（环境工程专业论文）选煤清洁生产措施研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：植盛日期：丝2 垒! ! 宙丝日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：垂逸导师签名乏芝盘竺叠日期：坦1 2 ：韭! 堑 山东大学硕士学位论文 摘要 我国资源上富煤贫油，是煤炭生产和消耗的大国，煤炭的生产和利用都会 对环境造成污染。煤炭本身的不可再生性和其引发的不断恶化的环境后果，使 煤炭能源的清洁生产和利用成为一个当前所面临的重要而紧迫的课题。 选煤是合理利用煤炭资源、保护环境的最经济和最有效的技术。选煤生产 过程中存在着分选效果差、精煤损失率高、产品灰分高、洗煤水无法实现闭路 循环等技术问题。这些问题不仅导致浪费资源，还会对生态环境造成严重的污 染。因此，探索经济有效、切实可行的选煤清洁生产技术意义重大。 首先对煤炭洗选技术发展的现状进行了介绍，然后通过分析兴隆庄选煤 厂的工艺流程，指出了存在的问题，并由此确定了清洁生产方案，从理论上 对技术进行可行性分析。 选煤厂采用清洁生产工艺之后，提高了分选效果、实现了煤泥的回收和 洗煤水闭路循环，生产成本大幅度降低，取得了良好的经济效益、环境效益 和社会效益。 采用絮凝与凝聚技术，研究了选煤废水处理回用技术。根据沉降试验得 出了煤泥水所需的最佳药剂种类、耗量及添加方式等优化条件。得到如下重 要结论： ( 1 ) 水中加入凝聚剂可以破坏胶体，悬浮物可自然沉降，只是颗粒较细，沉速 较慢。加入絮凝剂后，可形成较大的絮体，该絮体沉降速度快。 ( 2 ) 最佳实验条件是：1 0 0 m l 煤泥水样中投加1 石膏1 0 t f l l ，再加入o 1 的p a m 溶 液1 j 】l l 。处理后，上清液s s = 2 8 0 m g 几，c o d = 1 6 5 m g l 。 ( 3 ) 最佳实际工作条件是：1 0 0 m l 煤泥水中投加1 石膏5 m l ，再加入0 1 的p a m 溶 液0 8 m l ，处理后，上清液s s = 3 3 0 m g l ，c o d = 1 9 3 m g 几。 关键词：煤炭洗选；清洁生产；煤泥水；絮凝剂；凝聚剂。 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t ac o u n t r yt h a tp r o d u c e sa n dc o n s u m e sa1 a r g eq u a n t i t yo fc 0 8 1 ，c h i n a i sr i c hi nc o a lr e s o u r c e sw h i l el a c k sp e t r o l e u 吐c o a lp r o d u c t i o na n d u t i l i z a t i o np o s eah a z a r dt ot h ee n v i r o 硼e n t b e c a u s eo fc o a lr e s o u r c e s a r en o 旷r e c y c l a b l ea n dc a u s ee n v i r o n m e n td e t e r i o r a t i o n ，c l e a n p r o d u c t i o na n du t i l i z a t i o nh a sb e c o m ea nu r g e n ti s s u ea tp r e s e n t c o k ep r e p a r a t i o ni sa 肿s te c o n o m i ca n de f f e c t i v et e c h n i q u ei n r e a s o n a b l eu s a g ea n de n v i r o 聊e n t a lp r o t e c t i o n t h eu n r e a s o n a b l ec o a l p r e p a r a t i o nm e t h o dw i l ll e a dt oas e r i a l0 fp r o b l e m s ：u n s a t i s f a c t o r y s e p