煤炭采选

煤炭开采的工艺流程

煤炭采选业主要分为底层煤炭的开采和开采煤炭的洗选两个部分，而主要的污染物也是在这两个部分产生，

煤炭采选和洗选的主要污染物

1矿井水：

矿井水是指煤炭开采过程中产生的地表渗透水、岩溶水、矿坑水、地下含水层的疏放水以及生产、防尘用水等。按其含污物特性一般分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含特殊污染物的矿井水等五类。

在煤炭开采过程中，地下水与煤层、岩层接触，加上人类的活动的影响，发生了一系列的物理、化学和生化反应，因而水质具有显著的煤炭行业特征：含有悬浮物的矿井水的悬浮物含量远远高于地表水，感官性状差；并且所含悬浮物的粒度小、比重轻、沉降速度慢、混凝效果差；矿井水中还含有废机油、乳化油等有机物污染物。矿井水中含有的总离子含量比一般地表水高得多，而且很大一部分是硫酸根离子。矿井水往往PH值特别低，常伴有大量的亚铁离子，增加了处理的难度。主要分为以下几类

1.1 洁净矿井水

1.2 含悬浮物矿井水

1.3 高矿化度矿井水

1.4 酸性矿井水

1.5 含特殊污染物的矿井水

2采煤废水

主要是指在采煤作业中，为了给采煤装置（钻头）降温和防尘而喷射的大量的水，这部分水主要虽煤炭允许到地表经过洗选后分离出来。

3煤层气

煤层气,又名瓦斯,是1种与煤伴生并以吸附状态的形式自主自储于煤层中的非常规天然气,主要成分是甲烷（CH4）。我国拥有丰富的煤层气资源，根据新一轮的资源评价，我国煤层埋深浅于2000 m，煤层气地质资源量约为36.81 万亿立方米，相当于490 亿吨标准煤。此外它是1种新型的清洁的,高热值能源和化工原料。据测算,中国煤炭开采、加工、运输过程中释放瓦斯约150x108m3/a,对环境影响较大。

我国煤层气主要以井下抽采方式为主，采出的CH4浓度范围多在3%～80% 之间，其中三分之二的浓度都低于30%。根据我国《煤矿安全规程》规定，瓦斯浓度低于30%的不得加以利用。当煤层气中空气浓度达到5%～16%时，遇明火就会爆炸，这也是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。

4煤矸石

煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中所产生的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石（中国每年生产1亿吨煤炭，排放矸石1400万吨左右；从煤炭洗选加工来看，每洗选1亿吨炼焦煤排放矸石量2000万吨，每洗1亿吨动力煤，排放矸石量1500万吨。2005年，），其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。

随着煤炭产量的大幅度增长,煤矸石也将日益增多。目前煤矿的排矸量约占煤炭开采量的10%~25%,国内各类煤矿生产煤炭1045亿吨，洗煤385亿吨，排放矸石量19-20亿吨。全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量30亿吨以上（占中国工业固体废物排放总量的40%以上）。已成为中国累积堆积量和占用场地最多的工业废物,因此,煤矸石处理及资源化已成为煤炭生产中急需解决的问题。

性质：煤矸石因来源、堆放时间的不同,其性质变化较大。掘进矸石大多数是砂岩、页岩,还有部分的碳质页岩、泥质页岩及少量煤炭,岩石大多呈灰黑色或黑色、硬度较小,有一定热值。洗煤矸石大多数是以碳质页岩为主,呈黑色,热值较高。由于矸石中含有残煤、碳质泥岩、碎木材等可燃物质,在长期露天堆积后,往往会发生自燃,并排放出大量的CO,CO2,SO2,H2S,NOx

和CmHn等有害气体,给周边环境带来了一系列的危害。此外,煤矸石兼有煤、岩石、化工原料的性质

洗选水

煤炭的洗选：煤炭洗选是利用煤和杂质（矸石）的物理化学性质的差异，通过物理，化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤的方法不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。煤炭在选煤中用大量清水进行洗选分级，又经过脱水后成为产品煤运出，余下的便是洗选废水。对其处理方法是完全闭路循环，并分为三个等级标准：

一级是煤泥全部由厂内的脱水机械回收，实现洗水全部复用；

二级是大部煤泥在厂内回收，小部在厂外沉淀池回收，洗水全部复用；

三级是在厂外煤泥池沉淀，清水大部分复用，余下的达标排放。

污染物的处理

矿井水的处理：

1.1 洁净矿井水

洁净矿井水水质较好,一般pH值呈中性,硬化度与浊度低,不含毒及有害离子。只需在井下涌水水源处妥善截流,通过专用管线,再经水泵排至地表,不用处理或经简单消毒即可作为生活饮用水,有的还含有多种有益元素,可直接开发作为矿泉水。

1.2 含悬浮物矿井水

含悬浮物矿井水,一般指除悬浮物、细菌及感官指标外,其他理化指标均满足饮用水卫生标准的矿井水。其悬浮物含量多在100 mg/L~400 mg/L,可用诸如混凝、沉淀、过滤、消毒杀菌等常规方法处理后,作为生活饮用水及井上井下工业用水。

1.3 高矿化度矿井水

高矿化度矿井水也称含盐矿井水,其矿化度多为1 000 mg/L~4 000 mg/L,水质多呈碱性,带苦涩味,其硬度往往也较高。高矿化度水处理分两步进行:a)预处理(主要去除悬浮物),主要采用混凝沉淀技术去除悬浮物及杂质;b)脱盐处理,使处理后水含盐量符合中国卫生饮用水要求。脱盐处理方法有蒸馏法、电渗析、反渗透法。常用方法是电渗析法,目前中国处理高矿化度矿井水几乎全部采用电渗析技术。经处理后的矿井水一般可做工业用水。

1.4 酸性矿井水

酸性矿井水主要是因为被采煤层中含有大量的硫铁矿,在有充足的氧气和细菌的情况下,黄铁矿氧化生成亚硫酸和硫酸,造成矿井水呈酸性,一般含有大量的Fe(Fe2+,Fe3+)。它严重腐