概述
煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物,是煤炭生产过程中的一种产品,根据品种的不同和形成机理的不同,其性质差别非常大,可利用性也有较大差别,大致有如下几种类型。
1.1 炼焦煤选煤厂的浮选尾煤
这类煤泥在国外,一般是一种废弃物,其性质与洗选矸石或中煤类似。因煤质不同,浮选煤泥的品质有较大差别,如淮南的气煤,浮选工艺的抽出率只有30% ～40%,这种煤泥灰分比较低,煤质与洗中煤比较接近;平顶山的煤是肥煤或1/3焦,浮选精煤的抽出率可达70%～80%,浮选尾煤的灰分就较高,煤质与洗选矸石接近。
根据煤泥回收工艺的不同,煤泥的物理性质差别较大。如用压滤机回收的煤泥,其颗粒分布比较均匀,它的粘性、持水性都比较弱,利于降低水分。例如平顶山八矿选煤厂的压滤煤泥,在旱季堆放接近半年以后,抓斗抓起时出现扬尘,总含水率已接近10%;另一种是煤泥沉淀池或尾矿场,根据固体颗粒在水中自然沉淀的原理,实现固液分离而产出的煤泥。这种工艺有粒度分级的功能,粗颗粒易沉淀,大都集中在煤泥水入口附近,细颗粒在中间位置,极细颗粒在末端。末端煤泥具有高粘性和高持水性,类似江米团,又细又软,晾晒几个月,表面似已干燥,内部含水率几乎不降,这种煤泥是最难处理的。
1.2 煤水混合物产出的煤泥
如动力煤洗煤厂的洗选煤泥、煤炭水力输送后产出的煤泥,这种煤泥有的比原煤质量都好,数量少时常常掺到成品煤中。数量多了,掺掉的只是少数,可能有大量的优质煤泥产出,除要妥善处理外,还会对煤矿的经济效益产生不良影响。
1.3 矿井排水夹带的煤泥、矸石山浇水冲刷下来的煤泥
这些煤泥收集起来都属于煤矿的脏杂煤泥,其特点是数量不多,质量不稳定,但一般都比浮选尾煤质量好。
处理技术
煤泥主要的利用方式为发电，一般采用鼓泡流化床或循环流化床进行燃烧发电，目前也有在其他锅炉中混烧的实例。我国许多选煤厂的自备电厂都是用此流化床或煤泥水煤浆来进行发电的。
(1)合理确定煤泥水准备作业流程
合理确定准备作业流程，可避免细泥循环积聚，保证洗水经常稳定在低浓度范围内。设置浮选车间的选煤厂，浮选不仅是精选煤泥，而且是一种有效的净化洗水的工艺过程。而分选产品脱水后的煤泥水如何送人浮选，即浮选人料方式的确定是煤泥水作业流程的关键问题。
(2)确定合适的浮选工艺指标
这样保证浮选尾煤全部在厂内进行机械回收。根据最高产率原则，浮选和重选应当在等基元灰分基础上去寻找合适的浮选工艺指标。最高产率原则只考虑精煤最大的方案，并没有考虑此时是否利润最大。当选煤厂只出精煤、中煤及矸石三种产品时，最高产率与最大经济效益是一致的。对出多种产品的动力煤选煤厂，既无法判断是哪种产品的产率最大，也不能保证利润最大。因此，应当结合实际确定适当的浮选产品灰分指标，保证既有利于经济效益的提高，又有利于产品的利用和便于管理。对于浮选尾煤要选择合适的回收方法，尽可能达到技术经济合理。
(3)洗水平衡是实现洗水闭路循环的关键因素之一
在选煤厂设计过程中，工艺流程的水量平衡计算只是理论上的，很多实际发生的清水耗量并没有考虑在内。如各种风机、泵类的冷却水、水封用水；筛网、滤布的冲洗水；浮沉室的冲洗水；地板清扫水及其他不可预见的清水消耗等都未参与系统水量平衡的设计计算。而选煤生产过程本身是不平衡的。故，生产过程中洗水总是处于不平衡状态，平衡只是短暂的、相对的。洗水不平衡就会造成多余的洗水外排，洗水闭路循环被破坏，也就造成对环境污染。