a r a t es e l e c t i o n ：h i g h1 0 s so ff i n ec o a l ，h i g ha s hc o n t e n t ，c l o s e d c i r c u l a t i o ni sn o ta v a i l a b l ei ns o m ep l a n t s ，s e r i o u s1 0 s s ，a n d w o r s e n i n gi 叩a c to ne n v i r o 硼e n t t h e r e f o r e ，i ti si 叩o r t a n tt oe x p l o r e t h ee c o n o m i ca n dp r a c t i c a lm e t h o do nt h ec l e a n e rp r o d u c t i o n t h i sa r t i c l ef i r s tt r i e st oi n t r o d u c er e l e v a n tt e c h n i q u e si nt h e c o a lp r e p a r a t i o n t h e nt h ee x i s t e n c eq u e s t i o n 髓sp o i n t e do u tb y a n a l y s i st h ep r o d u c t i o np r o c e s so fx i n 9 1 0 n g z h u a n gc o k ep r e p a r a t i o n f a c t o r y a n df r 伽t h i s ， h a dd e t e r m i n e dt h ec l e a n e rp r o d u c t i o np la r i f i n a l l yi ts u 舢e du pt h a tt h em e a s u r eo nt h ec l e a n e rp r o d u c t i o no fc o a l p r e p a r a t i o ni sf e a s i b l e a c c o r d i n gt op l a na c t u a lm o v e m e n ts i t u a t i o n ，i te x p l a i n e dt h a tt h e s e p a r a t es e l e c t i o nw a se n h a n c e d ， c o a ls l u r r yw a sc l o s e dc i r c u l a t i o n ， t h e p r o d u c t i o n c o s tr e d u c e s l a r g e s c a l e t h r o u g h t h ec l e a n e r p r p d u c t i o nm e a n s ，g o tt ot h ev i e wo fp 0 1 l u t i o np r e v e n t i o na n de c o n o m y i m p r o v i n g t h ee x p e r i m e n t so fs c r e e n i n gc o a g u l a n t sa n df l o c c u l a n t sw e r e c a r r i e do u t ， i no r d e rt os e a r c hf o rt h et e c h n i q u ei nt r e a t m e n ta n d 工：e c y c l i n go fc o a ls l u r r y b a s e do nt h ee x p e r i m e n tr e s u l t s ，a p p r o p r i 8 t e c o a g u l a n ta n df l o c c u l a t ea n dt h e i rp r o p o r t i o na r ed e t e r m i n e d t h e c o n c l u s i o n sa r eo b t a i n e da sf 0 1 1 0 