煤泥水处理技术与实践

煤泥水处理技术与实践（通用9篇）

篇1：煤泥水处理技术与实践

对煤泥水处理技术现状的综述

摘要：煤泥水是选煤过程重要的工作介质,同时也是煤炭湿法加工过程产生的工业废水.煤泥水外排会严重破坏矿区生态环境,因此必须澄清处理后循环使用.本文分别从处理工艺、絮凝药剂综述了国内外煤泥水处理相关技术研究进展,并总结了目前存在的问题,提出了一些建议.作 者：张波 李侠 作者单位：内蒙古科技大学矿业工程学院期 刊：科技信息 Journal：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：,(12)分类号：X7关键词：煤泥水 处理工艺 絮凝药剂 沉淀

篇2：煤泥水处理技术与实践

刘佳

煤炭工业太原设计研究院

太原

摘要：选煤厂煤泥水处理环节是整个选煤厂至关重要的部分，为了更好的使选煤厂煤泥水得到充分处理，结合近年来选煤厂煤泥水处理的设计，本文阐述了煤泥水处理的几种工艺以及分析各个工艺的适用条件。

Abstract ：The coal slurry treatment process of coal preparation plant is an important part of the whole coal preparation plant, in order to better the coal slurry water treatment, combined with the design of coal slurry treatment in recent years, this paper expounds several process of coal slurry treatment and the application conditions of each process.关键词：选煤厂；煤泥水；分选工艺

Keywords: coal preparation plant coal lime wate

Sorting technology

作者简介：刘佳（1986—），女，山西长治人，2011年毕业于太原理工大学，助理工程师，主要从事选煤厂工艺管道及煤泥水处理方面的设计研究，（E-mail）401854180@qq.com

煤炭的洗选是一个物理加工的过程，经过煤炭洗选工艺可以将煤炭按照灰分的不同分选出来，达到用户所需煤炭的质量要求。当今我国煤炭的洗选大多采用湿法选煤，洗选过程大多需要水作为分选介质，或者是分选介质的混合物，煤炭洗选过程所需水量相当于所选煤量的3倍以上，煤炭中的原生煤泥及次生煤泥与选煤用水混合，形成煤泥水。

煤泥厂内回收、洗水闭路循环是选煤厂正常运行和选煤厂环保达标的必要要求。选煤厂煤泥水处理的过程就是将煤泥水固液分离，即煤泥回收，洗水达到回用标准循环使用的过程。目前选煤厂煤泥水处理的方式大多为分级、浓缩、压滤等方式。随着近年来选煤工艺技术的不断进步与提高，煤泥水处理的工艺与设备也在不断成熟与改进。本文将介绍选煤厂煤泥水处理的几种常见工艺。

1、传统煤泥水处理工艺

传统的煤泥水处理指对经过主选后产生的煤泥进行相应的分级，即分为粗粒煤泥和细粒煤泥，粗粒煤泥和细粒煤泥应分别采用不同的工艺进行煤泥回收。粗粒煤泥一般经过脱泥脱水筛结合离心机脱水回收，而细粒煤泥通过浮选压滤回收，浮选尾矿浓缩压滤回收，溢流与滤液作为选煤厂生产循环用水。

粗煤泥和细煤泥分级的设备一般采用角锥沉淀池、斗子捞坑、倾斜板沉淀池等设备，经分级设备分级后，粗粒煤泥经脱水筛脱水后进入离心机离心脱水，成为最终产品。而分级产生的细粒煤泥则进入细粒煤泥回收环节。在以跳汰机为主选设备的选

[2]

[1]煤厂，斗子捞坑作为煤泥分级设备应用较为广泛，较为成熟。

细粒煤泥的处理方式大多为为浮选，目前采用的浮选工艺有直接浮选、浓缩浮选和半直接浮选。

（1）、直接浮选

直接浮选是煤泥不进过浓缩直接进入浮选机，该流程需要在浮选机前设置缓冲池，缓冲池可对原煤的含泥量及用水量的变化进行调节。直接浮选取消了浓缩作业，简化了流程，减少煤泥在系统中的循环，并且缩短了煤泥和水的接触时间，有利于煤泥的可浮性和选择性。但是直接浮选流程整个过程中用水量过大，可导致浮选入料浓度过低，对浮选机及过滤机单位处理能力影响较大，直接浮选较适宜在细粒煤泥含量较少的选煤厂。

（2）、浓缩浮选

浓缩浮选即选煤厂主选环节产生的煤泥水进入浓缩机，浓缩的溢流作为循环水重复使用，其底流进入浮选机处理。该流程对浮选机及压滤机处理能力影响较小，可以适应选煤厂入选不同原煤的变化。浓缩机底流进浮选机处理，其溢流作为循环水重复使用，但是该流程中浓缩设备的溢流含有极细粒煤泥，循环水在系统中不断循环，经泵及管路的运输使煤粒不断破碎和泥化，进而产生更细的煤泥。系统的不断运行过程中，循环的煤泥含量越来越高，循环水的浓度变得越来越大。

（3）、半直接浮选

半直接浮选综和了直接浮选和浓缩浮选的优缺点，目前半直

[3]接浮选主要有以下几种：分级设备溢流不全浓缩流程、分级设备溢流不全浮选流程、主再选分级设备单设流程。

（a）、分级设备溢流不全浓缩流程

分级设备溢流不全浓缩流程是分级设备的溢流一部分去浓缩机浓缩，另一部分溢流与底流合起来去浮选，该流程分级设备的溢流只有一部分去浓缩，从而减少细泥在系统中的循环，通过调节分出量，可以实现系统的煤泥动平衡。

（b）、分级设备溢流不全浮选流程

分级设备溢流不全浮选流程把分级设备的溢流分出一部分去浮选，而另一部分作为循环水重复使用。该流程取消了浓缩设备，流程简化，浮选的入料浓度要比直接浮选高，降低了浮选成本。

（c）、主再选分级设备单设流程

主、再选分级设备单设流程是主选和再选的轻产物分别进入各自的分级设备进行分选。主选分级设备的溢流分成两部分，一部分作为再选设备的循环用水，另一部分与再选分级设备的溢流合并起来去浮选。该流程取消了煤泥水的浓缩环节，简化了流程，浮选入料比直接浮选流程少，浮选机入料浓度比直接浮选流程高。

2、当前煤泥水处理工艺

选煤厂内还有一部分煤泥即浮选尾矿或捞坑等分级设备的溢流，该部分煤泥灰分高、细泥含量高，故称作极细煤泥。极细煤泥煤泥水接近胶体性质，性质比较稳定，难以沉降，当今选煤厂煤泥水处理中主要采用添加药剂的方式，改变煤泥水的性质，使煤泥水减少沉降时间，得到合格的循环水。目前细粒煤泥处理中添加的药剂主要有两种，即絮凝剂和凝聚剂。实际应用过程中药剂的添加方式和添加量需根据实际煤的性质确定。

随着选煤工艺的不断发展和不断改进，为了达到合格的选后产品，现在选煤厂根据原煤的性质采用选前脱泥工艺，即主选之前预先脱泥，脱出的煤泥水，单独进行处理。

目前对于动力煤选煤厂，多采用选前脱泥工艺，煤泥水分选设备大多采用螺旋分选机进行分选，螺旋分选机的入料为脱泥筛（筛孔为1mm、1.5mm等）的筛下物，筛下物进入煤泥桶经泵加压打入螺旋分选机，分选后的精煤和矸石分别进过浓缩脱水后成为最终产品。

