选煤厂煤泥水闭路循环技术研究

1、选煤厂煤泥水闭路循环技术研究第29卷第4期2007年8月甘肃冶金gansume,iiaiurgyv01.29no.4aug.,2007文章编号1672-4461(2007)0443096-03选煤厂煤泥水闭路循环技术研究杜晓亮(西北矿冶研究院环境资源研究所,甘肃白银730900)摘要:本文分析了选煤厂煤泥水处理的发展过程,对煤泥水闭路循环技术进行了较为深入的研究,并通过工程实例,论证了保证煤泥水闭路循环的三个关键技术环节.关键词:煤泥水;闭路循环;利用;选煤厂中图分类号:文献标识码:a煤泥水是湿法选煤过程中的必然产物,是由原生煤泥,次生煤泥和水混合组成的多相体系,其性质既与煤泥的性质有关,又与

2、水的性质有关,并且还受它们之间的相互关系的影响.因此,由于煤泥特性及水质不同,煤泥水就具有不同的性质.煤泥水的主要性质是浓度与黏度,固相的性质以及液相的性质.生产实践证明,煤泥水(即循环水)浓度与黏度的增高,是导致选煤厂被迫外排煤泥废水的直接原因.1煤泥水处理工艺历史现状及发展方向1.1煤泥水的形成及早期的处理工艺选煤厂煤泥水是湿法选煤过程中产生的粒度为一0.5mm的煤与水组成的混合物.煤泥水处理系统是湿法洗选工艺的基本环节.从选煤厂出现开始,就出现了煤泥水的处理问题.我国自行开始煤泥水处理系统的设计和建设是从原煤炭工业部选煤设计研究院1956年成立时开始的.早期的煤泥水处理并不是以保护环境为

3、目的的,也没有煤泥水闭路循环的概念,其目的主要是回收煤泥.当时的煤泥水处理非常简单,一般是将生产系统产生的含煤泥废水送人平流沉淀池中进行沉淀,粗粒煤泥通过沉淀可得到回收,大量的细粒煤泥仍然滞留在煤泥水中.沉淀后的煤泥水也可以回用,但是由于大量的细粒煤泥无法通过沉淀分离出来,会产生累积,达到一定浓度后则无法循环使用,此时需要补充大量的清水进行稀释.最终由于大量的清水加人系统,系统的水量无法达到平衡而产生煤泥水的排放.因此早期单纯依靠沉淀池来处理煤泥水的工艺是无法做到煤泥水闭路循环的.1.2煤泥水闭路循环工艺的发展过程我国从环保角度重视煤泥水的处理是开始于20世纪80年代.选煤厂的煤泥水含有大量的

4、黑色煤粒,排人水体后对水体造成严重污染.随着环境保护日益受到重视,全国各地对选煤厂煤泥水的处理提出了严格的要求,一些产煤大省开始要求选煤厂的煤泥水要做到闭路循环.要做到煤泥水闭路循环,从表面上看是要减少清水的补加量,达到系统洗水平衡.但从根本上是要加强细粒煤泥的回收,减少煤泥在水中的积累,要改变这一点就要改变单纯依靠沉淀池的煤泥水处理工艺,经过一段时间的研究和实践,在80年代中期形成了典型的浓缩加压滤的煤泥水闭路循环处理工艺.浓缩机的使用使细粒煤泥截流下来,并保证浓缩机溢流水具有较低的煤泥含量,始终可以循环利用,从而避免由于细粒煤泥的积累而出现大量补充清水的情况.压滤机作为煤泥回收的关键设备,

5、它的使用解决了从浓缩机底流高浓度煤泥水中快速回收煤泥的问题.加压过滤机的使用带来的最明显变化是煤泥回收由原来的非连续作业变成连续作业,煤泥的含水率进一步降低,可用性进一步提高,单台设备处理能力得到了提高.此外,近年来普通浓缩机也逐渐向高效浓缩机演变,但我国这方面的技术同国外相比仍有较大的差距.1.3存在的问题及技术发展方向经过20多年的发展和不断完善,煤泥水闭路循环处理工艺已趋成熟,现在的工艺基本上可以保证所有选煤厂达到闭路循环的要求,将来在工艺路线上发生重大改变的可能性相对较小.但目前我国还有不少选煤厂没有实现闭路循环,这其中主要是中小型企业.不能实现闭路循环的根源是,目前我国e-m龇a.i