对于洗水加强管理是必要的，但仅仅依靠人为控制清水甩量作为保持全厂洗水平衡的主要手段的做法难以保证稳定的洗水平衡。洗水平衡应当建立在科学的技术措施和设施上。现在广泛采用的措施是通过集中水池将一定时间增多的水储存起来，待系统缺水时再返回使用。由于这些水量仍然存在于洗水系统中，实际上并不能解决洗水平衡的根本问题。
煤泥浆产品结构转化及综合利用是以多形式、多工艺，提高资源利用率，增加资源利用量为内容的。根据市场需求，提高加工深度、加工数量、产品品种及其技术含量，代表着洗煤厂的发展方向。主要方法有：
结合洗煤厂建城镇污水处理车间：根据生物污泥高水分特性，将之直接用做泥浆原料，是一条非常好的途径。“污水洗煤、煤泥制浆，洁净燃烧技术”不仅能很好地解决污泥资源化难题，而且能简化污泥处理流程，大大节约污水处理系统基建投资，降低运行成本。另外, 生物污泥中拥有大量的可燃有机物，能增加煤泥浆挥发分，提高煤泥浆的燃烧值。水中的氧和煤中的硫反应，可以部分脱硫，降低水的暂硬度。从而，实现不加任何药品的低成本、无公害污水处理。
结合洗煤厂建煤浆发电车间：洗煤、发电同步设计同步建设，实现煤泥产出工艺和煤泥浆综合利用的系统工程设计，可降低选煤的工程投资和运行费用。为了形成较大综合利用规模，煤泥浆、中煤及煤矸石混烧是有效的措施之一。
结合洗煤厂建煤泥浆（固态浆）制备车间：煤泥浆制备的新方法，一方面，开发专用设备，把传统制浆工艺中原由磨机承担的预混任务，从磨内分别独立出来，交由预混浆器完成，以强化“预混、磨浆”环节各自的主要功能；再一方面，充分发挥研磨体循环回转所产生的搅拌混合作用，将复配型水煤浆添加剂（分散剂和稳定剂的干粉混合物）经预混浆器从磨前加入，把搅拌过程集中到磨内进行，使得制浆流程得以简化，项目投资水平大大下降。而系统制浆能力则成倍提高，制浆能耗大幅度降低。、
结合洗煤厂建煤泥浆气化车间：气化技术是联产、联供系统中的公共技术、关键技术和龙头技术。煤基多联产系统通过系统内物质和能量的交换，集中体现能源的洁净利用与煤炭下游能源产品的多样性，在经济上达到充分的弹性结构。煤泥浆气化做为煤炭气化的重要组成部分，具有龙头地位。它将煤泥转化成为清洁的合成气或燃料气，既可用于生产化工产品，如甲醇、二甲醚等，还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电(IGCC)和以煤气化为基础的多联产等领域。这使煤泥浆综合利用成为将低热值煤泥转化为电能的清洁生产热门技术。
结合洗煤厂建煤泥型焦车间：煤泥浆制备工艺能够将性能相差甚大的各种单一原料充分混合，形成“均质”，而煤泥浆在一定压力下成型后，则具有一定的冷强度（抗压强度），构成煤泥-煤泥浆-固态浆-型煤-型焦制备的技术路线。型焦技术可以利用劣质炼焦煤、非炼焦煤生产冶金焦，而不必采用常规焦炉所需的笨重机械，其产品形式有煤泥型焦、生物质型焦等。
常见的煤泥水处理工艺
当前．我圜的选煤技术水平完全能够为各种类型选煤厂提供成熟可靠的煤泥水处理全套技术和装备。实现洗水闭路循环。选煤厂完善的煤泥水系统通常包括以下工艺环节：煤泥分选一尾矿浓缩一压滤，缺少其中任何环节，都不能构成完善的系统。