螺旋分选机没有强化离心力，只能依靠物料的自重在螺旋运动中产生离心力，该设备自然分选精度较低，精煤灰分较高，可作为动力用煤分选设备。

炼焦煤选煤厂中，螺旋分选机的分选效果达不到分选炼焦煤选煤厂所需产品要求，故在炼焦煤选煤厂中，一般选用TBS干扰床分选机或煤泥重介分选机，煤泥重介分选机一般结合不脱泥工艺，故在炼焦煤选煤厂脱泥重介工艺中，现在普遍选用TBS干扰床分选机分选。

TBS干扰床分选机的入料为脱泥筛（筛孔为1mm、1.5mm等）的筛下物，筛下物进入煤泥桶经泵加压打入TBS，分选后的底流[5]

[4]进入浓缩机进行浓缩、脱水成为最终产品，而TBS的溢流则是进入浮选系统，进一步进行细粒精煤回收。TBS与浮选机结合使用的工艺，既能充分回收炼焦精煤又可以减少浮选入料量，提高了浮选效率，降低了生产成本。此外TBS干扰床分选机还可以进行密度监控，更好的对煤泥水浓度的调节。

3、结语

我国的工业化发展进程较高，随着选煤工艺的不断发展成熟，选煤厂煤泥水的处理工艺也会不断完善和进步，今后应不断开展选煤厂煤泥水处理工艺及煤泥水处理设备的探讨及研究，以节约资源，保护环境，提高效益。

参考文献：

篇3：洗煤厂煤泥水处理技术改造与实践

1 煤泥水处理的内容

洗煤厂煤泥水处理主要是指对煤炭洗选加工过程中的产生的废水进行处理。由于煤泥水的水质与煤炭洗选工艺密切相关, 根据对该洗煤厂煤泥水水质化验分析可知, 该煤泥水中含有大量的煤泥、少量的沙泥、化学药剂和金属等, 这类煤泥水对环境的危害较大。因此本着保护环境, 提高选煤厂综合效益的目的, 需要对洗煤厂内煤泥水全部回收, 同时使煤泥水实现闭路循环。该洗煤厂洗选工艺为原煤不分级跳汰分选+粗煤泥干扰床分选机分选+煤泥浮选处理-尾煤浓缩压滤的联合工艺[2], 可知该洗煤厂煤泥水来源主要有:分级、脱泥的筛下水、跳汰煤泥水、末煤脱介筛下水、离心脱水机的离心液、管道滴漏水等等。

经过上述分析, 认为该洗煤厂煤泥水处理的主要工作有: (1) 对煤泥进行分选和回收是煤泥水处理的重要内容;对洗煤厂来说, 尽可能地对煤泥水中精煤进行分离不仅有利于提高洗煤厂精煤回收率, 同时还有利于减少洗煤厂煤泥水处理负担, 有利于提高洗煤厂经济效益; (2) 煤泥水中存在大量粒度不同的颗粒, 其需要不同的分选工艺方能分离;根据现场分析, 认为可将+0.5mm的粒级引入TBS干扰床分选机分选, -0.5mm的颗粒进行浮选; (3) 为了有效回收煤泥水中煤泥, 但煤泥水煤泥浓度过低难以适应煤泥回收设备和回收工艺, 故洗煤厂常会将煤泥进行浓缩;目前, 洗煤厂一般采用自然沉降煤泥浓缩设备, 有些通过添加化学药剂来加快煤泥浓缩, 然后从浓缩设备底部排出高浓度煤泥浆, 从上部溢流出含煤泥极少的溢流水; (4) 洗煤厂洗水的发展方向是走向闭路循环, 循环水的质量是是否能够满足洗选工艺的重要因素;将煤泥水作为循环水使用的前提是降低煤泥水中灰分、颗粒等, 在将其作为循环水前应进行必要的澄清作业。

2 煤泥水处理遇到的问题及原因分析

2.1 煤泥水处理遇到的问题

该选煤厂应用两台浓缩机对煤泥水进行浓缩处理, 煤泥水处理药剂采用聚丙酰胺。经过几年的运行, 选煤厂煤泥水能够得到有效处理, 经处理过的煤泥水进入洗选工艺作为循环水使用。但自2013年7月份以来, 循环水煤泥浓度持续偏高, 导致洗煤厂生产过程中出现一系列问题: (1) 由于循环水煤泥含量偏高, 造成浮选入料浓度高于规范要求, 造成浮选机浮选所得精煤灰分远高于合格精煤灰分; (2) 煤泥水中细粒级煤泥含量较高, 造成浓缩机底流浓度偏低, 造成浓缩机负载加重, 同时细煤泥含量高还会引起压滤机工作效率低下, 脱水效果差; (3) 压滤机和浓缩机的处理不足, 煤泥在浓缩机底部长时间积聚会造成压耙现象, 解决的方法是将浓缩机底流引入室外的沉淀池, 这样不仅造成场地、资金的浪费, 同时也不利于实现煤泥水闭路循环的要求。

2.2 煤泥水处理存在的问题原因分析

经过现场分析, 认为引起循环水浓度偏高的主要原因有: (1) 入洗原煤煤质变化时引起循环水浓度偏高的首要因素, 随着矿井开采深度的增加, 现所开采的煤层有所变化, 煤质较软弱、含矸石量偏高, 这样造成入洗原煤中含有的细颗粒煤岩颗粒增高;同时原煤的破碎环节也造成大量的次生煤泥, 且原煤中的泥岩质矸石遇水发生泥化, 造成煤泥水处理效果偏差; (2) 筛分和分级作业效果不理想、脱水作业配置不当, 致使循环水煤泥浓度偏高; (3) 分级、浓缩、脱水设备的选择、药剂的选择和加药方式均会影响到循环水浓度的变化;该选煤厂采用单絮凝剂进行煤泥沉降, 造成循环水浓度偏高, 分析认为煤泥水中的大量细粒级煤泥所带电荷相互作用阻碍煤泥的絮凝, 造成煤泥沉淀效果差; (4) 管理不善, 如压缩机故障、浓缩机跑粗均会在一定程度上增加循环水浓度。

3 煤泥水处理改进措施

3.1 合理选择药剂

药剂的种类、添加量和添加方式的不同均会影响到煤泥水处理效果, 同时也决定着煤泥水处理成本。对当前洗煤厂在处理高泥化煤泥水的经验, 决定采用有机凝聚剂和絮凝剂对煤泥水进行处理, 通过不型号药剂的交叉试验比较不同型号药剂、药剂添加量和添加方式对煤泥水处理效果, 最终确定质量分数均为0.1%的TLT8840凝聚剂和TLT8610凝聚剂处理煤泥水效果最佳, 可以实现煤泥的快速浓缩[2]。对加药点进行分析, 认为加药点离浓缩机给料口过近药剂作用时间短, 过远絮团不起作用, 经多次试验最终确定凝聚剂和絮凝剂的加药点分别布置在离料井5m和20m处, 同时要采用多点加入方式, 每点间距为0.5m左右。

3.2 优化破碎、分级工艺

为了减少次生煤泥的生成量, 选用合理的破碎机, 在破碎时尽量做到煤体不要浸水, 同时在破碎之前尽量拣出可视矸石。在进行筛分、分级作业过程中, 选择合理的电机激振力, 保证筛分效果的同时, 降低原煤破碎程度。

3.3 加强管理

加强生产系统的管理工作, 及时查找和解决生产流程中存在的问题和设备故障, 使生产系统各个环节处于最佳状态, 各种设备具有最佳工作性能。加强洗煤系统中各个管道的检查和维护, 防止出现煤泥水的跑、冒、滴、漏发生, 加强煤泥水作为循环水的技术改造, 坚持洗煤厂工艺流程过程中水的闭路循环使用。

