超磁分离技术在矿井水处理中的应用

2019-06-05奥艳文

山西化工 2019年2期

奥艳文

(西山煤电公用事业分公司，山西太原 030053)

引言

煤矿是一种地下生产活动，因此煤矿的开采必然会对地下水系统造成一定的污染和破坏，我国每年的矿井水总量达到了42亿m3，其中有将近一半被排放到地下，造成了巨大的污染和水资源的浪费。同时也造成了一些地表自然水平衡受到了破坏，还有很多煤矿污水排放到了地面，对地面的环境造成了污染，情况严重时，地下水位降低会造成地表坍塌，导致各种各样的地质灾害。

我国每年的煤炭产量居于世界前列，而煤炭资源也在我国的能源结构中占据了重要的比例，这种比例和趋势在未来几年中会一直持续，因此煤矿开采中排放的废水如果不经过处理会严重的影响环境，不利于我国煤炭工业的可持续发展，因此矿井水的处理问题是当前的一个非常重要的问题。

1 我国矿井水现状

我国是一个人口大国，同时也是一个严重缺水的国家，水资源分布非常不平衡，尤其在北方地区缺水的问题尤为严重。而北方则占据了80%的煤矿资源，因此形成了北方煤矿丰富但是水资源缺乏的情况，水资源的缺乏也直接影响了我国煤矿资源的开采，对于煤炭生产的发展形成了制约。因此加快对矿井水的处理对于我国煤炭生产的发展有着重要的帮助。现阶段需要寻找经济可行的技术和工艺对矿井水进行处理，使之变成生产水和生活用水，这样才能够保证煤矿的生产，提高企业的综合效益，促进企业的可持续发展。

我国在煤矿开采的过程中经常会排放大量的污水，这些污水与地下水类似，主要是以煤粉等悬浮物为主，一般不含有有害物质，因此可以对其进行处理，使之成为理想的水资源。例如可以对矿井水进行处理，让其变成农田灌溉水和生产用水。本文所研究的超磁分离技术就是一种对矿井水进行处理的工艺，主要采用物化法的处理工艺，提高矿井水的净化效率，具有运行成本低，自动化程度较高的优点，因此受到了煤矿企业的密切关注。

2 矿井水的悬浮物特性及传统处理工艺

矿井水中主要成分是煤粉和岩粉，由于地质条件、地质化学及开采条件等影响，矿井水中的悬浮物含量不等，虽然有时矿井水中的悬浮物较少，但是颜色呈黑色，感官性非常差，不适合使用。很多矿井水的处理都是采用市政污水处理办法，但是矿井水和普通的地表水之间的特性差距较大，因此采用市政通用的处理污水办法无法从根本上对矿井水进行处理。传统的处理工艺占地面积较大，需要的投资较多，同时还需要药剂费用等，处理时间需要2 h～3 h，主要通过传统的沉淀方式，无法真正有效的对矿井水进行处理，也无法达到生活用水的标准。而超磁分离技术占地面积相对于传统处理方法来说更小，费用更低，自动化程度更高，处理时间仅需要3 min～4 min，时间短效率高，大大提高了矿井水的处理速度，同时能够让矿井水达到生产用水和生活用水的使用标准，能够极大的促进矿井开采工作，提高企业的工作效率[1]。

3 超磁分离技术简介

3.1 技术发展

在全球范围内，首先利用稀土材料对污水进行处理的是环能德美公司。在20世纪90年代，该公司发明创造了超磁分离技术，将这种技术用于冶金行业的废水处理中，这种技术的出现淘汰了当时众多比较流行的技术，比如日本的铁氧体磁盘技术，达到了世界领先的水平，成为了新型处理污水的工艺。

3.2 工作原理

超磁分离技术首先需要向待处理的矿井水中投入磁种，让矿井水中的一些悬浮物在助凝剂的作用下与磁种进行结合，磁种的存在也在一定程度上加快了絮体颗粒的凝结，同时因为磁种的存在也让这种絮体颗粒具有了一定的磁性，具有磁性之后能够在超磁分离的作用下被吸附，从而能够形成大量的絮团而被沉淀。因此在超磁分离技术中需要使用的药剂量相对于传统的处理工艺来说较少，同时药剂量的多少也需要根据水质情况来调整，总体来说，超磁分离技术所使用的药剂量和需要的处理时间都是相对较短的[2]。

经过絮凝沉淀之后的水引入超磁分离机中，通过超磁分离机中的稀土永磁材料来对其进行聚集，磁盘通过产生非常大的磁力，能够将水中的絮凝物瞬间吸出，这样就能够实现将水中的杂质迅速清除的目的。因为超磁分离机对于水中的絮凝物吸附时间非常短，因此水流能够迅速的通过超磁分离机，同时超磁分离机的占地面积非常小，因此工作起来非常的便利，能够实现在矿井下工作，极大的提高了矿井水处理的速度，提高工作效率[3]。

4 超磁分离技术在矿井水处理中的具体应用

4.1 磁场直接应用技术

如果矿井水中含有磁性污染物或者杂质，那么就需要利用磁场直接应用技术来对其进行分离，通过磁场的作用来影响水中的各个组分，产生一种磁化水的效应，这样就达到了去除磁性颗粒的效果。如果被污染的水源中没有磁性的物质，那么这种技术的应用就受到限制。

4.2 超磁分离工艺流程

如图1超磁分离技术工艺流程图所示。首先加入特选磁种，在对矿井水进行预沉淀之后，让经过沉淀的水与磁种进行混合。其次进行微磁絮凝，在混凝剂和助凝剂的作用下，水体中含有磁性的物质会与磁种进行结合形成絮团。最后是快速分裂，经过混凝反应之后，将絮团与水体分离，然后将水排出。

图1 超磁分离技术工艺流程图

4.3 水质与污泥处理

经过超磁分离技术处理之后的水质基本达到了生产用水标准，但是能否达到矿井中生活用水的标准还需要通过进一步检测，符合国家生活用水的标准之后才能够使用。

微磁絮体在经过磁盘的吸附之后，会转到水面以上，这一过程与沥水的过程相似，经过处理之后的污泥中的含水量非常低，在经过磁种的回收之后，一些非磁性物质分离出来，排放到污泥处理系统中。这部分污泥在经过进一步的处理后，通过小车运出矿井，实现对污泥的综合利用。

5 超磁分离技术应用趋势及方向

超磁分离技术是一种先进的、经济的、绿色的技术，能够将废水中的重金属离子及悬浮物杂质等有效的清除，实现对水资源的净化，有着非常好的处理效果。随着超磁分离技术的不断创新和应用，这种技术的应用范围也越来越广，为了更好的推动技术的应用和发展，应该对磁种材料进行回收。磁性材料都是有着一定的记忆问题，在回收磁种的过程中不可避免的会遇到剩磁问题，这就降低了磁种的回收效率，形成了浪费，所以在未来应该研究如何更有效率的回收磁种。

为了提高矿井水的处理效果，提高环保质量，在使用超磁分离技术的过程中应该注重超磁分离设备的经济性和实用性等，通过研究来发明更为先进的超磁分离设备，这样才能够更好的将这种技术应用到矿井水处理工艺中去。