实践证明．不完善的煤泥水系统都无法实现洗水闭路循环。
“八五”以来。我国选煤丁业整体水平得到迅速提高，但是与发达国家相比还有大差距，煤泥水处理技术和装备尚不能满足各种类型选煤厂低投资和低运行费用的要，还有13％的选煤厂朱实现洗水闭路循环，尤其是小型选煤厂。为了彻底杜绝有选煤厂外排煤泥水．片满足发展动力煤洗选的煤泥水处理要求，除了进行细粒煤水设备系列化、提高大型设备可靠性研究之外，还需要重点开发适于动力煤选煤厂水介质煤泥重力分选技术、提高浮选上限技术，加强高效浓缩机的研究、先进技术设备的集成化研究和煤泥分选与煤泥水处理装备的模块化研究，以节约资源，保护境，提高效益。
煤泥水处理方法
近年来，随着环保要求的逐渐提高，选煤厂煤泥水必须实现闭路循环．由于煤泥水处理难度较大。多年来，世界各国环保专家始终将煤泥水的处理与同用做为矿山废水处理的一个毫点内容进行专项研究。
煤泥水处理的方法有自然沉淀法；重力浓缩沉淀法；混凝沉淀法；结团凝聚处理法等。
絮凝药剂
煤泥水中无法通过自然沉降去除的煤泥颗粒。主要通过高分子絮凝作用去除。我国煤泥水处理中常用的絮凝剂主要有无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂两类。近年来，微生物絮凝剂也被用在了煤泥水澄清试验研究中。
1无机高分子絮凝剂
选煤厂常用的单一型无机高分子絮凝剂有聚合铝盐f统称为聚铝)和聚合铁盐(统称为聚铁)，主要有聚合氯化铝(PAc)．聚合硫酸铝(eAS)、聚合氯化铁(PVC)、聚合硫酸铁(PFS)。这些聚合物水解后产生单核配位物，冉经聚合生成多核配位物．能有效，K缩舣电子层，降低或消除煤和粘土颗粒表面的∈电位，使颗粒之IhJ的排斥能降低而发牛凝聚、沉降。聚铝碱荩度商，对水质适应性强，但低温时形成絮体沉降速度较慢。聚铁则正好相反，因此人们在总结聚铝和聚铁各自优缺点的基础上，共聚复合成多阳离子型复合絮凝剂，聚硅酸金属盐絮凝剂是一种无机高分子絮凝剂。它是由活性硅睃和金属盐复合而成，因此同时具有_r硅酸分子量高、吸附架桥能力强的特点，义具有金属较强的电中和能力。对煤泥水处理效果显著，有逐步成为主流处理药剂的趋势。
2有机商分子絮凝剂
高分子絮凝剂分为合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。其絮凝机理主要是有机大分子的“桥连”。有机高分子絮凝剂的分子链较长。并在链上带有多个能与矿物表面亲同的极性基，对悬浮颗粒有较强的亲和力。同无机高分子絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂用量少。絮凝速度块，受共存盐类，煤泥水pH值及温度影响小。我国选煤厂最常使用的合成有机高分子絮凝剂为聚丙烯酞胺。聚丙烯酞胺分为阳离子型(CPAM)、阴离子型(ARAM)、非离子型和两性离子型。在煤泥水处理中最常用的还是阴离子型聚丙烯酞胺。为了增强聚丙烯酞胺的絮凝效果，常常在表面电荷和分子结构上作一些改性。天然有机高分子絮凝剂主要有各种淀粉及其残渣、藻类和动植物胶类等。这类絮凝剂的使用效果一般比无机电解质要好。但淀粉是粮食制品，成本较高。一般选煤厂煤泥水处理量每小时可达数干立方，絮凝剂消耗茸相当大，因此药剂成本是制约这些絮凝剂在煤泥水处理过程大量使用的重要原因之一。