w i n g ： 2 山东大学硕士学位论文 ( 1 ) b ya d d i n gf l o c c u l a t et ow a t e r ，c 0 1 l o i dc a nb ed 锄a g e d ，r e s u l t i n g i ns l o wn a t u r a ls e d i m e n t a t i o n b i g g e rs i z ef l o c k sc a nf o 瑚w h e na d d i n g c o a g u l a n ta n dh a v eaf a s t e rs e d i m e n t a t i o n ( 2 ) b e s te x p e r i m e n tc o n d i t i o n s ：a d d i n g1 0 m lo f1 g y p s u ms 0 1 u t i o n t o1 0 ( ) m ls l u r r y ，t h e na d d i n g1 m lo fo 1 p a ms 0 1 u t i o n a f t e rt r e a t m e n t ， t h ec x 山东大学硕士学位论文 煤生产技术的比较，结合国内选煤行业的现状，以兴隆庄选煤厂为具体研究对 象，通过对兴隆庄洗煤厂的工艺流程的分析，指出该厂生产工艺中存在的不足， 提出进一步推行清洁生产的具体思路。 课题中需要做以下具体工作： ( 1 ) 通过查阅大量文献，认真分析国内外煤炭洗选的生产技术发展现状 结合兴隆庄洗煤厂的实际情况，对其生产工艺、选煤水处理流程进行研究分析， 指出生产工艺中存在的不足。 ( 2 ) 提出推行清洁生产具体思路，并对实施措施进行可行性分析，最终 确定清洁工艺路线。 ( 3 ) 对清洁工艺实际运行情况进行分析总结，为选煤清洁生产提供参考。 ( 4 ) 对洗煤废水进行沉降实验，综合经济因素和环境因素，选择合适的 凝聚剂、絮凝剂，并确定两种药剂的最佳加药量。 本研究的创新之处：通过煤泥水的沉降试验，选出最适合该厂煤泥水的絮 凝剂、凝聚剂，并确定两种药剂的最佳加药量。 6 山东大学硕士学位论文 离的目的；另一类是气固流化床对矿物的分选。其原理是：以微细颗粒作为固 相加重质，形成具有一定密度的流化床层，不同密度组成的被分离矿物进入流 化床层后按床层密度分层，轻者上浮，重者下沉，从而实现气固流化床对矿物 的分选i 7 j 风力选煤是以空气作为分选介质，在上升气流场中对煤炭按密度进行分 选，其分选效果受入选物料的粒度、形状影响较大。风力选煤具有适合于缺水 地区的煤炭分选，具有无煤泥水处理系统、操作费用低、投资省等优点但是， 由于其适宜的入料煤粒级窄、分选密度下限高、效率低、工作风量大和粉尘污 染严重等缺点，应用范围较小。 2 2 国内外选煤生产工艺发展现状 2 2 1 国外选煤生产工艺发展现状 随着洁净煤技术的兴起，作为其主导技术之一的选煤技术，在各国( 包括发 展中国家) 都得到了迅速的发展。选煤是合理利用煤炭资源、保护环境的最经 济和最有效的技术，是煤炭加工、转化为洁净煤燃料必不可少的基础和关键环 节。通过选煤可以优化产品结构，提高利用效率。因此，国际上公认选煤是实 现煤炭高效、洁净利用的首选方案。全世界原煤平均入选比例在5 0 左右，但 一些发达国家明显高于这一比例。如德国为9 5 ，英国和澳大利亚为7 5 ，俄 罗斯为6 2 ，南非为6 0 ，波兰为5 0 ，美国为5 5 ( 美国未洗选的原煤煤质较 好，不需洗选即符合用户求) 【8 】。 国外选煤厂规模正趋于向大型化发展。先进的重介质选煤技术得到广泛的 应用，而传统的摇床和跳汰选煤方法正曰益减少。而细粒煤的分选和脱水成为 研究开发的重点。 几个主要产煤国家的选煤技术现状： ( 1 ) 澳大利亚原煤入洗能力为8 0 ，1 9 9 8 年有6 4 座选煤厂正常运行，大多 数选煤厂入洗煤能力大于6 0 0 t l l 。主要分选方法为重介选煤，占选煤总能力的 5 0 一6 0 。 ( 2 ) 美国1 9 9 8 年统计选煤厂2 1 2 座，选煤厂规模趋向大型化，建设洗选能 力大于2 0 0 0 t ，l l 以上选煤厂的趋势在增加。主要分选方法为重介选煤，正在运行 山东大学硕士学位论文 在2 0 世纪8 0 年代，国外基本以跳汰选为主，到9 0 年代，重介选煤的比例己 由第二位上升到第一位。