煤炭洗选过程中存在的环境问题及污染防治措施

王庆华

（山东省枣庄市滕州市张汪镇田陈煤矿选煤厂 山东枣庄 277523）

洗煤是煤炭深加工的重要方法。直接从矿山开采出来的原煤，由于质量不同、赋存条件不同，杂质较多，洗煤是为了去除原煤杂质或分离优质煤。洗选后的成品煤通常称为精煤，一般灰分低、硫含量低、热值高。只有大力推进煤炭洗选加工，才能提高煤炭质量，实现煤种分开，确保减少环境污染、充分利用资源、提高运输效率的综合效益。通过洗煤工艺，可以提高煤炭质量，提高煤炭使用率，减少使用原煤对环境的污染，降低煤炭运输成本，使得节能减排的目标得以实现。

1 煤炭洗选原理

煤炭洗选其实就是通过一些专业性的清洗手段去除掉除煤本身以外的其他杂质，尤其是里面掺杂的多样物理成分和化学成分［2］，采用最先进的技术，使得各种成分在互相组合、互相反应的情况下发挥不同的效果。选煤方法主要通过煤的种类分为两大类：一类是湿法选煤，主要是通过空气进行选煤；另一类是干法选煤，主要是在水、重液或悬浮液中进行的选煤方法。常用的方法有以下几种。

1.1 物理选煤

由于煤炭刚刚开采出来时含有多种元素，尤其是重金属含量较高，如果不及时进行处理的话，会带来巨大的环境污染。因此，我国对洗煤需求非常大，有很多企业成立洗煤厂，赚取资金。物理洗煤是最简单的一种技术，也是最常用的，因为开采出来的煤炭都会有物理成分，所以它也是最必要的。物理选煤主要有三大种常用方法。

（1）重介质法。这类方法重点是通过使用悬浮液使得煤炭中的杂质从煤炭身上分离，并使煤炭悬浮起来，杂质逐渐下落，这样可以通过轻重介质的不同进行煤炭的提纯。

（2）浮选法［3］。这种方法主要是通过水溶液将杂质和煤进行区分，让那些质量小、比较轻的杂质通过水的冲击可以漂浮在煤炭的上层。这种方法比较适用于直径在0.5mm以下的细粒的煤炭的分选。

（3）跳汰法。这种方法主要借用水的动力进行分选，同时，由于物质的物理性质的不同，它们在水中产生的波动方向也不同，从而向南北运动，实现杂质和煤炭的分离。

因此，物理方法最重要的是考虑到了煤炭的内部结构及物理杂质的紧密性、磁性等特点，大多数采用溶液形式借助浮力和运动方向等将其分离。

1.2 化学选煤

因为物理洗煤只能通过最简单的方式去除掉表面的一些杂质，但煤炭内部还涉及更多化学成分，并不能通过这种简单的方式去除掉，这就需要化学选煤方法的介入。通过分析和研究煤炭内部含有的化学成分，并寻找成分与其他化学元素之间的关系，通过反应状况或其他形式进行化学清洗，从而提取出煤的整体成分，做到全面清洗。这种方法其实主要是对煤炭内部磷和硫物质的清洗［4］。因为这些元素影响煤的燃烧功效，所以煤矿企业一般会选取相应的煤脱硫设备等，从而达到90%以上的功效。

当然，有些选煤方式并不是纯物理模式也不是纯化学模式，而是将两者有机结合，通过两种方法互相作用、互相影响，再加上成套体系的可行性方案的指导，利于快速有效地选煤。

1.3 微生物选煤

在我国煤炭工业选煤方式中，以物理选煤和化学选煤为主。而随着科学技术的进步，微生物选煤技术也逐步得到关注和重视，不断扩大它在选煤上的作用和影响。选煤其实主要就是为了脱硫，因为硫元素存在于煤炭之中，如果煤炭燃烧，会释放出一氧化硫、二氧化硫等有毒气体，从而影响空气质量，带来巨大的环境污染［5］。而一般情况下，煤中的硫主要是以黄铁矿形式存在，所以微生物选煤方法重点就是研究和分析黄铁矿的构成形式，最终做到黄铁矿的微生物溶解。但是，黄铁矿自身比较坚硬，用硫杆菌类微生物去溶解它并不是特别容易，也不够彻底，所以，就需要投入更多的时间使其浸泡从而达到分离。这样，如果工作量大的话，可能会延误更长时间并且提高工作成本，因此，要采用更加快速的微生物选煤方法。这种方法就是在溶解液中加强泡沫浮选，通过泡沫浮选将黄铁矿表面的物质分离，然后再用游团聚法使其内部的黄铁矿成分从煤炭内部浮出。还可使用硫酸盐等多种形式进行微生物脱硫，所以，这种方法一定要遵循科学的原理，才能取得有效的成果。