4 结束语

矸石泥化、原煤煤泥含量和药剂不合理利用会引起洗煤过程中循环水浓度偏高, 其结果导致压滤机、浓缩机工作效率低下, 闭路循环水难以实现。经过现场和实验室试验分析认为, 可通过合理选择药剂、改变加药方式、优化准备作业、加强煤泥水管理等方面来进行煤泥水处理改进。结果显示, 通过采取这些措施, 改善了闭路循环水的水质, 提高了资源的利用率, 在一定程度上提高了该洗煤厂的综合经济效益。

摘要：本文在阐述煤泥水处理内容的基础上详细分析了引起洗煤厂循环水浓度偏高的原因, 根据循环水浓度偏高的现实, 采用现场分析和实验室试验相结合的方法提出了改善措施。通过这些措施的实施, 有效地改善了循环水的水质, 为提高洗煤厂的资源利用率、环境保护和综合经济效益奠定了基础。

关键词：洗煤厂,煤泥水,循环水,措施

参考文献

[1]张波, 李侠.对煤泥水处理技术现状的综述[J].科技信息, 2010 (12) :519-521.

篇4：煤泥水处理技术与实践

文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0050-01

摘要：

选煤厂中—0.5mm的粒级采用浮选进行分选，因此浮选工艺在选煤中占有很重要的地位。而煤泥水的处理也是一个相当重要的环节，既實现了水的循环利用，节约水资源，解决了选煤大量用水的问题，减少了污水的排放，防止了环境污染，也回收了大量煤泥，增加了经济效益。

关键词：煤泥回收； 洗水闭路循环

1浮选系统的煤泥回收

1.1粗颗粒煤泥水的水力分级。

经主选作业产生的煤泥水，粒度组成极为复杂，但是粗颗粒含量最大，我们把这部分煤泥水成为粗颗粒煤泥水。它是煤泥水处理的第一步。粗颗粒煤泥水处理一般是进行水力分级。它是根据颗粒在水中的沉降速度不同，将宽级别粒群分为两个或多个粒度相近的窄级别的过程。煤泥水的分级只分成粗、细两个不同的粒级。

1.1.1常用的分级设备。

水力分级常用的分级设备有：重力场中的分级设备和离心力场中的分级设备。重力场中的分级设备主要有：角锥沉淀池、斗子捞坑、倾斜板分级设备等。离心力场中的分级设备包括：电磁振动旋流筛、煤泥离心筛分器。

1.1.2常用粗煤泥回收流程。粗煤泥回收是选煤厂的重要组成部分。其任务是：（1）分选后的产物进行脱水；（2）回收质量合格的精煤，使之不进入煤泥水中；（3）排除没有得到分选的细粒物料，使其进入后续作业再处理。其常用流程有：

1.1.2.1双层脱水筛——角锥池粗煤泥回收流程。双层筛的上层孔径为13mm或25mm，下层孔径为3mm、1mm、0.5mm。角锥池作为粗煤泥回收设备。

流程特点：（1）进入角锥池的物料较少，对分级有利；（2）高灰细泥对精煤的污染较小，主要是进入下层筛的水量大，易将筛网上物料表面的细泥冲走，从而提高了脱泥效率；（3）能很好地保证浮选入料上限，但局部仍有循环量。

适用范围：该流程适用于细泥含量大，且灰分较高的情况。

1.1.2.2脱水筛——斗子捞坑粗煤泥回收流程。脱水筛筛孔常为13mm，捞坑回收的粗煤泥经脱泥筛和离心脱水机两次脱水，成为最终产品。捞坑的溢流去细煤泥回收系统。

流程特点：（1）管理方便，使用可靠，经验丰富，应用较广；（2）能很好地保证浮选入料的上限，但局部有循环量。

适用范围：（1）适用于主选设备分选下限较低时，若分选下限高，将污染精煤质量；（2）不适用于细粒煤泥含量大的情况。主要是由于脱泥筛的脱泥效率较低的缘故。

1.2细颗粒煤泥水的处理。所谓细颗粒煤泥水就是那些水力分级设备产生的溢流。这部分煤泥水处理的原则流程有三种形式：浓缩浮选流程、直接浮选流程和半直接浮选流程。

1.2.1浓缩浮选。浓缩浮选是指重选过程产生的煤泥水经浓缩后再进行浮选的流程。其特点一是采用浓缩机底流作浮选入料，故入料浓度高，浮选过程要添加较多的补充水；二是当细粒含量高时，大量微细颗粒在浓缩机中不易沉降下来，集中在溢流中，往复循环，影响重选、浮选等各环节效果。

1.2.2直接浮选。特点是重选过程的煤泥水直接进入浮选环节。浮选尾煤经彻底澄清后返回做循环水使用，浓度0.5g/L左右，大大提高了分级、浓缩、重选、浮选和过滤等作业的效果。此外，取消了浓缩机，简化了工艺，降低了费用，便于管理。其主要问题是入浮浓度较低，故生产中要严格控制添加清水量。

1.2.3半直接浮选。这是考虑到直接浮选入浮浓度低而采用的一种改良措施。根据重选产品的脱水、分级设施——捞坑的溢流水流向可有几种不同形式：

浓缩浮选时分出小部分捞坑溢流水不经浓缩直接去作浮选入料稀释水，既降低入浮浓度，减少了清水补加量，又减轻了浓缩机负荷，提高了沉降效果，降低了循环水中煤泥循环量，此又称部分浓缩，部分直接浮选。

重选设有主、再洗捞坑的大型厂，将主洗捞坑溢流（浓度高）作入浮原料，再洗捞坑溢流作为循环水（浓度常在10g/L左右），此又称部分循环，部分直接浮选。

2选煤厂洗水闭路循环

2.1洗水闭路循环的标准。

实现洗水闭路循环是选煤厂设计和生产中的重要课题，也是关系到环境保护的重大问题，长期以来一直受到行业内的高度重视。1999年国家煤炭工业局批准发布了煤炭行业标准《选煤厂洗水闭路循环等级》（MT/T810—1999），该标准规定选煤厂洗水闭路循环划分为3个等级。下面分别叙述如下：

2.1.1一级标准。

一级标准要求煤泥全部在室内由机械回收，洗水动态平衡，不向厂区外排水，水重复利用率在90%以上，单位补充水量小于0.15m/（t入洗原料煤）。设有缓冲池或浓缩机（也可用煤泥沉淀池代替，贮存缓冲水或事故排放水），并有完备的回水系统。设备的冷却水自成闭路，少量可进入补水系统。洗水浓度小于50g/L，入洗原料煤量达到核定能力的70%以上。

2.1.2二级标准。

二级标准要求煤泥全部在厂内由机械回收，室内回收的煤泥量不少于总量的50%，机械化沉淀池应有完备的回水系统，洗水实现动态平衡，不向厂区外排放。水重复利用率在90%以上，单位补充水量小于0.2m/（t入洗原料煤）。洗水浓度小于80g/L，年入洗原料煤量达到核定能力的50%以上。

2.1.3三级标准。

三级标准要求煤泥全部在厂区内回收。沉淀池、尾矿坝等沉淀澄清设施有完备的回水系统。水重复利用率在90%以上，单位补充水量小于0.25m/（t入洗原料煤）。排放水有固定的排放口，并设有明显的排放口标志、污水水量计量装置和污水采样装置。洗水浓度小于100g/L。