我国目前还是以跳汰选煤为主，我国目前所采用的选 煤方法情况见表1 2 表1 2 我国各种选煤方法情况 ( 2 ) 目前国内煤炭洗选存在的问题【2 ，1 l l 中国选煤经过5 0 年的发展，已经取得了巨大的成就，但同时也存在一些问 题，与发达国家还存在很大差距，主要问题有以下几点： 原煤入选比例低，动力用煤入选率更低。2 0 0 2 年全国原煤平均入选比例为 3 3 7 ，其中国有重点煤矿为4 4 8 ，远远低于国外5 0 9 0 的水平。目前， 入洗的煤炭多为炼焦煤，动力煤的入洗率低，入洗比例不到1 5 。我国炼焦精 煤和商品动力煤平均灰分分别为9 8 8 和2 2 4 3 ，而同期美国仅为7 和1 7 。 原煤洗选结构不合理。一方面炼焦用煤洗选能力过剩，但优质精煤比重小， 精煤质量差；另一方面动力煤入洗比重低，造成燃烧效率低下、污染严重。 选煤厂规模较小，整体装备水平落后，生产效率低。国有重点煤矿选煤厂主 要洗选设备达到国际水平和国内先进水平的装备率仅为2 0 左右。只有少数选 煤厂配备了先进的在线检测设备和自动控制系统，自动化程度不足2 0 ，选煤 工艺和装备技术落后；国产设备的可靠性差，设备的开机率低，生产效率和产 品质量难以保证，造成中国选煤厂用人多、工效低，平均功效仅为发达国家的 1 0 1 5 。 选煤工艺不灵活，适应性差。选煤工艺陈旧，设备落后，缺乏必要的在线检 测手段，造成选煤工艺适应性差，在线备用设备多，产品结构单一，分选效果 差，资源浪费严重，产品质量不稳定，难于适应原煤性质和产品质量、品种的变 化需求。 2 3 选煤工艺生产中废水来源 2 。3 1 选煤废水的来源 i o 我国绝大多数选煤厂采用湿法选煤。在湿法选煤工艺中，水是不可缺少的。 山东大学硕士学位论文 有机高分子絮凝剂 有机高分子絮凝剂是煤泥水处理最常用的药剂，对于粗颗粒含量多的煤泥 水，只要投加一种有机高分子絮凝剂就可以保证煤泥水达到闭路循环的标准。 对于细颗粒含量多、粘土含量高的煤泥水，只投加有机高分子絮凝剂难以保证 煤泥水的处理效果。在这种情况下，需将无机盐类凝聚剂和有机高分子絮凝剂 配合使用。常用的有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺或其衍生物的高聚物或 共聚物“”。中国矿业大学的陈建启等采用阴离子型聚丙烯酞胺对八一矿高庄煤 矿的煤泥水进行处理，处理后的煤泥水达到回用要求“。夏畅斌等人用阳离子 絮凝剂处理煤泥水进行了试验研究，研究结果表明，阳离子聚季铵盐接枝共聚 物对煤泥水具有较好的处理效果，而且分子量越大，处理效果越好“”。 无机盐类凝聚剂 单独投加无机盐类凝聚剂一般情况下难以保证煤泥水的处理效果，实际工 程中常常是将无机盐类凝聚剂和有机高分子絮凝剂配合使用。庞庄选煤厂采用 硫酸铝与p a m 配合使用处理煤泥水，尾煤浓缩机溢流水浓度从8 0 一9 0 9 几降至 o 3 5 9 几“”。大兴矿采用同样工艺处理煤泥水也取得较理想的效果，实现了煤 泥水的闭路循环“”。 无机高分子絮凝剂 在煤泥水处理中采用的无机高分子絮凝剂主要有聚合硫酸铁、聚合氯化 铝、聚硅硫酸盐等。沫江洗煤厂用聚合硫酸铁处理煤泥水，取得良好的处理效 果，废水中的悬浮物浓度从1 4 0 6 7g 几降至0 1 1 9g 几，其它各项指标也都达 到排放标准“”。沙曲选煤厂煤泥水的处理应用结果表明，p a f c 絮凝剂对煤泥水 处理效果优于聚合氯化铝，当投加p a f c 2 9 9 m 3 ，p a m 3 9 m 3 时，浓缩机溢流浓度 从1 2 0 9 l 降至l g l “” ( 2 ) 气浮浓缩法 气浮浓缩法是根据不同矿物表面疏水性的不同，使疏水性的矿物粘附在气 体上，并随气泡一起上浮，从而达到分离的目的。于尔铁等人对鸡西矿务局杏 花洗煤厂原有系统进行改造，采用气浮一二次澄清工艺处理煤泥水使s s 降到 5 0 m g 几以下，取得了可观的经济效益和社会效益嘲 ( 3 ) 电化学法 这是一种新方法，即利用电化学使带负电荷的煤泥微粒在电场力的作用下 山东大学硕士学位论文 缺点：大量的细泥聚集在洗煤循环水中，不能外排，造成循环水浓度较高， 常达到1 0 0 9 l 2 0 0 9 几，不仅影响重选也影响浮选结果；细粒浮选速度快，在 浮选机第一、第二槽浮起，此时矿浆浓度高，选择性差；粗粒浮起慢，常常损 失于尾矿中。