3微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是一类微生物代谢产物．实质为多糖类、糖蛋白和蛋白质类物质，也有少数为脂类、DNA等其他生物大分子，这些物质分子量可达l 05以上。这些物质和煤泥颗粒之间通过电性中和、压缩双电子层、吸附架桥等作用形成絮团，起到了去除水中颗粒物的作用。同其他类型的需凝聚相比．微生物絮凝剂具有安全、高效、无二次污染、来源广泛等特点，因此具有较大的开发潜力。但目前相关研究报道都是试验研究结果，还未经选煤厂实际应用。
国内应用和发展
随着煤炭产量的增加和洁净煤技术的发展，我国煤泥的产量也在逐步增加，到目前全国煤泥生产量已超过7000万吨。因洗选技术的提高，产生的煤泥发热量较低，一般只有1500-2500 大卡/千克，又因加入了介质粉参加洗选，造成煤泥的民用价值低，大部分作为废料遗弃，已经造成严重的环境污染，占用了部分土地资源。
解决煤泥造成的污染和大量处理消化煤泥的最好方法是直接用作循环硫化床锅炉燃烧。其优点是煤泥不用加添加剂等处理，可以代替大量的发电原煤用于锅炉燃烧，为企业创造一定的效益，更重要的是创造了较好地环保效益和社会效益。近年来，我国部分煤炭企业在坑口已建立了煤泥矸石发电厂，解决了部分煤泥的处理问题，但却因机组容量较小，上大压小手续、程序办理困难，而一直没能全面推广和很好地应用。
为解决洗煤泥的出路问题，80年代以来，国内的一些单位相继开展了煤泥燃烧技术的研究和试验工作。浙江大学在完成台架试验的基础上与永荣矿务局一起开展了lOt／h燃煤泥锅炉的中间试验；抚顺矿务局在开展了洗精煤低灰水煤浆研究的基础上，将灰分为25％～30％，水份为35％～40％的煤泥(气煤)喷入lOt／h流化床锅炉燃烧，试验取得了一定的效果。以后相继在淮南、兖州、徐州、邢台、永荣、开滦、平朔等矿区开展了燃烧煤泥的试验研究工作，并都取得一定的成就。
泥燃烧的发展要求：
(1)洗煤泥的回收与利用是当前煤炭行业迫切需要解决的问题，而通过燃烧途径解决煤泥的利用是十分有效的，因此应该大力发展和推广该项技术，使之在煤矿中见到效果。
(2)为了鼓励煤矿充分利用好煤泥，有关领导机关和政府部门应制定一定的优惠政策，支持煤矿将煤泥燃烧的现状及发展建议煤泥用于发电、取暖或其它用途。
(3)煤矿应该根据各自的特点，选择和研究适合于自身情况的技术途径，充分燃用煤泥。对于有电厂的煤矿，可采用兴隆庄矿或永荣矿务局的技术，即挤压泵将煤泥送人沸腾炉掺烧或混烧；对于供热锅炉或电厂锅炉也可采用浓缩煤泥浆直接喷烧技术。总之，要因地制宜，做好基础性调查研究及小试工作后，再确定方案，以避免不必要的浪费与损失。
(4)煤炭科技人员要根据当前燃用煤泥浆中存在的技术问题和不完善的部分，继续开展研究工作，解决煤泥长期稳定燃烧问题，并要做好推广与转化工作。
国外应用和发展
从国外燃烧煤泥的试验情况来看，大部分国家仅处于小试阶段，未能开展工业性试验或进入商业应用的阶段。要达到稳定、高效燃烧洗煤泥是十分不容易的，主要原因是煤泥在流化床中燃烧时易形成结团，这种聚团作用使流化床内物料的粒度不断增大，并极易沉积，从而破坏整个床内稳定的流化状态，致使很难以良好的状况连续运行，这样就很难控制燃烧洗煤泥流化床的燃烧强度和进行负荷调节。
