高矿化度矿井水除盐浓水用于煤泥水絮凝沉降的试验研究.pdf
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1、文章编号:1001-3571 (2024)01-0013-05高矿化度矿井水除盐浓水用于煤泥水絮凝沉降的试验研究王立辉1,张豹1,刘伟1,高禄江1,李雷2,赵杰3(1.延安市禾草沟煤业有限公司,陕西 延安 716000;2.延安车村煤业(集团)有限责任公司,陕西 子长 717300;3.中煤科工集团唐山研究院有限公司,河北 唐山 063012)摘要:为探寻高矿化度矿井水除盐浓水的适宜出路,基于对除盐浓水中阴阳离子含量的分析,以禾草沟煤矿选煤厂尾矿煤泥水为试验对象,进行了以除盐浓水作为凝聚剂的絮凝沉降试验。结果表明:除盐浓水作为凝聚剂与聚丙烯酰胺配合使用时,满足生产需要的适宜用量为 212 L/
2、t,此时平均沉降速度为 5.52 mm/s,上清液浊度为 211 NTU,效果与聚合氯化铝、氯化镁、氯化钙等三种常规凝聚剂在用量分别为 1 950,2 683,2 970 g/t 时相当;通过理论计算并结合试验结果认为,除盐浓水的凝聚效能的来源主要为电性中和。总体而言,除盐浓水既可作为凝聚剂,在保障絮凝沉降效果的同时有效减少常规凝聚剂的使用,进而提高选煤厂经济效益;又可选择性地作为选煤厂生产补水,从而有效解决了除盐浓水常规处理方式可能带来的环境生态问题。研究结果可为高矿化度矿井水除盐浓水的有效利用提供一定参考。关键词:矿井水处理;除盐浓水;凝聚剂;煤泥水絮凝沉降;上清液浊度;电中和中图分类号:
3、TD946.2;X752文献标志码:AExperimental study on flocculating sedimentation of coal slurrywater using desalinized highly-mineralized mine waterWANG Lihui1,ZHANG Bao1,LIU Wei1,GAO Lujiang1,LI Lei2,ZHAO Jie3(1.Yanan Hecaogou Coal Co.Ltd.,Yanan 716000,China;2.Yanan Checun Coal(Group)Co.Ltd.,Zichang 717300,Chin
4、a;3.CCTEG Tangshan Research Institute Co.Ltd.,Tangshan 063012,China)Abstract:In order to find an outlet for the desalinized highly-mineralized mine water,an analysis is made of thecontents of both cation and anion ions in such water.Based on the result of analysis,the flotation tailing water istaken
5、 as the object to explore the sedimentation effect that can be obtained by using the desalinized mine wateras flocculating agent.At a proper dosage of 212 L/t of the desalinized water plus polyacrylamide,the mean set-tling rate can reach 5.52 mm/s with the turbidity of the supernatant being 211 NTU.
6、The effects obtained is com-parable to those when aluminium polychloride,magnesium chloride and calcium chloride are used at a respect-ive dosage of 1 950,2 683,2 970 g/t.Results of theoretical calculation and test indicate that the flocculating ef-fect of the desalinized water is mainly attributed
7、to the electroneutrality effect.Viewed as whole,the use of desa-linized mine as flocculating agent can lead to effective reduction of consumption of commonly used agents,be-neficial to improvement of economic performance of coal preparation plant.Furthermore its selective use asmake-up water of coal