另外，为降低洗水浓度，须增加向系统中补加清水量，从而导致 洗水不平衡，不得不外排煤泥水，造成煤泥的损失，污染环境。 优点：该流程采用容量大的浓缩机作为一个缓冲设备，提高了入浮物料的 稳定性，能有效降低煤泥水的输入量对浮选入料浓度的影响，抗干扰能力强， 可提高浮选浓度。 该流程适用于煤质变化大而频繁，细泥含量少，煤泥不易泥化的选煤厂 ( 2 ) 直接浮选流程 直接浮选流程是指全部煤泥水不经浓缩，通过缓冲池，直接进入浮选，浮 选尾煤进入浓缩机，在浓缩机中添加絮凝剂沉淀，所得清水作为循环水使用。 底流用压滤机脱水，实现闭路循环。 优点：流程简化，作业环节减少，取消了大面积浓缩设备，减少厂房面积， 降低投资和生产成本；浮选入料均匀，浓度降低，适用于细粒浮选，提高了煤 泥水的选择性，直接浮选缩短了煤泥水在水中浸泡时间，改善了煤粒表面的疏 水性，提高煤泥的可浮性，缩短了浮选时间，消除了细泥循环，降低了循环水 浓度，可降到l g 几左右，减少清水用量，改善了选煤粒度下限，提高精煤产率， 减轻了泥化现象。 缺点：入料浓度偏低，如不能保证合适的入浮浓度( 8 0 9 几1 0 0 9 l ) 就 要增加药剂消耗。需设置适当容量的缓冲池，来稳定浮选操作。需使用处理能 力较大的浮选机，浮选尾煤需澄清。 该流程适用于煤泥含量大，尤其是细泥含量大的选煤厂，浮选尾煤采用压 滤机脱水，不适用于极细煤质的分离与浮选。该技术在田庄选煤厂、邢台选煤 厂已应用。 ( 3 ) 半直接浮选流程 半直接浮选流程是介于上是两者之间的流程，溢流水一部分进入浓缩机， 一部分直接进入浮选作业。该流程比较灵活。适用于煤质变化较大选煤厂，一 方面减少了细泥的恶性聚集，另一方面可保证循环水的正常循环。芦岭选煤厂 就使用这种工艺。 1 4 山东大学硕士学位论文 图3 1 选煤生产工艺流程图 1 9 山东大学硕士学位论文 造成煤泥水不能实行闭路循环的原因有： 采用静止耙式浓缩机作为煤泥水处理工艺过程中的关键设备，必须加入水 处理剂净化煤泥水。由于工艺条件所限，入水浓度不稳定，加上使用水处理 剂单一，絮凝剂添加效果不理想，造成循环水中含有过多的煤泥。 原设计设有两台2 0 0 i l l 3 真空过滤机回收每小时达4 6 t 的浮选尾煤，但实际 回收能力仅为每小时1 4 2 0 t ，回收能力远低于设计能力，且回收的煤泥进 入洗混煤仓、使洗混煤产品水分高达1 5 以上。造成装车困难，用户拒收， 使选煤厂难以正常生产，被迫采取尾煤外排措施，损失了煤泥，污染了环境。 由于兴隆庄煤矿全部实行综采，粉末煤含量较大，且选煤厂采用跳汰机粗 选、重介质旋流器精选工艺，次生煤泥量增加，进入浮选环节的煤泥量达1 以上，入浮量达到1 7 0 t h 以上，超过1 4 0 t h 的最大设计值。而浮选机、过 滤机也达不到设计的单机生产能力，致使煤泥回收系统无法承担全部煤泥的 处理，部分低灰煤泥进入尾煤浓缩机，既降低了精煤回收率，又影响浓缩机 的正常工作。另外，由于细泥在洗水中积聚，造成洗水浓度高。为了降低洗 水浓度，维持正常生产，被迫采取外排部分煤泥水再补加清水的措施。 大量的煤泥集聚在循环水中，严重影响分选、回收、脱水等作业效果，为 了降低洗水浓度，通常采用增加系统中的补加清水，从而导致洗水不平衡。 出现外排煤泥水，造成煤泥的损失，污染环境。 ( 3 ) 煤泥浮精脱水系统方面存在问题。在选煤厂的工艺系统中，煤泥的 脱水是关键环节之一，它不仅决定着煤泥脱水后的水分高低，而且还关系着 煤泥的回收效率及煤泥水的处理程度。因此，煤泥脱水工艺设置的是否完善、 合理，对洗煤产品水分、循环水浓度以及洗煤成本都有较大的影响。兴隆庄 煤矿选煤厂最初的浮精煤泥脱水工艺为真空过滤脱水( 煤泥水系统流程图如 图3 2 所示) 这是一种应用最多、最普遍的脱水工艺。 运行中主要存在的问题是：用真空过滤机回收煤泥虽然能满足生产的需 要，但是，随着设备服务年限的增长，原煤入洗能力的增加，真空过滤存在 着诸如真空度低造成的处理能力下降，滤饼水分增高，特别是过滤一些细粘 物料时的脱饼率低等问题。具体表现在： 脱饼率低，使处理能力下降，造成过滤机溢流，影响浓缩机的正常工作， 恶化洗选过程。有时不得不借助于人工捅饼，增 山东大学硕士学位论文 真空过滤系统设备较多，工艺较复杂，运行维护费用大。 滤液浓度大，粒度较细，须返回浮选再行处理，会恶化浮选和过滤效果。 滤布磨损较快，更换较为频繁。 