2.2影响选煤厂洗水闭路循环的因素。影响洗水闭路循环的因素很多，关键因素有两点：

（1）煤泥水固、液分离需彻底，煤泥应及时充分回收。

（2）全厂洗水必须保持动态平衡。

有了好的压滤设备，煤泥充分回收相对容易实现。而要在入选原料煤量达到核定能力的条件下的长期运行中实现洗水动态平衡，难度则比较大。 

3结语

搞好选煤厂煤泥水处理，实现煤泥全部厂内回收，洗水闭路循环，这是一项环保工目，有利于社会，同时又为企业增加了经济效益。除避免煤泥流失保护煤炭资源提高选煤工艺效果外，还在节约用水，防止环境污染上有着深远的社会意义。

参考文献

［1］谢广元等，选矿学，2010，8

篇5：压滤机在井下煤泥水处理中的应用

压滤机在井下煤泥水处理中的应用

摘要：济宁三号煤矿井下煤泥水处理,主要是采用了井下用压滤机处理煤泥水技术,包括配套使用的各种入料泵、排污泵、振动筛等设备.通过压滤机对井下煤泥水的初步处理,不仅为矿井的安全生产提供了保证,而且从煤泥水中提取的煤泥也创造了经济效益.作 者：周霖    王艳立  作者单位：兖矿集团济三煤矿,山东,济宁,272169 期 刊：山东煤炭科技   Journal：SHANDONG COAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：, “”(2) 分类号：X752 关键词：煤泥水处理    压滤机    安全生产    经济效益   

篇6：煤泥水处理技术与实践

关键词：选煤厂,煤泥,沉降,循环水,压滤机,离心机

1选煤厂概况

兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿选煤厂是一座设计能力500万t/a的矿井型选煤厂, 采用动筛排矸、单一跳汰分选的工艺流程。原设计生产工艺采用大于13 mm粒级原煤分级入洗和不分级全入洗两种方式。由于原煤水分高、粘稠, 导致分级效果不理想, 目前已全部采用不分级全入洗工艺。煤泥水系统为两段浓缩两段回收工艺, 浓缩煤泥由筛网沉降离心机和压滤机联合处理, 筛网沉降离心机回收粗煤泥, 压滤机回收细煤泥。选煤厂主要生产兖矿2号精煤和动力煤, 煤种为气煤, 挥发分偏高, 但由于其粘结指数较高 (约70%) , 且具有低硫、低磷的特性, 可替代部分资源紧缺的1/3焦煤。

济宁三号煤矿选煤厂的洗精煤灰分要求小于9%, 按邻近密度物含量划分, 原煤可选性属易选或中等易选。由于市场对2号精煤的需求量增大, 对动力煤的需求量减少, 加上矿井地质条件的变化, 现有跳汰工艺生产低灰分精煤时的数量效率较低, 影响了选煤厂的经济效益。为适应矿井煤质变化及市场对精煤产品的需求, 提高选煤厂的经济效益, 2008年, 济三选煤厂采用了更高分选效率的重介质选煤工艺, 同时对现有工艺系统进行了技术改造, 但煤泥水处理一直不够理想。2010年前, 洗水浓度一直在200 g/L以上, 最高达400 g/L, 采用跳汰洗煤工艺时, 影响还不是很突出, 但对于重介质选煤工艺, 由于洗水浓度高, 造成脱水筛喷水管喷嘴堵塞, 导致重介质系统无法正常生产。通过采取加强管理和一系列技术改造措施, 济三选煤厂自2010年2月开始, 扭转了不利局面, 实现了清水洗煤。

22009年前煤泥水系统概况

2.1 煤泥水处理流程

煤泥水处理系统见图1。精煤、中煤和矸石筛筛下水先经浓缩旋流器组截粗浓缩。旋流器底流经弧形筛、高频筛脱水后进入洗混煤, 溢流进一段浓缩机。一段浓缩机的底流由5台沉降过滤式离心机回收后掺入洗混煤, 离心机的离心液返回二段浓缩机。二段浓缩机的底流进入压滤机, 压滤煤泥直接销售。一段和二段浓缩机的溢流用作循环水。

2.2 系统主要设备

2009年以前煤泥水系统主要设备如下:

(1) 3台进口沉降过滤式离心机, 设计处理能力35 t/h, 实际处理能力仅为12 t/h。2台国产沉降过滤式离心机, 设计处理能力30 t/h。

(2) 2台FC系列煤泥离心脱水机, 设计处理能力30 t/h, 但该设备经常出现故障。

(3) Φ500 mm分级旋流器组, 每组8个, 共两组。

(4) 3台Φ38 m浓缩机正常使用, 1台Φ24 m浓缩机主要处理矿井水、济三电厂污水。由于3台浓缩机分为两段使用, 沉淀面积明显不足。

(5) 3台快开式压滤机, 处理面积300 m2;2台西班牙进口压滤机, 处理面积280 m2, 单台处理能力20～22 t/h (5个循环/h) , 但由于煤泥难沉淀, 煤泥水粘度大时, 每小时只能进行2个循环, 而且成饼效果差。

2.3 煤泥水系统存在的问题

由于选煤厂入洗原煤泥化现象严重, 降低了设备处理能力, 洗水浓度达300 g/L, 严重影响经济效益。主要表现在以下几点:

(1) 精煤污染严重。实验表明, 目前在高浓度洗水情况下分选出的精煤, 经过清水冲洗, 灰分能降低2%左右。按此测算, 精煤产率会降低4%～6%, 按5%计算, 年入洗500万t原煤, 精煤产量将减少25万t。

(2) 细煤泥系统处理能力不足。煤质较好时, 压滤机一个压滤循环周期需11 min, 5台压滤机处理能力105 t/h;煤质差时, 泥化现象严重, 小于320目粒级物料高达67.25%, 煤泥沉降极慢, 压滤机一个压滤循环周期需23 min以上, 6台压滤机处理能力只有60 t/h, 而且滤饼水分较高。按年入洗500万t原煤计算, 每小时需处理的细煤泥量为109 t, 所以压滤机处理能力明显不足, 这是洗水浓度居高不下的主要原因。

(3) 粗煤泥系统处理能力不足。粗煤泥处理系统因设备老化严重, 维修成本高, 处理效果差。3台SB6400筛网沉降离心机额定能力为每台35 t/h, 而实际最高处理能力仅为每台10 t/h。粗煤泥系统所需处理能力为90 t/h, 而实际处理能力仅有55 t/h。处理能力不足导致部分粗煤泥进入一段浓缩机, 使得溢流中煤泥含量高, 提高了洗水浓度, 污染了精煤质量。

(4) 选煤厂入洗能力整体下降。由于煤泥水系统处理能力不足, 致使选煤厂不得不降低入洗量, 以保证系统正常工作。

(5) 煤泥销售困难。因滤饼水分高、粘度大, 压滤滞后, 不易与其它洗选产品均匀掺合, 即使掺合入仓后, 也易发生堵仓事故, 销售困难。

综上所述, 选煤厂煤泥水系统已经成为制约生产的关键环节。

3原因分析

选煤厂煤泥水处理系统存在的问题与煤层顶底板泥岩性质密切相关。2009年7月对选煤厂部分环节的煤泥水性质进行了探索实验。结果表明, 煤泥水浓度过高, 如果不加水稀释, 无论用什么药剂都不能使其沉降。