供应商信息
中国石化股份公司西安石化分公司（煤泥浮选剂）
山东博润化工有限公司（煤泥管道输送系统）
河南省东方机械制造有限公司、新乡市宏伟机械制造有限公司、郑州泰达矿冶设备有限公司、巩义市环城机械制造有限公司（煤泥烘干机）
山东奥诺能源科技有限公司、济南奥诺能源科技有限公司（煤泥专用干燥机）
节能减排经典案例
彭庄矿选煤厂煤泥水处理工艺
彭庄矿选煤厂是矿井型动力煤选煤厂，生产能力0. 9Mt/ a,主要生产工艺是通过分级筛和动筛跳汰机对原煤进行分级和预排们，使之达到动力煤的质量要求整个工艺系统简单，主流程可操作性较强但在煤泥水处理环节，工艺系统存在较大弊端，对产品质量造成严重影响，必须进行改造
1.原煤泥水处理工艺系统分析
1. 1原煤泥水工艺系统布置
工艺说明:在原煤泥水处理工艺设置中，生产中产生的煤泥水经倾刹一板沉淀池(V= 37m3，逆流式布置)浓缩后，底流打入高频筛(GP51235A)，对粗煤泥颗粒进行回 收，筛卜水(<0. O5mm)再回到沉淀池，沉淀池的溢流则进入循环桶(V= 22m3 )，作跳汰机的补加水循环使用。
1. 2原煤泥水处理工艺存在的弊端
(1)原设计没有考虑到木选煤厂经动筛跳汰机(TDY15/3.0型)预排}I处理的是50- 300rr}rn的原煤，属于部分入洗，只有当跳汰机的洗水浓度达到ioo}L以上时才史换洗水，此为煤泥水的主要产生源，其刻_同跳汰机溢流种地卫生水等一起进入倾t}l一板沉淀池，浓缩后，底流打入高频筛，但山于底流浓度(日常实测为12. 25%)达不到高频筛的技术应用指标(浓度40%以上)，所以在高频筛上无法形成床层，造成筛而跑水，不能达到正常回收煤泥的目的，故高频筛自投产以来一直搁置不用，生产中产生的煤泥水只得强行外排
( 2)从整个煤泥水处理工艺可见，即使高频筛能够正常工作，其筛卜水(粒度<0. 25mm)又重新回到倾刹-板沉淀池，在系统内形成死循环，造成细泥积聚，对跳汰机的洗水造成恶劣影响，进而影响分选效果，整个工艺没有采用细煤泥回收的主要设备致使循环水浓度>20}J L，无法保证生产的正常运行
( 3)原工艺中，高频筛入料浓度一方而需要进一步浓缩提高，另一方而倾f’}一板沉淀池的作用Jl二没有充分发挥出来，其入料方式是周边入料根据煤泥颗粒的沉降规律和倾f’}一板的作用机理，应改为中心管入料方式，料流从中心管卜端上翻，在倾刹一板(角度600，逆流式)作用卜逐步沉积
( 4)从整个系统来看，跳汰机的放水、补水系统不能形成闭路循环!没有足够容量的缓冲储池;图顷刹一板沉淀池的溢流用作跳汰机的补水，浓度较高，外排又达不到排放标 准，在系统内形成恶性循。
2煤泥水处理工艺系统改造方案优化及实施
2. 1改造方案优化
山于高频筛只能用于回收>0. 25~的粗煤泥(筛孔尺寸}. 25mm)，而压滤机原则上仅适用于回收<0. 5mm以卜的煤泥原因在于，粗颗粒(>0. 5mm)煤泥不易形成滤饼，Jl二对滤布损害较大(每块滤布50- 80元)，造成不必要的经济损失滤布破损后滤液水浓度上升，日‘滤饼水分较高，影响运输及产品质量
因此，建议采用分级回收粗细煤泥的工艺，即用高频筛(通过旋流器浓缩)回收>0. 25mm的粗煤泥;用压滤机回收<0. 5mm(或<0. 25mm)以卜的细煤泥。
