煤泥水综合利用研究概述
摘要：总结分析了国内外煤泥水研究的现状，对国内煤泥水处理存在的问题进行了讨论，提出了目前国内解决煤泥水问题的方向和重点是拓展高浓度煤泥水处理技术、加快对煤泥水处理设备的研发以及对现有煤泥水处理设备进行升级和改进从而提高煤泥水处理能力和效率。
关键词：煤泥水选煤设备
一、煤泥水研究背景
煤泥水是湿法选煤所产生的工业尾水，其中含有大量的煤泥颗粒，是煤矿的主要污染源之一。我国是煤炭生产和消耗的大国，煤炭作为第一能源，在一次能源消耗的结构中占76%。虽然我国原煤入选率比较低，仅为38%，目前全国每年选煤用水量约8.4亿m3，占全国工业用水量的0.74%。虽然近几年大多数选煤厂装备了一些水处理设备，煤泥水的闭路循环率达到了86.63%，但由于技术、资金等方面的原因，每年仍有约4000万m3的煤泥水排放，约占全国工业废水的0.1%左右。煤泥水的外排，严重污染了煤矿周围地区的环境。据调查，我国532条河流中，有82%受到污染，其中30条500km以上的河流中有18条受到煤泥水的污染[1]。煤矿煤泥水的直接排放，不仅严重地污染了周围的环境，而且还会造成大量煤泥的流失。煤泥水经适当处理后回用于洗煤，不仅解决了环境污染问题，而且还会为企业带来显著的经济效益，其中包括回收煤泥所得、节省洗煤用水的水费和免交的排污费。我国是水资源僵乏的国家，人均水占有水资源量近2260m3，仅为世界人均水占有水资源量的1/3左右[2]。由此可见，煤泥水已成为煤炭工业的主要污染源和煤炭损失源之一。煤泥水的处理与回用不仅对环境保护具有重要意义，同时具有显著的经济效益和社会效益。
二、煤泥水处理现状
煤泥水治理的目标就是泥水分离，即不仅要得到清洁的水，而且还要得到含水率低、易于脱水的煤泥。多年来，世界各国环保专家始终将煤泥水的处理与回用做为矿山废水处理的一个重点内容进行专项研究。
1.国外煤泥水处理现状
目前，世界上一些产煤大国如俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、乌克兰、南非、波兰等基本上实现了煤泥水的零排放，分离出来的煤泥也得到了有效的利用。这些国家的原煤煤质总体较好，分选方法先进，选煤设备性能可靠，产生的煤泥水适当处理后即能满足回用洗煤的要求。采用的处理基本工艺是：煤泥分选—尾矿浓缩—压滤。煤泥分选设备性能的优劣直接影响煤泥水的性质及处理的难易程度。近几年，世界各国非常重视高效煤泥分选设备的研制与开发。美国YangDC研制开发扬氏填充式跳汰机，能够有效分选小于25μm微细颗粒，并具有较好的脱硫降灰的功能[3]。澳大利亚研制的Kelsey离心跳汰机可分选0.063～0.038mm的煤泥。美国研制的Falcon离心分选机，工作时产生的离心力为300g，可有效分选0.6～0.043mm的煤泥。澳大利亚研制的干扰床层分选机（TBS）利用干扰床层实现按密度分层，分选最佳粒度范围为0.25mm[3]。重介质旋流器自上世纪40年代问世以来，经不断改进与发展，其基本结构形式和性能发生了很大变化，除传统型旋流器外，目前还出现了平底型和切线排料型旋流器等。研究表明，切线排料的平底型旋流器的入料量和底流排量比传统型旋流器分别高21%和75%[4]。圆筒形重介旋流器在近20年里得到了较大的发展，出现了有压入料的涡赛尔旋流器和无压给料的戴纳型重介旋流器（D.W.P）。澳大利亚JK矿业中心研制成功的JKDMC新型结构重介质旋流器，采用超细磁铁矿介质（小于90μm）分选煤泥，对1～0.125mm或0.5～0.125mm粒级取得了较好的分选效果[5]。Custom煤炭总公司的初步实验表明，采用微细磁铁矿粉重介质旋流器工艺可以有效地处理0.105～0.025mm级粉煤，但介质回收问题尚未根本解决。南非的研究人员提出，分选小于0.075mm的粉煤，介质的粒度组成中小于0.01mm的含量必须大于50%才能取得良好的分选结果[3]。