3.1 煤泥水特性

3.1.1 煤泥水中固体物含量

煤泥水中固体含量越多, 特别是粘土含量越多, 溶液的粘度越大, 细颗粒下沉的阻力越大, 越不易沉降。对于固体物含量较高的煤泥水, 一般需要添加化学试剂, 以改善颗粒的表面性质, 强化固体物的沉降。煤泥水中固体物的含量是制定药剂制度的一个重要参考。各采样点煤泥水浓度和灰分见表1。

由表1看出, 4个样品的浓度相差不大, 一段浓缩机溢流和一段浓缩机底流的浓度仅相差40.9 g/L, 一段浓缩机溢流的浓度也接近300 g/L, 说明这两段浓缩机未起到浓缩作用, 溢流浓度相当高, 不能作为循环水使用。

3.1.2 煤泥水中固体物的粒度分析

煤泥水中固体物的粒度组成对煤泥水沉降有重要影响。在煤泥水体系中, 固体物质主要由有机煤质和矿物质构成。煤颗粒较易沉降, 而粘土矿物较难沉降。一般来说, 大于75 μm的颗粒状煤泥易于沉降、脱水和精选, 而小于75 μm的颗粒状煤泥难于沉降。因此, 煤泥水中小于75 μm微细煤泥颗粒含量越高, 处理难度越大。各样品的粒度分析见表2。

从表2可以看出, 随着粒度的减小, 各粒级的产率和灰分呈增加趋势。4个样品中小于0.045 mm粒级含量均较高, 最低的也接近70%, 而且一段浓缩机溢流中的含量高达74.85%, 这些微细颗粒在浓缩过程中完全依靠自身重力很难沉降, 容易在浓缩机溢流中积聚, 导致循环水浓度过高, 继而影响整个系统的正常运行。而这一部分细泥的灰分基本都接近40%, 说明粘土矿物主要集中在细粒级中。

3.2 煤泥回收系统能力测算

根据选煤厂实际情况, 年处理能力为500万t, 年工作天数330 d, 每天按16 h计, 则该选煤厂的小时处理量为:Q=5×106/ (330×16) =946.97 (t/h) , 由此计算各作业环节的产率及用水量, 见表3。

(1) 煤泥离心机。

由表3可知, 煤泥离心机入料量为20.29 t/h, 此处的系统能力按入料量计算, 原设备的负荷能力是30 t/h×2=60 t/h, 可以满足实际生产的需求。

(2) 401浓缩机。

此处系统能力按水量计算, 由表3可知, 401浓缩机入料水量为1 785.05 m3/h, 设计所选设备的负荷能力是1 413 m3/h, 则需要的设备台数为:1.25×1 785.05/1 413=1.58, 即应在原来基础上再加1台浓缩机才能满足现有生产需求。

(3) 402浓缩机。

由表3可知, 402浓缩机入料水量为1 410.75 m3/h, 设备的负荷能力是907.5 m3/h, 则所需设备数量为:1.25×1 410.75/907.5=1.94 (台) , 即应将403浓缩机投入运行, 才能满足现有生产需求。

(4) 压滤机。

由表3可知, 压滤机入料量为109.06 t/h, 此处系统能力按入料量计算, 原设备的负荷能力是10 t/h×6=60 t/h, 压滤面积1 910 m2, 单位面积处理能力为60 t/1 910 m2=0.0314 t/m2, 所需压滤面积为:1.25×109.06/0.0314=4 342 (m2) , 因此应在原来基础上再增加2 432 m2的压滤面积, 即增加6台450 m2压滤机才能满足现有生产需求。

(5) 沉降过滤式离心机。

由表3可知, 压滤机入料量为107.44 t/h, 此处系统能力按入料量计算, 原设备的负荷能力是18 t/h×5=90 t/h, 所需设备数量为1.15×107.44/18=6.86 (台) , 即应在原来基础上再加2台沉降离心机才能满足现有生产需求。

(6) 旋流器。

由表3可知, 旋流器入料水量为1 790.78 m3/h, 此处系统能力按水量计算, 原设备的负荷能力是120 m3/h×16=1 920 m3/h, 则设此处的设备可以满足实际生产的需求。

4解决方案

实验表明, 从分级旋流器溢流出来的物料粒度已经很细。旋流器溢流中, 大于0.5 mm粒级只有1.76%, 小于320目粒级的物料占65.82%。由于压滤机和沉降过滤式离心机的产品去向一致, 可以考虑直接采用压滤机处理旋流器溢流, 这样可减少一个工艺环节, 而且工艺流程改变不大。考虑到2台西班牙压滤机及3台SB6400沉降过滤式离心机均属淘汰设备, 另外503、505、506压滤机无吹风、压榨等功能, 效率低, 确定可供选择的方案如下:① 增加两台沉降过滤式离心机;② 改造503、505、506压滤机, 增加吹风、压榨功能, 提高设备处理能力;③ 扩建压滤厂房, 增加6台压滤机及辅助设施。

52009年后主要技术改造

5.1 煤泥水处理系统改造

鉴于二段浓缩池对煤泥水浓缩面积不足的现状, 将事故浓缩池与二段浓缩池并联使用, 增加煤泥水浓缩面积, 满足煤泥水浓缩要求。事故浓缩池作为二段使用后, 其底流由压滤机处理。改造后的煤泥水处理系统工艺流程见图2。

(1) 修补改造3个浓缩池溢流堰, 使溢流水稳定流出, 提高煤泥水浓缩效率。

(2) 对煤泥水桶物料进行预先分级处理, 杜绝未经处理的煤泥水从煤泥水桶溢流管进入浓缩池, 降低进入一段浓缩池的煤泥量。

(3) 对事故捞坑内的煤泥水进行分级处理, 杜绝粗颗粒进入浓缩池。动筛生产用水实现内部循环, 多余水直接打入浓缩池, 降低煤泥水总量。控制各车间打扫卫生用水, 尽量节约用水, 减少次生煤泥的产生。

(4) 在一段浓缩机底流进入沉降离心机前加装阀门, 并可向煤泥水桶供料, 煤泥水桶底流经高压煤泥泵向分级旋流器供料, 避免在沉降离心机事故期间因一段底流无法处理而停止洗煤。

5.2 对设备的完善

5.2.1 离心机改造

本着分级回收的原则, 对主厂房现有煤泥回收设备进行完善, 淘汰原有3台SB6400筛网沉降离心机, 更换2台唐山森普离心机和2台博润离心机, 处理能力达到100 t/h以上, 大幅度降低了洗水中的煤泥含量, 一段浓缩机沉降效果明显加强。

5.2.2 高频筛及FC离心机改造

安装2台高频筛取代弧形筛, 用于处理水力分级旋流器的底流;同时对2台FC1200离心机筛篮缝隙进行调整, 使用0.27 mm筛缝的筛篮, 发挥设备效能, 实现粗煤泥在厂房内回收, 尽可能减少进入浓缩池的煤泥量。

5.2.3 压滤系统518刮板输送机的改造

改造518刮板机驱动系统, 将其输送速度从0.55 m/s提高到0.88 m/s, 运输量提高到400 t/h, 满足快开压滤机最快卸料速度的要求。

5.2.4 压滤机改造

解决细颗粒煤泥处理量不足的方案是增大压滤机的过滤面积, 提高单循环煤泥的处理量。2010年后, 现场应用2台衡水海江压滤机集团生产的多段拉开式KXGZ680/2000型高效自动压滤机后, 过滤面积比原来增加800 m2, 煤泥水分降至22%以下, 可实现单循环时间小于15 min。设备选型技术先进、性能可靠、高效低耗, 保证了系统的可靠性和高效率, 满足了煤泥粒度和泥质页岩大幅度变化的需要。