6、l:gslyjl126?corn第4期杜晓亮:选煤厂煤泥水闭路循环技术研究的煤泥水处理技术和设备可靠性较差,处理效率偏低,不能满足各种类型选煤厂低投资,低运行成本的需要,同时与煤泥水处理相关的煤泥高效分选工艺和技术,设备的集成化等方面也有待进一步研究和提高.煤泥水处理技术的发展方向主要在以下几个方面:(1)煤泥高效分选技术的研究.煤泥在选煤工艺中如果不能得到高效的分选,大量的煤泥就会进人煤泥水处理系统,从而加重煤泥水处理系统的负担,这是煤泥水处理系统不能正常运行的主要原因之一.因此加强煤泥高效分选技术的研究,不仅是选煤厂正常生产的需要,也是有效保证煤泥水处理系统闭路循环的关键.这方面研究的重点

7、是高效浮选技术,小直径煤泥重介分选旋流器,螺旋分选机,水介质旋流器等.(2)高效浓缩机的研究和应用.我国近年来一直致力于高效浓缩机的研究,但同国外技术比还有明显的差距.澳大利亚wallkergreek煤矿原煤处理能力为600t/h,设1台14nl直径的耙式浓缩机即可以处理全厂1140/h的尾矿,实现洗水复用0而在我国,相同规模重介选煤厂通常需要两台直径30m的浓缩机,技术水平差距甚远.因此,为了降低煤泥水系统投资,需大力研发完备的浓缩机控制技术和高效的絮凝剂及其使用技术,以提高浓缩机的处理效益.(3)扩大现代自动控制技术在选煤厂的应用范围.自动控制技术在我国现代化大型选煤厂早已开始应用,但主要

8、局限在生产煤流控制方面,在各生产环节水流控制和煤泥水处理系统药剂投加方面大多没有实现自动控制.因此经常出现各环节用水量过大而造成洗水不能平衡,最终出现煤泥水外排现象.如何将先进的现代自动控制技术应用于选煤厂煤泥水处理系统,精细,定量地控制各环节用水量和絮凝剂等药剂投加量也是将来煤泥水处理系统发展的重点.(4)先进技术与设备的集成化研究.配合高效模块化选煤厂的发展,开发模块化煤泥分选和煤泥水处理技术装备是将来煤泥水闭路循环系统发展的方向.系统模块化集成后可有效缩短建设周期,降低工程投资和运行成本,减少工程占地.降低投资和成本实际是煤泥水闭路循环的关键,很多中小型选煤厂就是因为煤泥水闭路循环系统投

9、资和运行成本过高而放弃采用,从而导致煤泥水不能闭路.2典型的煤泥水闭路循环工艺分析2.1典型的煤泥水闭路循环工艺系统典型的煤泥水闭路循环处理工艺流程见图1.其基本处理工艺为:系统中的粗煤泥在选煤厂生产流程中已经通过旋流器,角锥沉淀池等设施或设备得到的回收,生产系统中产生的细粒煤泥水则进人煤泥水处理系统进行处理.煤泥水首先进人浓缩机中进行细煤泥的沉淀和浓缩,沉淀下来的高浓度煤泥水即浓缩机底流进人压滤机或加压过滤机回收细煤泥,澄清水即浓缩机溢流则进人选煤厂生产系统循环使用.图1典型煤泥水闭路循环系统工艺流程对生产车间跑冒滴漏和冲洗地板等产生的零散煤泥水则设集中水池进行回收.集中水池收集的煤泥水最终