煤泥浓缩目前国外常采用的设备有耙式浓缩机、深锥浓缩机、煤泥沉淀池等。耙式浓缩机用于煤泥水或浮选尾煤水的浓缩及澄清。深锥浓缩机用于处理各种煤泥水（特别是浮选尾煤）以得到高浓度的沉淀及洁净的溢流。煤泥沉淀池主要用于回收煤泥或浮选尾煤以及澄清滤液和离心等。煤泥沉淀池包括分段沉淀池、通用煤泥沉淀池和尾矿场。耙式浓缩机在国外使用较多，不仅处理能力大，而且溢流水质也好。例如在澳大利亚南WalkerGreek煤矿，原煤处理量为600t/h的重介质选煤厂（入料范围60～0mm），仅设一台14m直径的耙式浓缩机，即可以处理全厂1140m3/h的尾矿，并实现洗水闭路循环。多数煤泥浓缩需要投加凝聚药剂，强化煤泥的沉淀与浓缩。投加的凝聚药剂主要有铝盐、铁盐混凝剂和有机高分子絮凝剂，如非离子型的聚丙烯酞胺等。Schroeder等人早在1984年就详细地研究了细粒级煤泥水的胶体稳定性和铝盐混凝剂对煤泥水的脱稳凝聚作用[1]由于入选的原煤性质较好，分选后的煤泥水处理难度不是很大，而且国外发达国家煤泥水的处理系统都比较完善，因此，煤泥水得到了有效的处理，基本实现了闭路循环。
二、国内煤泥水处理现状
我国是产煤大国，虽然原煤入选率低于世界平均水平，但原煤入选量和入选率还是有很大程度的地提高。煤泥水的处理与回用与原来相比也有了长足的进步，煤泥水的闭路循环率有了很大的提高。表1为我国选煤厂煤泥水闭路循环率。
表1我国选煤厂煤泥水闭路循环率
虽然目前我国只有13.37%的煤泥水没有实现闭路循环，但全国每年仍要排放大量的煤泥水。并且随着原煤入选率的提高，煤泥水的排放量还要增加。
1.煤泥水没有完全循环的主要原因有以下两个个方面；
1.1我国有相当一部分原煤遇水易于泥化，产生的煤泥水浓度高，处理难度大。虽然选煤厂设有煤泥水处理系统，但处理效果不理想，没有达到回用洗煤的要求，因此，只能直接排放。
1.2一些小型选煤厂的煤泥水处理工艺不完善。煤泥水处理系统投资和生产费用大，直接经济效益低，因此，一些小型选煤厂仅采用重力浓缩或重力沉淀等简单工艺处理煤泥水，处理水质难以得到保证。
煤泥水处理的目的是通过浓缩（沉淀或气浮）—压滤工艺分离出符合排放标准或回用洗煤标准的清水，实现煤泥水的闭路循环。
2.我国在煤泥水浓缩（沉淀或气浮）方面采用的方法主要有：
2.1混凝沉淀投加絮凝剂和混凝剂处理煤泥水是我国常用的一种处理方法，所采用的药剂主要有以下几种。
2.1.1机高分子絮凝剂。常用的有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酞胺或其衍生物的高聚物或共聚物，具体可分为非离子型、阴离子型和阳离子型。
2.1.2无机盐类混凝剂。常用的无机盐类混凝剂主要有铝盐、铁盐等。
2.1.3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、聚合氯化铝铁等。
2.2重力浓缩沉淀。重力浓缩沉淀是煤泥水处理常用的一种方法，常用设备主要有耙式浓缩机、深锥浓缩机、旋流器、沉淀池、高频振动筛和高效浓缩机等。其中，深锥浓缩机效率较高是一般浓缩机的四倍以上。
2.3其它方法。如结团絮凝工艺
近些年来，我国煤泥水的处理与利用问题受到了广泛的重视，煤泥水闭路循环率在近10年内有了大幅度的提高，煤泥水处理技术的研究工作也取得了较好的成绩。但是目前我国每年仍有相当数量的煤泥水没有实现闭路循环，而在己经实现闭路循环的煤泥水中也有一部分没有达到回用标准，使选煤设备和煤泥水处理设备的运行受到影响。由于我国有相当一部分原煤遇水容易泥化，产生的煤泥水自然沉淀困难，加之我国的选煤设备性能、煤泥水处理设备的性能还没有达到国外发达国家的水平，因此，我国煤泥水处理的难度较大。
三、我国煤泥水处理存在的主要问题和研究重点
我国煤泥水处理与先进国家相比还存在较大的差距，以下是存在的主要问题：
1.酸性高泥化煤泥水的处理还没有一个成熟的技术，处理效果没有保证，煤泥水不能实现闭路循环。
2.煤泥分选设备的性能还有待改善，产生的煤泥水处理难度较大
3.沉淀浓缩设备的处理效果还不理想，处理效率还有待提高
因此针对出现的问题，我国煤泥水的研究重点主要是在于研究高泥化和高浓度煤泥水处理技术以及如何提高现有设备的煤泥水处理效率和质量。
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