2. 2改造后的工艺流程
2. 3改造后的工艺流程实施及分析
(1)针对高频筛入料浓度低的特点，通过入料能力及出料浓度要求，分析建议采用}350mm(圆柱直径)水力分级旋流器，根据处理量采用两台Jl二联使用旋流器的沉砂口直径系列为45mm ,5Omm ,55mm，以便于适配不同浓度的需要经改造后，倾f’}一板沉淀池的底流经旋流器浓缩后，煤泥水浓度可达45%以上，满足了高频筛的入料要求，使床层厚度可达80mm以上，煤泥水分在15%一200}0，可直接掺入混煤中做为商品煤出售
( 2)一0. 25~的高灰细煤泥随倾f’}一板沉淀池溢流进入缓冲罐(浓度在40}JL左右)，0. 001浓度的聚丙烯酞胺絮凝剂经充分搅拌后，随溢流经中心入料管进入缓冲罐，经絮凝沉淀后，上层(澄清层)的水溢流到厂外清水池(V= 75m3 )，底流(压缩层)用做压滤机入料(浓度在250- 350彭L以上)
( 3)缓冲罐底流经入料泵(压力0. 6MYa)入压滤机(型号XMG150/ 1250- u)进行压滤，滤饼或掺入混煤或单独出售，滤液水(浓度<0. 1彭L)入厂外清水池作跳汰机循环水用缓冲罐中煤泥水之所以加入1/ 1000浓度的絮凝剂用于浓缩，是因为通过絮凝浓缩便于提高压滤机的入料浓度，使之能达到300g/L以上，一方而有利于加快入料时间，减少电耗(入料泵功率为37kWh) ;另一方而便于滤饼结饼成型，提高滤饼的质量，减少水分，便于脱落和再压滤循环
(4)整个煤泥水处理系统经过分级处理回收后，> 0. 25mm的粗煤泥大部分山高频筛子以回收，而在< 0. 25mm的细煤泥则经浓缩后山压滤机全部回收，一方而，在煤质不好时，粗煤泥} } 0. 25mm，约占52.5% )可直接掺入混煤，而细煤泥} } 0. 25mm，约占47. 5% )山于灰分较高，水分大，滤饼粘，则需单独回收，这样就可避免对商品混煤的污染，便于改善整体煤质另一方而，<0. 25~的入料粒度满足了压滤机的入料要求(< 0. 5mm)，延长了滤布的使用周期，<0. 1留L浓度的滤液水保证了洗水的循环再利用。
3工艺改造后的实践结论
(1)实现了粗细煤泥的分级回收，山开放式煤泥水处理工艺，变为闭路循环工艺，实现了煤泥厂内回收
( 2)新工艺系统优点如卜!新士曾设的水力分级旋流器对粗煤泥的有效回收起着非常重要的作用，Jl二解决了原设计中存在的工艺缺陷;逗絮凝药剂的选择与添加(包括添加地点添加方式添加量、药剂浓度等)，是确保浓缩效果，提高压滤入料浓度，减少电耗，增大滤布寿命的前提;(亘压滤机的合理选型和布设，是实现洗水闭路循环的关键
( 3)自新工艺系统运行以来，月回收煤泥300t以上，估算年产值应在100力一元以上同时，山于洗水实现厂内闭路，煤泥实现厂内回收，减少了耗水量，减轻了工人的劳动强度
( 4)新系统的运行减轻了矿井总排污量，环保部门从矿井总排污口取样监测显示，排污样品的色度、固废含量等降低，排污费用从改造前的104802. 17元降低到改造后的9262. 3元
实践证明，彭庄矿选煤厂改造后的煤泥水处理工艺方案正确，效益显著，对今后中小型动力煤选煤厂的煤泥水处理有一定的借鉴意义，值得推广。
部分参考文献
[1]陈震，冯林杨，杨宇.彭庄矿选煤厂煤泥水处理工艺[J].山东煤炭科技,2008(2)29,30.
