煤泥水处理技术研究现状及发展趋势

煤泥水处理技术研究现状及发展趋势
黄缓缓
【摘要】介绍了国内外煤泥水处理技术的发展现状及目前常见的脱水工艺,举例说明了助滤剂、外加电场、磁场沉降及离子吸附四种技术在煤泥脱水中的应用效果,并就煤泥水处理技术的发展趋势进行了简要分析,为未来研究工作提供了参考依据.【期刊名称】《选煤技术》
【年(卷),期】2018(000)005
【总页数】3页(P43-45)
【关键词】煤泥水处理;助滤剂;外加电场;磁场沉降;离子吸附
【作者】黄缓缓
【作者单位】安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南232001
【正文语种】中文
【中图分类】TD946
我国煤炭分选以湿法分选为主，所产煤泥具有粒度细、比表面积大、吸附能力强等特点[1]。

随着机械化采煤程度的提高，细粒煤在煤炭中占比逐渐升高；在煤炭洗选加工过程中，在破碎、筛分等环节作用下，细粒煤含量将进一步升高。

在湿法分选工艺中，煤泥含量过高会造成压滤脱水困难，煤泥水处理不当，在很大程度影响生产稳定和产品质量。

煤泥水中较大粒度颗粒的浓度较低，大部分煤泥颗粒细小，且表面带有较强的负电
荷，容易成为一种稳定的胶体体系。

受煤泥水中颗粒粒度、矿物组成、颗粒数量、密度大小、黏度、水的硬度以及pH值等一系列因素的影响，煤泥水处理难度很大，进而导致煤泥水沉降不能达到理想效果[2]，煤炭资源回收率和精煤质量下降。

在
洗选过程中含药剂的煤泥水不能循环使用，这些问题不但造成水资源的浪费，而且还会造成选煤厂周边环境的污染。

因此，选煤过程中煤泥脱水处理效果对煤炭生产的经济效益、社会效益、生态效益都有着不可忽略的影响，故对煤泥进行脱水处理刻不容缓。

1 国外煤泥水处理现状
我国开采的部分原煤为变质程度较低的年轻煤种，国外的煤炭资源较国内原煤质量要优质，从某种程度上降低了煤泥脱水处理的难度，美国、澳大利亚、俄罗斯等一些产煤大国已经基本实现了煤泥水的零排放。

较国内而言，这些国家对煤泥水处理的研究较少。

Evmenova[3]研究了絮凝剂对煤泥的分散性能及流体形变的影响；Szczypa[4]等通过在煤泥水中添加非离子型絮凝剂和碳酸钙的方法，对悬浮颗粒
表面电荷进行了研究，从煤泥水中微细颗粒荷电入手，采用添加凝聚剂压缩颗粒表面双电层或者采用与絮凝剂复配的方法对煤泥水进行沉降澄清处理[5]。

国内学者
在这方面做了大量研究，并取得了一系列成果。

2 国内煤泥水处理现状
目前对煤泥水处理技术的研究侧重于絮凝技术，研究方向则集中在煤泥水的性质和组成、沉降速度与粒度的关系、煤泥水沉降数学模型的构建、药剂用量的确定等方面，部分研究也集中于电场辅助、磁化改性以及疏水改性等技术对煤泥水絮凝效果影响的研究。

周明远[6]等研究了热压过滤技术对细粒煤脱水的强化作用，研究发
现热压过滤可在同一过滤设备上强化细粒煤脱水，进而达到干燥脱水的效果；余长军[7]对细粒煤脱水工艺进行了简述，并对机械力、干燥、助滤剂和复合脱水技术
进行了展望；袁素珍[8]对高浓度的选煤废水进行了混凝沉降试验研究，试验发现
PAC+PAM联用可以达到很好的效果，满足煤泥废水再利用的标准；侯金英[9]等研究了絮凝剂添加量和煤泥粒径的分布对煤泥脱水的影响，试验结果表明，随着絮凝剂添加量的增加，分散介质黏度增大，脱水速率减小，滤饼水分增加。

