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煤矿矿井水超磁分离井下处理技术的实践应用

2019-06-06朱丫盼

山东煤炭科技 2019年5期
关键词:分离机悬浮物混凝

朱丫盼

(霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿,山西 霍州 033200)

目前,我国煤炭行业矿井水处理工艺相对落后,很多小矿井为了经济利益都没有建设污水处理工序,对于水资源的循环利用率非常低。中国煤炭加工利用协会统计数据,截止到2016年全国矿井水综合利用率仅为59%,不仅使矿井水中含有的煤泥资源大量浪费,而且对环境造成污染。因此针对矿井水进行超磁分离井下处理技术的实践研究,具有很好的实践意义。

1 工程概况

对霍州煤电集团下属煤矿调查发现,该集团公司对于矿井水处理的技术措施主要为:井下沉淀→提升污水上井处理。在井下将废弃坑道修建成为大体积的水仓用来进行矿井水的自然沉淀,部分经井下沉淀后的污水进行循环使用,另外部分采用泵提升至地面进行二次处理。矿井水在提升过程中需消耗电能,按照设计要求,吨水百米电耗一般约为0.50kWh/(t·hm),而实际运行中的电耗常高于此值。由于吨水百米电耗与所提升矿井水的密度有直接关系,因此,降低矿井水的密度即可节约提升能耗。本文以霍州煤电集团庞庞塔煤矿为例,采用超磁分离井下处理技术对该矿的矿井水进行处理,然后进行循环利用。

2 超磁分离井下处理技术

2.1 技术原理

煤矿矿井水超磁分离井下处理技术是一种利用永磁技术实现快速分离的新型高效矿井水处理技术。一方面,矿井水中所含的煤悬浮物本身不带磁性,通过该技术首先将不带磁性的含煤悬浮物赋予磁性,然后通过超磁分离机进行快速固液分离,使矿井水得到净化;另一方面,从矿井水中分离出来的煤泥渣,可通过磁种回收循环系统实现磁种的循环利用,同时产生低含水率的煤泥,经压滤系统得到煤泥饼,直接随矿车升井。

2.2 关键技术分析

(1)磁种材料选择。必须根据磁种的参数,包括粒径、比重、比表面积、磁性能、絮凝性能、价格等进行综合选择,磁种材料的作用主要是对非磁性悬浮物进行分离。

(2)混凝系统的工艺参数确定。通过试验确定混凝与絮凝药剂的工艺参数,在保障混凝效果的基础上,得到最短的混凝时间和絮凝时间。

(3)磁种制备投加回收装置的研制。该装置的作用主要是对煤泥渣的磁种进行回收利用。

(4)超磁分离机设计。设计的超磁分离机的效果必须达到出水悬浮物小于25mg/l,提高处理后矿井水的质量。

(5)合理的井下处理成套工艺设计。工艺设计主要包括磁絮凝系统、磁分离系统、药剂制备投加系统和污泥压滤系统,实现矿井水处理后变成洁净的矿井水和煤泥饼。

3 实践应用及效果分析

3.1 实践应用情况分析

2016年,霍州煤电集团庞庞塔煤矿将井下400m处硐室巷道改造为矿井水井下处理站,矿井水处理量为12000m3/d。主要技改内容:取消井下沉淀池,直接将矿井水引入超磁分离处理系统,实现泥水分离,清水上井,泥饼直接随矿车升片。矿井水超磁分离井下处理技术工艺流程如图1所示。

图1 矿井水超磁分离井下处理技术工艺流程示意图

从图1中知,矿井水流至混凝反应槽后,在混凝反应槽中投加重介磁种、PAC及PAM,经过3min的搅拌混凝,形成以磁种作为”核”的悬浮物絮体。再次通过超磁分离机进行分离,依靠超磁分离机中稀土永磁磁盘的高强磁力实现磁性絮团与水的快速分离,时间在25s左右。含磁种污泥输送至磁分离磁鼓,对磁种与污泥进行分离,磁种回收率99.5%,可以循环使用,脱磁后的污泥进入污泥处理系统,再次经板框式压滤机脱水,泥饼通过矿车外运。主要的设备使用情况如表1所示。

表1 矿井水超磁分离井下处理系统设备汇总表

3.2 主要技术指标

矿井水超磁分离井下处理系统主要适用于直径为0.2~0.3mm以下煤粉的提取和回收:(1)水中悬浮物(SS)≤25mg/l;(2)COD≤50mg/l;(3)石油类油≤5mg/l;(4)pH值为6~9;(5)煤泥含水率≤30%。

3.3 效果分析

庞庞塔煤矿矿井水超磁分离井下处理技术改造项目已完成并投入运行1年之久。该处理工艺对对悬浮物的去除情况可见图2所示。

图2 水中悬浮物(SS)去除效果

从图3中可以看出,该处理工艺对水中悬浮物的去除率最大为98.2%,最小为95.8%,平均为97.5%,能有效地对水中悬浮物进行去除。

该煤矿超磁分离井下处理技术的节能技改总投资额600万元,建设期6个月。与常规技术相比,每年可多回收2202tce的煤泥资源。年节约电量63.1万kWh,折合标煤221 tce,合计节能2423tce。每年节能经济效益为401万元,投资回收期为1.5年。为企业创造了很好的经济效益。

4 推广前景和节能潜力

中国煤炭加工利用协会统计数据显示,2016年,我国的煤矿矿井水量约为69亿m3,其中,有41亿m3的矿井水经过处理进行了利用,而其余28亿m3矿井水则直接外排。随着国家对相关行业环境保护要求和标准的提高,预计到2019年,矿井水的综合利用率将提高到75%,现有煤矿产能中约有10%可进行矿井水处理技术改造或新建,总矿井水处理需求量为6.9亿m3,形成的年节能能力约为36万tce。本文以庞庞塔煤矿为研究对象,对井下矿井水进行了超磁分离井下处理工艺的改造实践研究,实践应用效果良好,对水中悬浮物的去除率平均为97.5%,并为企业创造了很好的经济效益。鉴于该处理工艺的节能性,可在全国进行推广应用。

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