由于滤饼水分高，时而出现装车、砸车埋道的现象，影响安全生产。 脱水筛筛下水 跳汰机 3 3 新思路的提出 图3 2 煤泥水系统流程图 煤泥 洗煤行业的清洁生产，是指采用先进的工艺技术和设备，充分利用原材 料和能源，提高生产产品的得率和降低三废排放量，以利于减轻污染和保护 环境。鉴于以上分析，并根据兴隆庄煤矿选煤厂的实际情况，为彻底解决煤 泥水的处理问题和提高企业的经济效益，实施清洁生产技术是必由之路。通 过采用清洁生产技术使污染消灭在工艺过程中，才是最切实有效的方法，才 更加有利于经济和环境保护的协调发展。主要措施有： ( 1 ) 在传统工艺中，对于一般煤种的洗选，如果煤的可选性为易选时， 一般采用跳汰、浮选联合工艺；对难选的煤一般采用重介、浮选联合工艺。 采用我国传统的选煤工艺，无法实现精煤灰分达到7 以下，因此必须从工 艺改革入手，才能达到较高的分选效率。 ( 2 ) 通过工艺改革，实现煤泥水闭路循环，有效利用水资源、减少煤泥 流失。 2 l 山东大学硕士学位论文 兴隆庄矿选煤厂跳汰粗选重介旋流器精选工艺的成功实践，为我国难选 煤和极难选煤的分选闯出了一条新路，对我国选煤工业的发展起到了推动作 用。兴隆庄矿选煤厂在生产中积累的丰富经验，对同类型选煤厂的设计和生 产具有较好的借鉴与示范作用。 4 2 煤泥( 浮精) 脱水系统工艺优化 4 2 1 煤泥( 浮精) 脱水系统新工艺流程图 由于真空过滤机在使用过程中存在着诸多弊端，特别是滤饼水分过高， 给产品装车外运造成很大困难，以致于影响洗煤生产。改进的方法是：一是 用两台s b 6 4 0 0 型筛网沉降离心机取代盘式真空过滤机，用于浮选精煤的脱 水；二是省去浮选工艺环节。新工艺流程图见( 图4 - 2 ) 。 脱水筛筛下水 图4 2 新煤泥水系统流程图 煤泥 4 2 2 煤泥( 浮精) 脱水系统新工艺原理及可行性分析 真空过滤机利用的是压力差，滤饼水分受压力差大小影响很大，而筛网 沉降离心机利用的是离心力，而比真空压力明显加大，因此，滤饼水分低。 真空过滤机脱饼是靠瞬时吹风作为动力，而筛网沉降离心机靠的是螺旋 推进器，因此脱饼效率高，处理能力大。 使用筛网沉降离心机，可省去了真空系统( 真空泵、气水 山东大学硕士学位论文 4 3 2 煤泥水浓缩作业系统的改造的措施 实现洗水闭路循环有两个基本条件，一是避免洗水中煤泥积聚，二是达 到洗水平衡。针对原处理工艺中存在的问题采取的主要措施如下： ( 1 ) 采用静止耙式浓缩机作为煤泥水处理工艺过程中的关键设备，补建 压滤车间，把压滤机作为煤泥回收的把关设备。 ( 2 ) 选择合适凝聚剂与絮凝剂，确定最佳使用量。 ( 3 ) 科学管理，严格控制清水用量。 4 3 3 煤泥水浓缩作业系统的改造的实施 ( 1 ) 投资5 0 0 余万，补建了压滤车间现有7 台5 0 0 m 2 压滤机使用 透水性好、滤饼容易脱落、使用寿命长的新型无纺滤布，并除去了塑料网板。 压滤车间日生产能力达到l o o o t ，最高日产可达1 5 0 0 t 。压滤机滤液全部返回 循环使用。 ( 2 ) 科学管理，严格控制清水用量 对跳汰机进行减少洗水的试验和调试。洗水用量由每台每小时1 2 5 0 m 3 ， 减为1 0 0 0 m 3 ，每台跳汰机每小时减少洗水用量2 5 0 m 3 ，从而减少了浮选机的 入料矿浆量。 将跳汰中煤筛和矸石筛下水引入斗子捞坑，下沉的粗粒经斗子捞出掺入洗 混煤，防止粗粒进入浓缩机。 ( 3 ) 将全厂绝大多数清水密封泵改为油密封泵；对鼓风机冷却水形成自 身循环：冲洗水全部改用澄清水。 ( 4 ) 选择合适凝聚剂与絮凝剂，确定最佳使用量( 见第五章) 山东大学硕士学位论文 步骤：将水样通过滤纸后，烘干固体残留物及滤纸，将滤纸和残留物的总重量 减去滤纸重量，即为悬浮物。具体方法：将滤纸在1 0 3 下，烘至恒重( 1 h ) ， 用注射器取絮凝后的上清液5 0 i l l l ，使之全部通过定量滤纸。将滤纸和悬浮物 在1 0 3 下烘到1 h 后，放入干燥器中冷却至室温，并称重。 ( 3 ) 沉降速度的测定“： 在2 0 0 i i i l 量筒上贴上普通坐标纸带，水样中加入定量药剂之后，用盖子或用手 捂住量筒口，使其上下翻转5 次，以保证药剂充分混合。翻转结束后，迅速将 量筒放好，开始记时和记录澄清液面下降位置。开始时，5 秒记录一次，待澄 清面接近压缩区时改为1 0 秒记录一次，直至成清液面无明显变化为止。