10、进人煤泥水处理系统进行浓缩和压滤处理,处理后的水也进人生产系统循环使用.这样就杜绝了系统中零散煤泥水的排放问题.典型工艺中还应包括事故煤泥水的处理.在选煤厂设计规范中明确要求必须设置事故煤泥水处理环节.事故煤泥水的处理一般采用事故浓缩机或煤泥水事故沉淀池.从上面的分析可以看出,在总结20多年的煤泥水处理经验的基础上形成的这样一个典型的煤泥水处理工艺系统,既考虑了煤泥水的正常处理,又考虑了事故排放煤泥水的处理,同时还考虑了零星煤泥水收集和处理问题,此外还设置.了压滤机或加压过滤机作为细粒煤泥回收的关键设备,从工艺上已经非常完善.我国600多座选煤厂的生产实践也证明采用这样的煤泥水处理系统,能够从

11、工艺上保证煤泥水做到闭路循环.当然煤泥水能否真正做到闭路循环,还与选用设备的可靠性以及管理水平等因素有很大关系.2.2煤泥水闭路循环工艺细节的选择与调整上面给出的只是一个典型的煤泥水处理工艺,e-m嘲ail:gslyji甘肃冶金第29卷在实际设计和运行中,应根据不同地区煤泥水的特点进行细节上的调整.下面将对煤泥水闭路循环工艺系统主要的细节调整进行分析.(1)浓缩处理过程中是否要投加絮凝剂.这主要根据煤泥水特性来定.有些地区的煤泥水中煤泥颗粒具有疏水性或颗粒较细不易沉淀,需要加入絮凝剂才能快速沉淀下来,从而保证浓缩机溢流浓度满足循环利用的要求.(2)采用何种形式的浓缩机问题.经过20多年的发展,

12、我国已经开发了普通浓缩机,高效浓缩机,斜管或斜板浓缩机等.对于比较容易沉淀和浓缩的煤泥水一般选用成本较低,管理方面的普通浓缩机即能满足要求;但煤泥水中煤泥量大时,则需要选用高效浓缩机等来提高单位面积处理能力,降低投资和运行成本.(3)细煤泥回收的把关设备的选型问题.目前一般有两种产品类型:压滤机和加压过滤机.压滤机是比较传统的回收细煤泥的设备,具有技术成熟,投资低的优势,但存在操作不连续,效率低,自动化程度低的劣势.随着今年来高效选煤厂的快速发展,处理能力大,效率高,自动化程度高,脱水效果更好的加压过滤机从国外引进过来,并得到了广泛的应用.(4)事故煤泥水的处理方式的确定.早期的事故煤泥水的处

13、理曾经使用事故煤泥沉淀池,但由于存在投资高,占地面积大,沉淀效果差的原因,逐渐被事故浓缩机或事故煤泥水池所取代.究竞选用事故浓缩机还是事故沉淀水池,主要是受占地和投资等原因的影响.选煤厂设计规范优先推荐选用事故浓缩机,这主要基于事故浓缩机可以和正常使用的浓缩机设计成为互为设备,这样可大大提高煤泥水处理系统得可靠性,做到在浓缩机发生事故的情况下选煤厂仍能维持正常生产.当然也可以从节省投资出发,选用事故煤泥水池,事故煤泥水池可以同时和浓缩机布置在一起,能够进一步减少占地面积.但事故煤泥水池选型时容积必须达到最大容水设备容积的1.21.5倍.(5)选煤工艺的调整.淮南丁集煤矿煤泥水处理系统工艺流程见

14、图2.这个流程主要是针对淮南矿区煤泥易泥化和细粒煤泥含量高的特点对典型的煤泥水处理工艺进行了调整:首先为了提高生产系统回收煤泥的能力,增加了一般动力煤选煤厂不采用的浮选环节,通过浮选可减少进人煤泥水处理系统的细粒煤泥量;其次对煤泥水处理系统则考虑采用两级浓缩的方式,第二级浓缩是针对压滤机滤液再次进行浓缩沉淀,以进一步降低循环水中悬浮颗粒浓度,维持煤泥水闭路循环系统的正常运行.对一级和二级浓缩在设计时截流粒度是不一样的.淮南丁集煤矿的煤泥水处理系统算的上是国内最复杂的煤泥水处理系统.当然煤泥水处理系统工艺流程细节上的变化仍有很多,这些细节变化的目的就是要改善煤泥水处理工艺的适应性和针对性.原蠛一