在具体实践中，絮凝剂法研究居多，但絮凝剂自身存在一定的缺陷，如有机分子利用率低、难以溶解、有毒且价格较高等问题。

天然有机絮凝剂虽然具有易溶解、价格低和来源广的优势，但稳定性差，难以达到理想的絮凝效果。

此外部分煤泥水处理技术忽视了除颗粒以外的影响因素，致使出现成本高、效果差、资源浪费严重的问题。

3 煤泥水处理方法
在煤泥水的实际处理过程中，通常需要使用助滤剂，即在不改变选煤厂现有的设备和工艺的前提下，加速煤泥的沉降过程，这也是目前使用最广泛且有效的方法。

除此之外，外加电场改变煤泥絮凝效果、磁化煤泥悬浮液等也是改善煤泥絮凝效果的方法。

除助滤剂法外，电场和磁场辅助亦是采用较多的辅助方法。

3.1 疏水改性对煤泥压滤特性的影响
在压滤和过滤操作过程中，为了降低过滤阻力，增加过滤速率，得到高度澄清的滤液和成型效果好的滤饼，可加入些辅助物质，即为助滤剂。

陈晨[10]研究了煤泥表面疏水改性对压滤的影响，研究发现疏水改性药剂对煤泥压滤脱水的助滤效果有较大影响，添加特定的助滤剂后，滤饼中微小颗粒的数量显著减少，滤饼结构变得疏松，脱水能力增强；复配药剂对脱水影响的研究越来越普遍，罗乐[11]从药剂复配着手对脱水效果的影响进行了研究，研究发现，沉降过滤速度增大，上清液的透光率发生了变化；胡鹏飞[12]等采用聚合氯化铝与聚丙烯酰胺复配方法进行煤泥脱水试验，研究发现药剂复配明显缩短了过滤时间和滤饼水分，压滤时间能降低15%左右，滤饼水分可降低2.0个百分点以上；刘春福[13]等采用
季铵盐与混凝剂复配的方法对煤泥水进行试验研究，试验结果表明,采用单一药剂
或混凝剂处理时,药剂用量大且沉降效果不理想，但采用季铵盐与混凝剂复配时,大
大减少了药剂用量且沉降效果较好。

3.2 外加电场对煤泥水沉降的影响
煤泥水主要成分是具有较强亲水性的高岭石和石英等黏土矿物，当采用电絮凝法预处理煤泥水时，高岭石和石英悬浮液的Zeta电位随着pH值升高而升高，煤泥水、高岭石和石英悬浮液pH值随电压和加电时间的增加而增大。

陈帅[14]研究了外加接触式电场电泳和电絮凝作用对煤泥水沉降效果的影响，研究发现：当外加电场后，煤泥水沉降效果有所改善，煤泥水初始沉降速度均变小，上清液透光率均变大。

3.3 磁场对煤泥水沉降的影响
吕玉庭[15]研究发现：在磁场作用下，煤泥颗粒所带电荷量下降，减少了颗粒间的斥力，使煤泥颗粒易聚团沉降，当磁感应强度增大时，煤泥颗粒产生的絮团增大，对煤泥沉降影响明显；李建军[16]在较强磁场条件下对煤泥水进行磁化试验，试验结果表明，磁化作用降低了悬浮颗粒的表面电位，增强了水的物化活性，同时也对水溶液中颗粒润湿、溶解、凝聚及化学反应等动力学过程具有重要影响，利于污水体系的固液分离。

磁化处理不但破坏了煤泥水中颗粒表面吸附水层的类晶体结构，打破水分子的链状结构，减弱固体颗粒表面的水合作用，而且减小了水化膜的厚度和Zeta电位值，有利于煤泥絮团的形成和沉降[17]。

3.4 阳离子吸附对煤泥脱水的影响
煤泥水中含有大量微细黏土矿物颗粒，颗粒表面带有负电荷，矿粒表面也带有负电荷，因载有同性电荷的颗粒相互排斥，故颗粒间斥力使煤泥水处于高度分散状态，导致高泥化煤泥水的沉降澄清较为困难。

多数选煤厂采用在溶液中加入电解质的方法进行改进，电解质在溶液中电解出载有正电荷的离子，进而抵消矿粒表面电荷且
压缩双电层，使矿粒间发生絮凝，易于沉降。

孙迎林[18]研究了K+ 、Na+ 、Ca2+ 、Mg2+ 对煤泥颗粒表面吸附特性的影响，研究发现，K+ 、Na+ 可与矿粒表面电荷相抵消，起到压缩矿粒表面双电层的作用，进而减小矿粒间斥力，有利于矿粒凝聚成团。