澄清液 面下降距离h 为横坐标，已累计下降时间t 为纵坐标，绘制澄清曲线，如果线段 接近直线，则沉降速度等于h t ，如果线段不是直线，则按下公式求得： b88b8 v = m f 廊一( ，f ) ( 胁) f m 疗2 - ( 打) 2 ) 实验结果：每次蛾煤废水杓o i n l ，”务别投加滤涣剂右蔹、氯化钙、无水石膏 和聚合氯化铝，投药量均为0 5g l ，以1 0 叫蹦n 的速度搅拌6 0 s ，然后倒入量筒 中沉淀，观察实验现象，记录不同时间的泥面高度。实验结果见下图5 - l 从上述实验数据可得如下结论： ( 1 ) 所选的四种混凝剂均能使煤泥水产生絮凝沉淀。其中石膏、氯化钙效 果较好，石灰、聚合氯化铝效果较差。 ( 2 ) 根据上述实验结果，并考虑到经济因素，最终决定使用无水石膏、氯 化钙作进一步实验。 5 2 4 凝聚剂最佳投入量实验方法及结果 实验方法：每次取洗煤废水l o o m l ，分别投加1 的氯化钙、无水石膏，投药量 分别为2 m l 、4 l i l l 、6 l l 、8 m l 、l o m l ，以1 0 0 r i n 的速度搅拌6 0 s ，然后倒入量 简中沉淀，观察实验现象，记录不同时间的泥面高度。 5 2 4 1 投加无水石膏实验结果： = 3 型 爱 24 68 l o 药砸( 1 ) 图5 3 投加不同量无水石膏结果比较 由上述实验结果可得如下结论： ( 1 ) 加入无水石膏以后，胶体稳定性被破坏，煤泥中的悬浮颗粒由原来的 静止不沉变成能够沉降。絮体颗粒较小，沉降的速度较慢。 咖 垂| 伽 | | 姗 m 咖 2 2 2 2 2 2 a 山东大学硕士学位论文 ( 2 ) 本实验中当每1 0 0 m l 煤泥水投加4 m l 一6 m l l 无水石膏时效果较好，即最 佳投加量为0 4 一o 6 9 l 。 5 2 4 2 投加氯化钙实验结果： 1 l o 粤 9 0 豁 萎7 0 联 5 0 3 0 o51 02 03 04 06 0 沉降时间( m i n ) 图5 4 投加不同置氯化钙沉降实验 ；一2 m l 【士广一4 m 1 一6 m 1 * 一1 0 m l l ；r 一1 4 m l i 2 4 0 0 爸2 2 0 0 型 爱 2 0 0 0 1 8 0 0 246l o 投药量( m 1 ) 图5 5 加入不同量氯化钙结果比较 1 4 由上述实验结果可得如下结论： ( 1 ) 加入氯化钙胶体稳定性被破坏，煤泥中的悬浮颗粒由原来的静止不沉 变成能够沉降，絮体颗粒较小，沉降的速度较慢。 ( 2 ) 本实验中当每1 0o t i l l 煤泥水投加4 m l 一10 l l l l 的1 氯化钙时效果较好，即最 佳投加量为o 4 9 卜1 og 几。 山东大学硕士学位论文 5 2 4 3 小结 选取氯化钙，无水石膏作为凝聚剂分别作了混凝试验，结果表明： ( 1 ) 两种凝聚剂都能与煤泥水发生反应，并生成絮体，清水与絮体有明 显的分层。去除悬浮物s s 和c o d 的效果比较明显。 ( 2 ) 加药量对沉降效果影响较大，因此，最佳投药量有着重要意义。 ( 3 ) 两种凝聚剂都有一定的效果，但沉降速度较慢，出水指标不理想。 ( 4 ) 两种凝聚剂处理效果差别不大，但考虑到减轻c i 一对管道和设备的腐 蚀最终选取无水石膏作为最佳凝聚剂。 5 2 5 投加絮凝剂的实验及结果 煤泥水中加入适当的无机混凝剂后，能够使久置不沉的煤泥水破坏其胶体 状态，并能在一定时间内使煤泥水澄清，但形成的颗粒细小，沉降速度较慢。 因此，可以加入絮凝剂来增大颗粒的粒度，从而提高沉降速度，实验采用分子 量为8 0 0 万的p 枷作为絮凝剂。p a m 不仅能够使煤泥颗粒发生凝聚，加决沉淀速 度，而且可改善沉淀煤泥的脱水性能。关于p 枷改善污泥脱水性能的机理国 外在2 0 世纪9 0 年代就有较详细的报道 絮凝剂的用量大小是很重要的，当使用量不足时，悬浮物不能失水脱稳， 絮凝效果不好：用量过大时，不仅造成浪，而且颗粒因超负荷现象导致新的稳 定( 胶体保护作用，即胶体颗粒表面必须保留足够的空间位置，以供另一个胶 体颗粒的链环或链尾来“搭桥”，否则无法进行絮凝) ，所以絮凝剂的用量有一 个最佳值，过小过大都不好“ 实验方法：每次取洗煤废水l o o 札，分别投加1 o 的p 删，投药量分别为o 4 m l 、 o 6 m l 、0 8 m l 、1 o i l i l 、1 5 i i i l 、2 o m l 。