8、 washing system can effectively eliminate the risk posed by discharge of mine water to en-vironmental ecology.Keywords:mine water treatment;desalinized mine water;flocculant;flocculating sedimentation of slurry water;turbidity of supernatant;electroneutrality 收稿日期:2024-01-19责任编辑:邓明瑞DOI:10.16447/ki.c
9、pt.2024.01.003作者简介:王立辉(1980),男,陕西省榆林人,工程师,从事煤矿生产管理工作。E-mail:,Tel:13772910678。引用格式:王立辉,张豹,刘伟,等.高矿化度矿井水除盐浓水用于煤泥水絮凝沉降的试验研究J.选煤技术,2024,52(1):1317.WANG Lihui,ZHANG Bao,LIU Wei,et al.Experimental study on flocculating sedimentation of coal slurry water using desalinized highly-mineral-ized mine waterJ.Coa
10、l Preparation Technology,2024,52(1):1317.第 52 卷 第 1 期选煤技术 Vol.52No.12024 年 2 月COALPREPARATIONTECHNOLOGY Feb.202413目前,行业内对矿井水处理产生的除盐浓水的回用研究较少,通常做法是将浓水回灌至相对封闭的水文地质单元13,但是对于环境容量低、生态承载力差的生态脆弱地区,在缺乏受纳水体时,浓水排放会造成地表水体污染、土壤盐碱化、浅地表地下水污染等一系列环境生态问题46。毛维东等7对高矿化度矿井水零排放处理工艺路线进行了总结,其中浓水经蒸发结晶作为工业盐是一种可行的利用方式,但该方式地面处
11、理系统投资大、运行成本高。考虑到选煤厂煤泥水中悬浮的微细颗粒表面通常带有负电荷,那么是否能利用除盐浓水中所含的大量阳离子与之进行电中和反应,使悬浮颗粒表面双电层压缩,进而使悬浮体系脱稳8,为后续絮凝沉降创造条件?为此,研究对除盐后浓水用于选煤厂煤泥水絮凝沉降的可行性进行研究,以期为除盐浓水的处理提供新的思路,并在一定程度上降低选煤厂的凝聚剂用量,促进企业降本增效。1试样性质及试验方法试验以延安市禾草沟煤业有限公司的矿井水处理后的除盐浓水以及煤泥水为试验对象。该选煤厂位于陕西省延安市子长市境内,核定生产能力5.0 Mt/a;井下排水量约 90.55 m3/h,由矿井水处理站处理,原工艺为:预沉混
12、凝沉淀过滤消毒,处理后的水用作井下消防洒水、选煤厂补充水等。因回用水含盐量高,对井下长距离输送管及用水设备腐蚀严重,因此,水处理站在原处理工艺的基础上又增设了矿井水除盐工艺(超滤+反渗透)911,具体如图 1 所示。矿井水处理站来水调节池原水泵多介质过滤器絮凝剂、杀菌剂矿井水处理站反渗透系统阻垢剂、还原剂浓水出水(井下、选煤厂回用)阻垢剂、还原剂图 1 禾草沟煤矿矿井水回用处理工艺Fig.1 The process for the treatment of mine water for reuse 增设矿井水除盐工艺后水处理站设计进水量为 100 m3/h,深度处理出水为 70 m3/h,处理
13、后除盐浓水为 30 m3/h。1.1除盐浓水性质为直观对比各水样指标,分别对:选煤厂循环水、矿井来水、超滤出水、反渗透出水、除盐浓水进行了采样化验,结果见表 1。由表 1 可以看出:除盐浓水中 K+,Na+,Ca2+,Mg2+等金属阳离子浓度为矿井来水的 2.22 倍,为选煤厂现循环水的 2.05 倍,其中高价 Ca2+,Mg2+阳离子的含量为选煤厂循环水的 3.05 倍。因此,按絮凝沉降的经典 DLVO 理论,除盐浓水中的大量阳离子有可能起到常规凝聚剂类似的压缩双电层、破坏悬浮体系稳定性的作用。表 1 选煤厂各类用水的水样化验结果 Table 1 Analysis data of diffe
14、rent kinds of water used by Hecaogou Plantmg/L水样水量/(m3h1)阳离子浓度阴离子浓度其他K+Na+Ca2+Mg2+合计ClSO42NO3合计SiO2CODSSTDS选煤厂循环水1 75016.202 120.0019.902.542 158.641 436.001 239.004.672 679.673.21175.0076.005 217.00矿井来水10014.401 950.0018.7011.201 994.301 570.00413.003.541 986.543.0011.008.005 030.00超滤出水10014.401 95
15、0.0018.7011.201 994.301 570.00413.003.541 986.543.0011.001.005 030.00反渗透出水700.5441.950.130.1842.8048.5510.864.4163.820.060.220.02100.60除盐浓水3054.454 311.7229.0539.284 434.504 349.142 413.5171.436 834.089.8636.151.0016 531.93浓缩倍数3.782.211.553.512.222.775.8420.183.443.293.290.133.29 1.2选煤厂煤泥水性质选煤厂煤泥水由浮
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