当浓度较低时，Ca2+ 、Mg2+可降低矿粒表面自由能，有利于煤泥脱水；当浓度较高时，Ca2+ 、Mg2+会生成羟基络合物，且具有亲水性，有利于矿粒间的絮凝。

4 结语
煤泥水处理是选煤过程中困难且复杂的环节，不仅表现在煤泥水处理的工艺上，还体现在煤泥水中的矿物组成上，当煤泥水中含有高泥化微细粒时处理尤为困难，这是选煤厂亟待解决的难题之一。

为寻求行之有效的解决措施，改善煤泥水处理效果，实现最大限度的回收煤炭资源，最小限度的污染环境，未来的研究方向如下：(1)煤泥水中含有的黏土矿物种类繁多，针对目前研究单一矿物对煤泥水处理的影
响较多的情况，今后应加强对煤泥水中矿物性质的研究。

(2)鉴于煤泥水试验研究投入到生产实践的部分较少，因此应结合选煤厂对煤泥水
的处理方法，改善煤泥水处理效果。

参考文献：
【相关文献】
[1] 闵凡飞，张明旭，朱金波. 高泥化煤泥水沉降特性及凝聚剂作用机理研究[J].矿冶工程，2011，31(4)：55-58.62.
[2] 王慧. 洗选生产过程中煤泥水处理研究[J].技术研究,2014(2):155-156.
[3] EVRNENOVA G L．Influence of deformation of a medium on flocculation of coal dispersions[J].Journal of Mining Science，2008，44(3)：298-301.
[4] SZEZYPA D J，SPRYEHA A M. Some evaluation floeculation of calcium carbonate in aqueous suspension and non-ionic flocculating agent and electrical surface charge of
flocculation particles[J].Colloid and Polymer Science，1976，254(6)：606-607.
[5] 李孟婷. 水质和药剂制度对煤泥水沉降的影响[D]. 淮南:安徽理工大学，2013:6-7.
[6] 周明远，孙福兴. 热压过滤强化细粒煤脱水的研究与展望[J].选煤技术，1999(4)：45-48.
[7] 余长军. 细粒矿物脱水技术研究现状及发展趋势[J].煤炭与化工，2017，40(2)：1-4.
[8] 袁素珍，张亮. 高浓度洗煤废水处理的实验研究[J].江西化工，2017(2)：102-106.
[9] 侯金英，董宪姝. 分散介质流变性对煤泥脱水性能的影响研究[J].中国煤炭，2016，42(3)：82-86.
[10] 陈晨. 疏水改性对选煤厂煤泥压滤特性的影响研究[D]. 淮南:安徽理工大学，2015：65-66.
[11] 罗乐. 煤泥水处理中药剂配方对絮凝沉降效果的影响[J].安徽化工，2013,39(3):33-34.
[12] 胡鹏飞,徐初阳,周欢欢,等. 高灰细粒煤泥压滤中助滤剂的应用研究[J]. 中国煤炭, 2014，451(2): 85-89.
[12] 刘春福,闵凡飞,陈军,等. 季铵盐与混凝剂复配处理高泥化煤泥水的试验研究[J]. 中国煤炭, 2014，40(12): 81-86.
[14] 陈帅. 电场辅助煤泥水沉降实验研究[D]. 淮南:安徽理工大学，2015.
[15] 吕玉庭，赵丽颖，时起磊. 磁场对煤泥水絮凝沉降效果的影响[J].黑龙江科技大学学报，2013，23(5):425-426.
[16] 李建军，乔尚元，朱金波，等. 煤泥水磁化改性及磁化-絮凝沉降研究[J].洁净煤技术，2015(4)：1-4，11.
[17] 王雷.外加电场辅助煤泥水沉降试验研究[D]. 淮南: 安徽理工大学, 2013.
[18] 孙迎林.不同阳离子在淮南矿区煤泥颗粒表面吸附特性的研究[D]. 淮南:安徽理工大学，2015.。