15、底泣l溢泣liii_+4丽下水溢漉产品尾赚浓缩机rt压薅机回收底薅i泷壅土-.r细赚泥图2易泥化,煤泥量大的煤泥水复杂处理工艺流程3煤泥水处理系统闭路循环的可靠性保证关于煤泥水闭路循环系统的可能性主要取决于3个因素:煤泥水处理工艺的完善性,设备或设施的可靠性及管理的先进性.工艺的完善性就是选用的煤泥水处理工艺基本与前面阐述的典型煤泥水闭路循环工艺相吻合,既要有可能正常的煤泥水处理装置,又要有事故煤泥水的处理,零星煤泥水的收集以及细煤泥的回收装置等.此外选用的处理工艺还应适应不同矿区煤泥水的特点,有较强的针对性和适应性.设备或设施的可靠性是煤泥水闭路循环的关键环节,主要可从两个方面进行分析:一是

16、选用的装置针对当地煤泥水的特性保证有足够的处理能力;二是选用的装置有长期可靠运行的记录和较低的故障率.足够的处理能力不是刚好满足正常处理的需要就行,而应有一定的富余,富余应满足设计规范的要求.设计规范要求煤泥水处理系统的不均衡系数为1.25,就是说选用装置实际处理能力应该达到系统正常需要处理能力的1.25倍.这一指标是从长期实践中总结出来的,环境影响评价中可以此指标来评价选用装置的处理能力能否满足系统可靠运行的需要.管理的先进性是煤泥水处理系统能否做到闭路(下转第104页)e-m.ail:gslyjl鸲i626?coinl04甘肃冶金第29卷和部位其品位变化都比较大,表明在矿石中银分布的不均匀

17、性.矿石中银品位最低4050g/t,最高380390g/t,硫化物型矿石含量较高,矿石颜色较深者品位较高.矿石品位总体上呈现中部较富,上部,下部品位较贫,沿矿体倾向延伸方向品位逐渐变稳定的特征.3.4.2银在载体矿物中的分布为了解银在矿体中的集散情况,预测在选矿中的最大回收率,以及尾矿的合理损失,通过银物相分析,电子探针分析,计算了银在载体矿物中的含量及分布,结果见表4.4结语(1)本矿床矿石氧化程度强,银的品位较低,矿物组成简单,脉石矿物一般占80%以上,以石英为主,金属矿物主要为黄铁矿,白铁矿,褐铁矿,其次为黄铜矿,闪锌矿,方铅矿,磁黄铁矿等.表4银在各主要矿物中的配分计算矿物名称矿物含量

18、(%,岔银量(g/t)银分布率(%)(2)矿石中银以独立矿物存在,主要为铋,铅,银复硫盐类矿物,其次为辉银矿一螺状硫银矿,硫锑铜银矿,硫铜(铁)银矿,自然银,银金矿等.(3)银矿物主要呈微细粒状包裹在方铅矿中,银只能采用浮选方法通过银的载体矿物而伴随回收.收稿日期:2007-01-20作者简介:张青草(1969一),女,工程师,1992年毕业于桂林冶金地质学院岩矿测试专业.(上接第98页)循环的非常重要的因素.用水环节能否得到准确计量与严格完善的管理,设备能否得到及时的维护,这些管理方面的问题均决定了煤泥水处理系统能否真正做到闭路循环.我国很多中小型选煤厂不能做到煤泥水闭路循环,既有工艺方面的问题,也有很多的管理问题.因此提高煤泥水处理系统管理和生产人员素质并制定和实施严格的管理制度是煤泥水实现系统内闭路循环的关键.结上煤泥水处理系统达到闭路循环要求的3方面保证措施的分析,在煤矿环境影响评价中一般应在以下几个方面分析煤泥水处理系统能否从工艺上满足闭路循环的要求.(1)煤泥水处理系统的完善性.煤泥水处理系统工艺是否完善,可以从以下几个方面进行论证:采用浓缩机作为细粒煤泥水的浓缩,沉淀装置;有事故浓缩机或事故煤泥水池等事故煤泥水处理装置;有跑,冒,滴,漏和冲洗煤泥水的集中收集系统和返回管路;有完善的各环节用水计量装置和煤泥水处理系统药剂自动定量投加装置;采用压滤机或加压过