6结束语

煤泥水处理系统问题严重制约了选煤厂正常生产, 济三选煤厂通过加强管理, 改造选煤厂煤泥水处理系统, 达到了清水洗煤的效果, 主要表现在以下几个方面:① 解决了长期困扰选煤生产的循环水浓度高、精煤被污染、入洗量低的问题, 在保证洗水达一级标准的前提下 (洗水浓度低于10 g/L) , 实现了清水洗煤, 每年可提高原煤入洗量100～120万t。② 减少了细泥对精煤的污染, 精煤产率提高3%～4%, 增加了经济效益。预计每年可增收节支6 600～8 600万元。③ 解决了重介质系统介质粘度和脱水问题, 为保证重介质旋流器正常生产创造了条件。④ 清水洗煤为生产、岗位标准化作业创造了条件, 标准化选煤厂建设得到长足发展。⑤ 为兖矿集团各选煤厂解决三上煤层的泥岩污染问题提供了借鉴。

虽然煤泥水系统改造取得了很好的效果, 但也存在煤泥量高、部分低灰粗煤泥精煤需回收的问题。采样检测分析结果证明:精煤分级筛筛下水中大于0.18 mm粒级粗煤泥占本级46.96%, 灰分为8.48%。选择合适的分级设备, 将大于0.18 mm粗煤泥分出作为最终精煤, 可增加精煤产率3%～4%, 每年可再增加经济效益4 000多万元。

参考文献

[1]金雷, 付晓恒, 杨毛生, 等.粗煤泥分选新工艺的试验研究[J].选煤技术, 2009 (5) :29-32.

[2]匡亚莉, 李德金.系统工程理论在选煤工程中的应用[C].第十届全国煤炭分选及加工学术研讨会论文集, 2004, 12:327-333.

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[4]张明旭.选煤厂煤泥水处理[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2005.

篇7：浅谈三分区煤泥水处理现状

关键词：选煤厂；煤泥水；效果；恶化

根据厂统筹规划，我分区以入洗外购煤为主，今年以来，外购煤中-0.5mm含量明显增大，最高可达30%，平均在25%。2012年安装六台水力旋流器，用于煤泥的回收，但随着氧化煤、风化煤入洗量的增加，其性质变化波动大，造成浮选效果越来越差，煤泥不沉降，一方面影响浮精抽出率，另一方面使得溢流水质变坏，进而影响整个生产系统。

一、三分区煤泥水处理工艺

三分区煤泥处理主要采用6台FX350-GT水力旋流器及8组螺旋分选机和2台FCSMC-3200型浮选柱，具体为：经过筛缝为0.6mm弧形筛截粗的煤泥水进入水力旋流器进行浓缩分级后，旋流器底流进入螺旋分选机，经螺旋分选机分选为精矿和尾矿，精矿利用真空过滤机进行回收，尾矿利用压滤机回收。溢流进入矿浆准备器预处理后进入2台FCSMC-3200浮选柱，经浮选后，浮选精矿给入到真空过滤机过滤脱水，浮选尾矿直接进入浓缩池浓缩。今年以来，根据厂配掺要求，以洗选高灰产品为主，在实际生产过程中，以跳汰精末煤灰分和浮精灰分为根据，将螺旋分选机灵活运用。工艺流程图如下所示：

二、煤泥水系统存在问题原因分析

对于煤泥浮选工艺，通过实验资料可证明：①煤泥粒度越大，回收率越低，只有在适宜的粒度下方可获得最大回收率；②不同粒度的煤泥颗粒具有不同的浮选速率，通常细粒度煤泥先浮出，粗颗粒煤泥后浮出；③不同粒级具有不同的选择性，随粒度减小浮选的选择性降低；对浮选精煤污染最严童的是细粒杂质，高灰粗粒度物料对精煤污染较小，但粗粒精煤容易损失在尾矿中。因此，提高细粒级的选择性和粗粒级的回收率是煤泥浮选的重要任务。2012年虽然分区根据实际要求安装了水力旋流器及螺旋分选机用以粗煤泥的回收，但随着外购煤中风化煤、水锈煤、氧化煤的增加，煤泥不浮选及尾煤不沉降造成循环水浓度升高成为生产实际过程中存在的一项主要难题；

（一）煤泥水的性质

在选煤工艺中，尤其在湿法选煤如重介、跳汰、浮选以及脱泥中，都是以水为工作介质。无论是作为分选介质的洗水，还是作为脱泥的喷水以及冲洗溜槽的运输水，除了补充部分随产品带走以及工程过程中自然蒸发儿损失的水量外，绝大部分用水都要在经过处理后循环复用。这些循环水中固体物的影响表现在粘土质和煤泥水的污染上，煤中的这些物质在水中极易泥化，形成极小颗粒，如果颗粒表面带电荷，则形成稳定的胶态悬浮体。

（二）循环水浓度选煤工艺带来的后果

循环水浓度增加后，介质粘度增加，介质对沉淀物质的阻力也增加。在跳汰过程中，这就将使较细粒级煤泥的分选效率随之降低。由于循环水增高能使跳汰分选下限变粗，精煤污染增加，澄清浓缩、分级设备发生跑粗現象，这将给选煤工艺带来严重后果。

1、跳汰分选下限变大，也就是提高了浮选的粒度上限。这样，除了增加煤泥水系统的负荷之外，给浮选本身也带来许多困难，增加了费用。

2、由于部分未能分选的粗煤泥和细粒泥质的污染，使得脱泥作业成为必不可少的工序。为了抵消由于煤泥污染而发生精煤灰分的增加，在跳汰操作中必然会降低分选比重，这样就增加了轻比重物在中煤、矸石中的损失，降低了精煤的回收率。

3、由于循环水浓度大，造成澄清、分级、浓缩设备的分级不良，煤泥进入浓缩池后，只有粗的和较粗的煤粒沉淀较快，细粒很难沉，这就丧失了对煤泥水中细颗粒的处理机会，这部分细粒在系统中形成恶性循环。粗粒含量多的煤泥水在浓缩机中常发生压耙子、堵管道故障；过滤机吸附效果差；在浮选中将发生尾煤跑粗，增加尾煤损失。

（三）原因分析

表一：浓缩溢流水小筛分试验

从表一看出，-0.045mm部分占91.8%，整体灰分较高，为61.59%。这部分溢流水作为跳汰用水，无疑会造成精煤污染，对洗选效果产生影响。

表二：圆盘过滤机滤饼小筛分试验

从表二看出，圆盘过滤机滤饼中-0.045mm粒级含量41.60%，灰分58.92%，是造成滤饼灰分较高的原因。加之这部分高灰细泥堵塞滤布，造成脱饼困难。

表三：水力旋流器溢流小筛分试验

从表三看，累计灰分53.47%。作为浮选入料，整体灰分偏高，泥化程度高，浮选效果差。

三、解决方案

（一）在生产过程中，根据原煤煤质、精煤灰分、底流、溢流制定合理的搭配比例，保证溢流水质的稳定；

篇8：煤泥水处理技术与实践

关键词：选煤厂,煤泥水,高灰细泥,絮凝剂,凝聚剂,效果

煤泥水处理是选煤生产的重要环节, 尤其是高泥化程度的煤泥水处理, 目前仍是煤泥水处理技术的难点, 所以探索高泥化程度的煤泥水处理技术势在必行。本文以淮南矿区某选煤厂为试验样本, 研究分析絮凝剂的使用方法。

