蔡中見 宋兆立 滿 峰
(棗礦集團田陳煤礦,山東 滕州 277523)
田陳煤礦選煤廠洗水自成閉路循環(huán),補充水量為凈化處理過的礦井水。礦井水處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的煤泥輸送到選煤廠,與選煤廠尾煤泥統(tǒng)一回收,回收煤泥所產(chǎn)生的水補充到選煤廠循環(huán)水池,做為選煤洗水閉路循環(huán)中的補加水,多余的水再輸送到礦井水處理系統(tǒng)。但是,由于選煤廠處理煤泥水所用藥劑和礦井水處理系統(tǒng)所用藥劑種類不同,導(dǎo)致水的硬度不同,影響水處理的效率和效果。
選煤廠尾煤泥水直接排放到一段濃縮池,在通往一段濃縮池的煤泥水管道中加入絮凝劑聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺在管道中與煤泥水混合均勻,在一段濃縮池中完成與煤泥顆粒的絮凝沉降。一段濃縮池底流進入沉降離心機,所產(chǎn)生的離心液和一段濃縮池溢流水進入二段濃縮池。二段濃縮池根據(jù)煤泥水濃度決定是否繼續(xù)添加絮凝劑,其底流進壓濾機,壓濾機的濾液水和二段濃縮池溢流水進入循環(huán)水池。一般情況下,二段濃縮池的溢流水基本為清水,煤泥含量接近0。隨著入洗原煤煤質(zhì)越來越差,原煤泥化程度嚴(yán)重時,大量粘土物質(zhì)的微細(xì)顆粒進入煤泥水系統(tǒng),導(dǎo)致煤泥水沉降困難。因此,根據(jù)煤泥水水質(zhì)情況,適時向濃縮池中加入凝聚劑MgCl2,增大水的硬度,促使煤泥微細(xì)粒的凝聚沉降,保證二段濃縮池溢流水為清水。此外,當(dāng)濃縮池出現(xiàn)事故時,需要將濃縮池中的煤泥排放到事故沉淀池,同時,廠房及廠區(qū)的衛(wèi)生用水及沖洗水等進入集中水倉,集中水倉的污水統(tǒng)一排放到事故沉淀池,事故沉淀池中的煤泥水經(jīng)過添加絮凝劑(聚丙烯酰胺)和長時間靜置后,溢流清水送入循環(huán)水池。如圖1所示。
圖1 選煤廠煤泥水處理流程圖
圖2 礦井水處理流程圖
礦井水處理采用鋼砼結(jié)構(gòu)的澄清池和濾池相結(jié)合的工藝來凈化處理礦井水。礦井水由井下排水泵提升到地面,經(jīng)礦井水排水管溝自流井進入預(yù)沉調(diào)節(jié)池,部分煤泥在調(diào)節(jié)池中得以沉淀,經(jīng)水量水質(zhì)調(diào)節(jié)后進入吸水管,經(jīng)提升泵提升進入澄清池,泵前投加混凝劑,泵后投加絮凝劑,經(jīng)混凝反應(yīng)、沉淀、澄清后,出水入濾池,過濾后濁度≤3度。再消毒后自流入清水池,作為全礦工業(yè)用水。澄清池內(nèi)煤泥水通過自動排泥系統(tǒng)排至煤泥水池,再由煤泥水泵輸送到選煤廠與煤泥水一起處理。流程圖如圖2所示。
礦井水處理系統(tǒng)主要處理井下礦井水,得到的清水做為全礦工業(yè)用水。礦井水處理系統(tǒng)所用絮凝劑也是聚丙烯酰胺,凝聚劑是AlCl3。由于在礦井水處理系統(tǒng)中,凝聚劑(AlCl3)用量較大,增大了礦井水的水質(zhì)硬度,消除了微細(xì)粒表面的負(fù)電荷,有利于水中微細(xì)顆粒的凝聚,使其易于沉降,得到了較高質(zhì)量的清水,滿足全礦工業(yè)用水的要求。
選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)與礦井水處理系統(tǒng)在煤泥水處理上相互影響和制約,主要表現(xiàn)在:
(1)兩系統(tǒng)所用凝聚劑種類和用量不同,導(dǎo)致水的硬度不同,選煤廠煤泥水水質(zhì)硬度低,礦井水水質(zhì)硬度大。當(dāng)選煤廠將多余的水輸送到礦井水處理系統(tǒng)時,降低了礦井水處理系統(tǒng)中水的硬度,加大了水處理的難度。
(2)煤泥水的調(diào)配。礦井水處理系統(tǒng)煤泥量不固定,輸送到選煤廠事故沉淀池的尾煤泥水時多時少。事故沉淀池容量有限,處理煤泥水量過大時,不能保證進入洗水閉路循環(huán)系統(tǒng)的溢流水為清水,進而影響精煤指標(biāo)。
鑒于以上原因,需要采取必要措施對兩系統(tǒng)的煤泥水進行統(tǒng)籌管理與處理,主要措施有:
(1)統(tǒng)一兩水處理系統(tǒng)所用凝聚劑的種類。選煤廠煤泥水所用凝聚劑(MgCl2)和礦井水所用凝聚劑(AlCl3)都為無機電解質(zhì),無機電解質(zhì)電離出來的離子的價態(tài)越高,所起凝聚作用越強[1],所以統(tǒng)一凝聚劑為AlCl3。
(2)正確使用凝聚劑(AlCl3)。由于煤泥水中的微細(xì)顆粒表面常帶有剩余電荷,因此,這些細(xì)小顆粒表面上存在電位差,在自然pH值時,多數(shù)顆粒帶負(fù)電。為了消除電位差使顆粒處于電中性狀態(tài),顆粒表面在靜電力的作用下吸附了一定數(shù)量的反號離子,形成雙電層[2]。如此,單個顆粒保持電中性,但是顆粒與顆粒之間因帶有同種電荷,相互靠近時它們之間產(chǎn)生斥力,正是由于這種斥力作用才使得煤泥水中固體顆粒保持相對穩(wěn)定狀態(tài)而很難自然沉降。這種分散狀態(tài)是由于固體顆粒表面所帶電荷引起的,所以往煤泥水中加入凝聚劑,通過凝聚劑電離出的正電離子中和固體表面的負(fù)電荷,壓縮雙電層,減小斥力,促進顆粒凝聚,這就是凝聚過程[3]。由于顆粒所荷電荷量一定,所以對添加凝聚劑的量有嚴(yán)格要求,凝聚劑電離出的陽離子電荷量與顆粒表面所荷負(fù)電荷量相互抵消時效果最好,所以要嚴(yán)格控制凝聚劑用量,防止凝聚劑用量過多或過少。
絮凝劑和凝聚劑對煤泥沉降的機理不同,凝聚劑主要是通過改變顆粒表面的電荷性質(zhì)來實現(xiàn)凝聚作用。絮凝劑主要是通過網(wǎng)捕橋連作用吸附固體顆粒[4]。凝聚劑和絮凝劑在煤泥水沉降中各有優(yōu)缺點,聯(lián)合使用不僅節(jié)約成本,且能進一步提高煤泥水的澄清效果[5]。煤泥顆粒的混凝沉降過程如圖3所示。
(3)合理調(diào)配,統(tǒng)籌處理。兩水處理系統(tǒng)應(yīng)保持及時、密切溝通,盡量做到調(diào)水提前報備。由于事故沉淀池的加藥系統(tǒng)中只有絮凝劑聚丙烯酰胺,所以礦井水處理系統(tǒng)往事故沉淀池調(diào)煤泥水時需要進行預(yù)處理,保證事故沉淀池中的煤泥水能及時有效地沉降,保證其溢流水為清水,防止溢流水進入選煤洗水閉路循環(huán)后影響精煤指標(biāo)。
圖3 混凝過程
選煤廠能否實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)關(guān)系到選煤工藝系統(tǒng)能否正常運行,做好煤泥水的統(tǒng)籌處理與調(diào)配工作,對穩(wěn)定選煤系統(tǒng)各項產(chǎn)品指標(biāo)具有重要意義。因此,選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)與礦井水處理系統(tǒng)相互配合,優(yōu)勢互補,統(tǒng)籌安排,合理規(guī)劃布局水資源的處理、調(diào)配、利用,為穩(wěn)定選煤廠精煤指標(biāo),提高煤泥回收率,增加全礦經(jīng)濟效益做出了突出貢獻。