通过测得絮团沉降速度和上清液悬浮 物浓度，可以确定絮凝剂的最佳用量。实验结果如图5 6 、图5 7 所示 实验结果表明： ( 1 ) p a m 对洗煤废水的处理有比较好的效果，能够提高沉降速度，形成粒 度较大的絮体，去除悬浮物s s 和c o d 的效果比较明显。 ( 2 ) 加药量对沉降效果影响较大。最佳投药 山东大学硬士学位论文 2 7 2 6 2 5 2 4 0 4o 6o 81 o1 52 o 絮凝剂用量( m g 几) 图5 _ 6 加入不同量p a m 沉降实验 2 0 0 0 = 1 8 0 0 瑟1 6 0 0 袋 镤1 4 0 0 壤 叫1 2 0 0 l o o o o 40 60 81 01 5 絮凝剂用量( m g 几) 图5 7 加入不同量絮凝剂上清液浓度比较 2 o 5 2 6 投加凝聚剂与絮凝剂的实验及结果 从以上实验结果来看，煤泥水中单独加入凝聚剂和絮凝剂，都具有一定的 处理效果，但是效果都不理想。造成这种情况的原因比较复杂，通常认为是由 于煤泥水中含有大量细泥物所致。这些细泥物表面所带电荷往往较高彼此斥力 较大，影响和阻碍了絮凝作用。此时需要先加入一定量的无机电解质凝聚剂进 行凝聚，以压缩颗粒表面双电层，然后加入高分子絮凝剂进行絮凝，这些颗粒 才能进行很好的沉降。目前，国内有许多相关的实验与报道“1 。本实验以最 佳投药量的混凝剂和絮凝剂联合处理煤泥水，确定不同药剂的组合对处理效果 的影响，并最终确定一组最优药剂组合作为处理煤泥水的方法。 ，u墨眦5=酊艘盘蜉 山东大学硕士学位论文 当煤泥水中p a m 的投加量一定时，随无水石膏投加量的增加，沉降速度增加， 但当无水石膏的量达到5 m l 后，在增加无水石膏投加量效果不明显。 ( 2 ) 同量石膏不同量p a m 的沉降实验 取水样五份各1 0o l i l l ，分别定为1 。、2 。、4 。和5 。水样，首先向五份水样中加 入浓度为1 的石膏溶液5 m l ，搅拌6 0 s ，然后在五份水样中依次加入浓度为0 1 的p a m 溶液o 5 札、o 8 m l 、1 o n i l 、1 2 m l 、1 4 i i l l ，搅拌6 0 s ，其它条件同前。 实验结果见图5 一1 0 、图5 1 1 所示 0 5o 81 01 21 4 加药量( m l ) 图5 一l1 投加不同量p a m 对处理效果的影响 + s s ( m g 几) ! ! 业l ! 型坐! 枷 咖 咖 啪 枷 枷 o ，1丑占避璐爱窿q 山东大学硕士学位论文 6 1 4 主要项目可产生效益 表6 1 直接经济效益一览表 主要项 目 产生的直接经济效益( 万元年) 低灰炼焦精煤洗选工艺 增加精煤 节约设备维修费 节约排污费 节约水资源费 节约药剂费 节约电力消耗 合计 5 5 5 3 1 2 9 o 4 1 o 1 3 8 4 3 0 2 4 o 2 0 9 o 1 0 1 5 1 6 2 环境效益、社会效益分析 选煤厂是洗水用量很大的单位，每小时洗水循环量可达2 0 0 0 余立方米， 若选煤厂不能实现洗水完全复用而被迫对外排放，对环境的污染、煤及水资 源的浪费都将是十分惊人的。因此选煤厂的洗水闭路循环有着非同寻常的意 义。 清洁生产工艺实施后，兴隆庄选煤厂实现了洗水闭路循环( 清水耗量下 降到了o 0 6 h ，t 原煤以下) ；提高了煤泥回收率( 精煤产率提高了1 ) ，有 效地利用了资源，减少了环境污染，使得原本复杂难以管理的煤泥水系统变 得简单易管，而且生产成本得到大幅度降低。为我国大规模、高效益地回收 利用煤泥，避免环境污染，开辟了一条切实可行的途径，取得了十分显著的 经济和社会效益。 跳汰粗选重介旋流器精选工艺，工艺流程简单、灵活、效率高、适应性 强，该工艺的成功实践，为我国难选煤和极难选煤的分选闯出了一条新路， 对同类型选煤厂的设计和生产具有较好的借鉴与示范作用。此工艺目前已在 西山矿务局东曲、西曲选煤厂、黑龙江省的桃山选煤厂、淮北矿务局的i 临焕 选煤厂、淮南矿务局望峰岗选煤厂以及本公司鲍店矿选煤厂等厂推广。 4 l 山东大学硕士学位论文 总之，实施清洁生产工艺为该厂创造了很好的社会效益，保护了环境， 而且提高了经济效益。 山东大学硕士学位论文 第七章进一步