1高泥化程度煤泥水的性质

高泥化程度煤泥水中含有大量的微细矿物颗粒, 尤其是年轻煤种或过断层煤, 在洗选过程中会产生大量表面带有较强电荷的微细矿物颗粒, 导致煤泥水极难沉降, 循环水浓度升高, 洗煤效果变差。样本厂原生煤泥粒度特性如表1所示, 浓缩池入料煤泥粒度特性如表2所示。

从表1可以看出, 原煤中小于0. 045 mm的煤泥产率达到42. 10%, 灰分为64. 42%。从表2可以看出, 浓缩池入料中小于0. 045 mm的煤泥产率达到84. 26%, 灰分为74. 38%。两相比较, 后者比前者产率增加42. 16%, 灰分增加9. 06% 。说明矸石泥化严重, 导致微细颗粒产率剧增且灰分提高。根据斯托克斯公式可知, 颗粒沉降速度与颗粒直径的平方成正比, 粒径越小, 沉降越慢, 越难分离。小于0. 045 mm的颗粒很难沉降, 加之含量极高, 煤泥水处理之困难程度可想而知。

采用北京普析通用有限公司生产的XD - 3型多晶X射线粉末衍射仪对浓缩池入料煤泥进行分析时, 衍射仪的使用条件及参数为: 衍射条件: Cu靶, 管电压40 kV, 管电流30 mA, 衍射角度10° ~ 80°。得到的XRD图象如图1所示。 由图1可知, 煤泥中所含矿物质主要为石英、高岭石和蒙脱石以及一些其他黏土矿物。这些颗粒表面带有较强的负电荷, 呈现亲水性质, 在水化作用下, 表面形成一层水化膜, 阻止颗粒的吸附沉降。

2煤泥水沉降试验分析

采集一定量的浓缩池入料煤泥水进行沉降试验分析, 其中絮凝剂采用分子量为1 500万的阴离子型PAM ( 聚丙烯酰胺) , 凝聚剂采用CaCl2, 通过探索试验确定二次加药时间间隔为30 s, 加药方式为以下4种:

A: N ( 先加凝聚剂) + X ( 后加絮凝剂) ;

B: N1 ( 先加凝聚剂) + X ( 后加絮凝剂) + N2 ( 再加凝聚剂) ;

C: X ( 先加絮凝剂) + N ( 后加凝聚剂) ;

D: X1 ( 先加絮凝剂) + N ( 后加凝聚剂) + X2 ( 再加絮凝剂) 。

其中: N为凝聚剂用量, X为絮凝剂用量, N = N1+ N2, X = X1+ X2, N1∶ N2= 6∶ 4, X1∶ X2= 6∶ 4。A和C种加药方式的两次加药之间的搅拌次数为量筒均匀上下颠倒10次, B和D种加药方式两次加药之间的搅拌次数为量筒均匀上下颠倒5次, 以保证每种加药方式的搅拌强度相同。

采用均匀试验方法, 从上清液透光率、沉降速度和压实层高度3个指标来评价不同加药制度的沉降效果。其中各加药量搭配如表3所示, 不同加药方式下的上清液透光率如图2所示, 不同加药方式下的沉降速度如图3所示, 不同加药方式下的沉积物高度如图4所示。

由图2可知, 各种加药方式的透光率由好到坏依次为D > A > C > B, D种加药方式的透光率明显好于其他加药方式。从图3可以看出, D的沉降速度最快, A的沉降速度最慢, B和C位于两者之间。由图4的沉积物高度分析可知, A加药方式最高, B次之, C和D的沉积物高度最低, 压实程度最好。从三个评价指标来看, D加药方式的沉降效果最好, 沉降速度最快, 上清液澄清度最高, 压实层最低。

3絮凝再絮凝技术的机理研究

难沉降煤泥水中含有大量的微细矿物颗粒, 这些颗粒是造成煤泥水难沉降的关键因素。通过XRD试验分析得知, 煤泥水中所含矿物质主要为石英、高岭土和蒙脱石之类的硅氧化物和铝氧化物矿物。在煤泥水体系中的SiO2分子, 有部分与水作用生成硅酸, 进一步离解为H+和SiO23-离子:

SiO2胶核优先吸附有相同成分的SiO32-, 导致颗粒表面带负电, 形成的胶粒结构为: { [SiO2] m·nSiO32-, 2 ( n - x) H+}2x -, 致使颗粒表面表现为亲水性。

煤泥水中另一种含量较多的氧化物为Al2O3, 部分Al2O3分子与H2O分子作用生成Al ( OH) 3, 该物质为两性物质, 在适当的pH值内离解为H+和AlO2-。

Al ( OH) 3吸附AlO2-形成带电胶粒: { [Al (OH) 3]m·nAlO-2, (n-x) H+}x-。

煤泥水中矿物颗粒表面带有较强的负电荷, 颗粒与颗粒之间产生较强的静电斥力, 阻止颗粒的聚集。并且颗粒表面均表现为亲水性, 表面具有强的不饱和极性键, 从而使表面和极性水分子间产生定向效应, 导致水分子在矿物表面定向排列, 形成一层水化膜, 阻止颗粒的吸附。这种矿物颗粒含量多时, 会导致煤泥水极难处理。

根据DLVO理论, 胶粒间存在范德华引力和静电斥力, 二者合力的大小和方向决定胶体体系的稳定性, 可通过理论中的位能来反映, 胶体颗粒综合位能变化曲线如图5所示。

由图5可知, 粒子相距较远时, 引力位能VA和相斥位能VR均为零; 随着粒子间距的减小, VR首先起作用, 当粒子克服VR继续接近至一定距离时, VA才起作用, 此时VR大于VA; 随着粒子间距的继续减小, 到达某一值时位能曲线出现第一个极小值; 随着间距的进一步减小, VR和VA均升高, 且间距越小, VA的影响就越大。在近距离内的某一位置, 位能曲线又出现第二极小值, 在这两个极小值之间存在一个势垒, 若势能下降, 胶体颗粒就有机会依靠动能越过势垒进行碰撞、聚集, 胶粒的絮凝就发生在势垒为零或接近零的位置。

从位能理论可知, 促进颗粒沉降的方法有两种, 其一是降低位能势垒, 可以通过电性中和的方法减小颗粒间的静电斥力来降低颗粒间的位能势垒; 其二是增大颗粒的动能, 通过添加有机絮凝剂将煤泥水中的部分颗粒絮凝, 形成大分子絮团沉降, 然后添加无机盐凝聚剂, 中和颗粒表面电性, 降低颗粒与颗粒之间的静电斥力, 从而减小两颗粒之间的位能势垒, 压缩双电层, 促进颗粒之间的凝聚, 被中和之后的矿物颗粒较易吸附在已形成的絮体上, 随絮体沉降, 增大上清液透光率。二次加入絮凝剂时, 已形成的絮体, 会在新的有机高分子絮凝剂下架桥形成更大的絮体, 从而增加煤泥水的沉降速度。

如图6所示, 在二次加入絮凝剂时, 煤泥水中存在以下几种吸附: ① 一次加入絮凝剂后的絮体与新的有机高分子吸附架桥形成更大的絮团; ② 新形成的絮体上有更多的触点来吸附微小的矿物颗粒; ③ 微小的矿物颗粒在大絮体的网捕卷扫作用下沉降。

煤泥水中絮凝剂二次添加方式是基于微细矿物颗粒和凝聚体的接触絮凝和絮体的破碎与再生理论产生的。接触絮凝是指携带有胶体的水流通过宏观固体物的表面, 水中电解质的浓度足以使胶体接触固体表面时不相斥, 此时胶体附着在固体表面上, 即微细颗粒和絮体之间的絮凝。

