中加入凝聚剂MgCl2，增大水的硬度，促使煤泥微细粒的凝聚沉降，保证二段浓缩池溢流水为清水。此外，当浓缩池出现事故时，需要将浓缩池中的煤泥排放到事故沉淀池，同时，厂房及厂区的卫生用水及冲洗水等进入集中水仓，集中水仓的污水统一排放到事故沉淀池，事故沉淀池中的煤泥水经过添加絮凝剂（聚丙烯酰胺）和长时间静置后，溢流清水送入循环水池。如图1所示。

图1 选煤厂煤泥水处理流程图

2.2 矿井水处理流程

图2 矿井水处理流程图

矿井水处理采用钢砼结构的澄清池和滤池相结合的工艺来净化处理矿井水。矿井水由井下排水泵提升到地面，经矿井水排水管沟自流井进入预沉调节池，部分煤泥在调节池中得以沉淀，经水量水质调节后进入吸水管，经提升泵提升进入澄清池，泵前投加混凝剂，泵后投加絮凝剂，经混凝反应、沉淀、澄清后，出水入滤池，过滤后浊度≤3度。再消毒后自流入清水池，作为全矿工业用水。澄清池内煤泥水通过自动排泥系统排至煤泥水池，再由煤泥水泵输送到选煤厂与煤泥水一起处理。流程图如图2所示。

矿井水处理系统主要处理井下矿井水，得到的清水做为全矿工业用水。矿井水处理系统所用絮凝剂也是聚丙烯酰胺，凝聚剂是AlCl3。由于在矿井水处理系统中，凝聚剂（AlCl3）用量较大，增大了矿井水的水质硬度，消除了微细粒表面的负电荷，有利于水中微细颗粒的凝聚，使其易于沉降，得到了较高质量的清水，满足全矿工业用水的要求。

3 煤泥水的统筹处理

选煤厂煤泥水处理系统与矿井水处理系统在煤泥水处理上相互影响和制约，主要表现在：

（1）两系统所用凝聚剂种类和用量不同，导致水的硬度不同，选煤厂煤泥水水质硬度低，矿井水水质硬度大。当选煤厂将多余的水输送到矿井水处理系统时，降低了矿井水处理系统中水的硬度，加大了水处理的难度。

（2）煤泥水的调配。矿井水处理系统煤泥量不固定，输送到选煤厂事故沉淀池的尾煤泥水时多时少。事故沉淀池容量有限，处理煤泥水量过大时，不能保证进入洗水闭路循环系统的溢流水为清水，进而影响精煤指标。

鉴于以上原因，需要采取必要措施对两系统的煤泥水进行统筹管理与处理，主要措施有：

（1）统一两水处理系统所用凝聚剂的种类。选煤厂煤泥水所用凝聚剂（MgCl2）和矿井水所用凝聚剂（AlCl3）都为无机电解质，无机电解质电离出来的离子的价态越高，所起凝聚作用越强[1]，所以统一凝聚剂为AlCl3。

（2）正确使用凝聚剂（AlCl3）。由于煤泥水中的微细颗粒表面常带有剩余电荷，因此，这些细小颗粒表面上存在电位差，在自然pH值时，多数颗粒带负电。为了消除电位差使颗粒处于电中性状态，颗粒表面在静电力的作用下吸附了一定数量的反号离子，形成双电层[2]。如此，单个颗粒保持电中性，但是颗粒与颗粒之间因带有同种电荷，相互靠近时它们之间产生斥力，正是由于这种斥力作用才使得煤泥水中固体颗粒保持相对稳定状态而很难自然沉降。这种分散状态是由于固体颗粒表面所带电荷引起的，所以往煤泥水中加入凝聚剂，通过凝聚剂电离出的正电离子中和固体表面的负电荷，压缩双电层，减小斥力，促进颗粒凝聚，这就是凝聚过程[3]。由于颗粒所荷电荷量一定，所以对添加凝聚剂的量有严格要求，凝聚剂电离出的阳离子电荷量与颗粒表面所荷负电荷量相互抵消时效果最好，所以要严格控制凝聚剂用量，防止凝聚剂用量过多或过少。

絮凝剂和凝聚剂对煤泥沉降的机理不同，凝聚剂主要是通过改变颗粒表面的电荷性质来实现凝聚作用。絮凝剂主要是通过网捕桥连作用吸附固体颗粒[4]。凝聚剂和絮凝剂在煤泥水沉降中各有优缺点，联合使用不仅节约成本，且能进一步提高煤泥水的澄清效果[5]。煤泥颗粒的混凝沉降过程如图3所示。

（3）合理调配，统筹处理。两水处理系统应保持及时、密切沟通，尽量做到调水提前报备。由于事故沉淀池的加药系统中只有絮凝剂聚丙烯酰胺，所以矿井水处理系统往事故沉淀池调煤泥水时需要进行预处理，保证事故沉淀池中的煤泥水能及时有效地沉降，保证其溢流水为清水，防止溢流水进入选煤洗水闭路循环后影响精煤指标。

图3 混凝过程

4 结语

选煤厂能否实现洗水闭路循环关系到选煤工艺系统能否正常运行，做好煤泥水的统筹处理与调配工作，对稳定选煤系统各项产品指标具有重要意义。因此，选煤厂煤泥水处理系统与矿井水处理系统相互配合，优势互补，统筹安排，合理规划布局水资源的处理、调配、利用，为稳定选煤厂精煤指标，提高煤泥回收率，增加全矿经济效益做出了突出贡献。