4结论

篇9：泥水盾构始发关键技术分析与处理

【关键词】泥水盾构；盾构始发；负环拼装；洞门密封

1、工程概况

1.1、秋中区间由赣江西岸秋水广场起，穿越赣江、沿江中大道，经中山西路后与东端的滨江大道站相连接。设计长度为 1886m。区间最大坡度为 28‰，线路最小竖曲线半径为 360m。区间 3 座联络通道。区间隧道采用2台泥水平衡盾构机施工从秋水广场站始发，到达中山西路站接收井结束。设计盾构进出洞处采用搅拌桩和旋喷桩加固。确定圆形区间隧道结构内径为φ5400mm。管片强度采用工厂化预制，混凝土强度等级采用 C50，抗渗等级对于区间埋深大于 20m的部分为 P12，其余为 P10。工程管片的厚度采用 300mm。

1.2、根据轨道一号线地形管线综合图和设计图，赣江两侧道路两侧地下管线复杂，影响范围内的主要有一根DN1000 雨水管（砼），埋深 5 m，位于世贸路下。

2、水文地质条件

2.1、地下水类型

根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件，拟建工程沿线按地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、红色碎屑岩类裂隙溶隙水三种类型。

2.2、含水岩组及其富水性

孔隙水主要赋存于第四系全新统冲积层的砂砾石层中，该层地下水为潜水，地下水位埋深较浅，本次勘察历时较长，但主要仍在丰水期间，穿越两端陆上钻孔内实测的水位埋深 6.50～11.60m，标高14.29～15.45m。该层地下水含量极为丰富，含水层渗透性强。地下水位年变幅与地表水变化密切相关，变化比较大。勘察期间抚河水位标高为 15 m，赣江水位标高为 14.5m。 主要赋存于第三系新余群含钙粉砂岩与钙质泥岩层段，厚度 20～50 米左右。该含水层富水性不均一，影响因素主要有风化网状裂隙与构造节理裂隙的发育程度，岩性差异（主要是钙质含量的变化） ，裂隙（节理）多呈闭合状，一般富水性极差，渗透系数多在 0.26～0.45m/d 之间。因受岩性变化所致，局部钙质泥岩、含钙砂岩层段，其构造节理发育时，多具一定的溶蚀现象，为碎屑岩层中地下水的相对富集地带，根据《江西省南昌市水文地质工程地质综合勘察报告》（1998年），其单井涌水量总体而言相对较大，含水层综合渗透系数达 5～15m/d，单井涌水量多在 300-800 m3/d 左右，最大可达 1500m3/d；已有资料与原有工程经验均反映，此类构造裂隙溶隙水富水区的分布与岩性、胶结物和构造发育有关，呈条带状分布于小兰——老福山一带。

2.3、各类地下水的补、迳、排条件及相互间关系

上层滞水主要接受大气降雨入渗补给，水位随气候变化大。赣江西侧赣江洪水期间，会对该层地下水形成局部返补。赣江东侧在汛期赣江和抚河也会对该层地下水形成局部返补。孔隙水与赣江及邻近抚河地表水体呈互为补排关系，连通性好。平水季节及枯水季节地下水补给地表水，地下水向赣江、抚河排泄；汛期赣江、抚河水位上涨，地表水体返补给地下水。碎屑岩类脉状裂隙水通过基岩裂隙发育段与上部孔隙水直接接触，形成互补关系，且多具承压性。水位基本和赣江地表水持平。

3、盾构始发

盾构开始向前推进到盾体完全进入土体后洞门封堵完成是泥水盾构始发的关键，在这个过程中应注意负环管片安装和盾构掘进参数的设置。

3.1、负环管片安装

盾构隧道施工中，一般称隧道洞门口处管片为0环管片，盾构井中用作传递反力的管片则称为负环管片。负环拼装时第一环负环的定位相当重要，对后面的管片拼装起着基准面的作用。为保证管片环面安装精度，负环管片采用闭口环安装方式，靠后的4环负环管片拼装均由盾构举重臂在盾构壳体内按顺序拼装成形，环向和纵向螺栓连接牢固后分别逐环将负环推到要求后座位置上。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷和负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木或型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。

4、泥水盾构始发关键技术

4.1、首先采用明挖法开挖竖井，在盾构始发竖井施工期间同步进行盾构始发端头土体加固；然后井下安装盾构始发基座及洞门密封，依次组装盾构后配套拖车，并将其拖入暗挖段；盾构主机安装、反力架下半部分，待管片安装机横梁安装完成后将反力架上半部分进行安装，随后将主机和后配套拖车连接，并完成盾构机整机调试；同时要完成泥水处理系统的安装调试。最后盾构达到始发条件。采用盾构直接掘削新型材料墙体的方式开洞门，开洞处的地下连续墙钢筋笼全部换用玻璃纤维筋代替普通钢筋，混凝土采用以石灰石为粗骨料的细石混凝土，混凝土抗压强度为C20，其余范围地下连续墙采用C30混凝土。

4.2、由于玻璃纤维筋与普通钢筋接头处抗拉力强度较低（只有普通钢筋抗拉强度的10%），而在始发洞门处的地下连续墙采用C20混凝土，因此为保证竖井开挖的安全性，在始发洞门前端施做2排M10砂浆桩。由于地面注浆受地下管线及现场其他因素的影响，导致加固区存在一定的盲区特别是管线下方土体，未能进行有效加固，给盾构始发造成一定隐患。为了保证端头土体加固的效果，保证盾构安全始发，采取在竖井内对端头土体进行水平注浆补强加固。采用水平地质钻机前进式分段成孔注浆，最后一次注浆结束，再成孔下50塑料管，进行补充注浆。为了防止洞门破除后发生涌水涌砂现象，先将1m厚的地下连续墙凿除0.6m，剩余0.4m的保护厚度，洞门中心鱼尾刀部位1.4m范围内多凿除0.2m，并将外露的玻璃纤维筋全部割除取出。洞门破除由人工利用风镐自上而下一次完成。洞门凿除后尽快将盾构机前移，使刀盘紧贴掌子面，保证掌子面的稳定，由刀盘切削剩余部分连续墙混凝土。

4.3、盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。由于盾构机重达1000多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度和稳定性。由于盾构主机在组装过程中盾壳间还需要进行焊接作业，所以需要始发基座在距洞门6 m处断开0.9m为盾构护盾焊接提供必要的焊接作业空间。

4.4、安装洞门密封装置

洞门预埋环是为满足盾构机进洞临时封堵洞门端头要求的环状钢板。环状钢板的内径为12212mm，外径为12960mm，环向每2.4预埋一个M24！90螺栓，共计预埋螺栓150个。为了环板能够牢固的嵌入竖井衬砌结构内，环板背面与盾构始发井衬砌结构钢筋连接牢固，并且每根预埋螺栓必须与竖井衬砌钢筋连接牢固，环板加工成型后，待竖井二次衬砌施工时及时预埋。洞门密封装置安装始发洞门临时密封采用双道密封装置，每道密封装置由帘布橡胶、扇形压板、止水箱、注浆管和螺栓等组成，两道密封间隔0.4m。

5、结束语

经过精心准备和科学施工，南昌市地铁1号线秋中区间泥水盾构始发已顺利完成。通过不断总结和摸索，使小断面盾构在过江隧道、城市繁华地段、砂卵石地层中的施工技术不断成熟，为类似工程地质的小断面泥水盾构施工总结了可借鉴的经验。

参考文献：

[1]刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京：中国铁道出版社，1991.