2 煤炭洗选存在的问题

2.1 煤炭洗选加工设备的问题

目前，在世界范围内，我国煤炭洗选加工技术处于很高的水平。此外，煤炭洗选加工技术在全国煤炭加工厂中得到广泛应用。经分析，这些先进技术的科学合理应用不仅可以提高煤炭洗选加工效率，还可以进一步加强选煤厂的整体水平，有效提高建设成本。但与国外一些发达国家相比，我国工业生产水平落后，长期以来受到设备生产材料的限制，导致很多洗煤加工设备无法满足相关的标准和研究［1］。对此，我国很多煤炭加工厂在发展期内只能依靠进口设备来维持业绩。例如，谢沟煤矿的主要洗选设备是从美国、德国和澳大利亚进口的。虽然采用国外先进设备可以在一定程度上促进选煤行业的可持续发展，但要实现选煤行业的长远发展目标，还需要加大对选煤设备的投入，确保治本，提升选煤行业发展效果。

2.2 环境污染严重

在煤炭洗选过程中，因为该类企业有大量原料煤的输入和产品煤的输出，原料和产品的储存、运输与装卸，以及产品生产加工过程中筛分、破碎、分选作业会产生大量的煤粉尘，对周围环境造成了严重的污染。一方面，产生了大量的固体废弃物，主要是选煤过程中产生的煤矸石，这些废弃物堆放在露天场地上；另一方面，产生了大量的固体颗粒物飘浮在空气中，造成了严重的空气污染，这些颗粒物主要来源于矸石表面煤炭的氧化［6］。

此外，在长期氧化和雨水作用下，矸石表面的有毒有害物质会流入到地下水中，造成地下水污染。目前，有关部门在对很多矿区附近的地下水进行检测时发现，地下水中重金属和硫化物严重超标。造成这种现象的主要原因是，在洗选煤炭时不能彻底地剥离矸石表面的煤炭。

2.3 对外交接不足，工艺技术缺乏

煤炭清选是一项复杂而又成本高的工艺过程，因此，很多煤炭企业都会得到政策的支持及政府各方面的财政补贴。但是，尽管有社会资源的支持，我国煤炭还主要是以自产、自营、自销为主，很少能够与国外煤炭企业进行合作和商业往来，所以很少能够学到一些优质的清选技术，并且也易于满足自身的技术要求。减少了市场竞争的压力，就容易让企业留在原地，停滞不前，缺少创新和更新的动力，这样就很难保证煤炭质量的一步步提高。而且，我国政策和市场并没有完全建设选煤的整套体系，这项工作还是有开采的企业交由外在小型企业承包，整体经营形式比较零散，没有一定的行业标准，而且也缺乏有效的监督。并且，在某些程度上，将洗煤的过程与分选的过程融为一体，缺少意识上的区分和技术上的分离。因此，在选煤这项工艺技术上还有很大的发展空间，需要我国企业在现有技术基础上继续研发新的，能够自觉向国际上先进的选煤工艺学习，能够通过欧美技术交流系统来进一步把控选煤工艺。

3 针对煤炭洗选环节造成环境污染的防治措施

3.1 加大对煤粉尘过程的监控和管理

因为许多企业有原煤储物场和临时的煤炭储物场，而在进行真正煤炭燃烧时，初步煤炭清选没有做到位的话，就会使表面的粉尘四处飞扬，从而对周边环境带来巨大的污染。为了防止这种污染的发生和扩散，需要从源头阻止煤粉尘暴露在空气中，那么，就需要加强对原煤场和煤炭储物厂的封闭式建设，通过建设全封闭式煤仓，可以从源头杜绝粉尘飞散。其次，还要根据粉尘的类型建设防尘网等多种设施，例如，山东就出台了《山东省扬尘污染防治管理办法》（山东省人民政府令第248号），在这个规定中，强调了因煤粉尘造成污染负责的煤场主责任，要求责任主体进行多项隐患设施的建设和处理，并且通过建设扬尘污染防治责任制，加大了对环境的监控，也加强了煤粉尘的有效控制。

3.2 提高输送过程的清理

在装卸及运输道路过程中，对于原煤产生的煤尘及产品装卸，卸煤时可将车辆放置在煤围挡风防尘区域，并带水至生产点，防止粉尘产生，这可以减少高达85%的储煤区粉尘。

而在对水泥等运输和转运过程中产生的无组织粉尘，需要通过通道带和输送机进行密闭包装。利用洒水器，适当增加原煤湿度，及时喷水降尘，可减少粉尘排放达80%。

3.3 防止废水大量排出

湿煤生产过程中产生大量煤废水，废水可在煤泥浓缩池中产生浓缩效果，经过浓缩后的废水按照原来路径返回循环水池，再通过隔膜压滤机处理，返回循环水箱。在进行湿煤生产时，一定要注意保护水资源不被污水污染，湿煤产生的废水要按流程进行过滤和循环，注意选煤污水的循环［7］。为防止生产过程中发生设备故障等意外停机，导致煤水排放，从而带来污染，要提前设置处理事故池，保证湿煤废水尽可能排放。

对于清洗车间地面的流水、漏水及散落的排水，以及洁净煤堆场、中煤堆场的哑煤、煤泥，需要将其集中在一个排水池中，然后转移到污泥浓缩池里，按照上面的步骤进行循环回收利用。

3.4 降低噪声污染

为降低噪声对周围环境的影响，生产区与生活办公区分开布设，并考虑地形条件、声源方向性、噪声强弱和绿化等因素，利用地形、辅助厂房、树木等阻挡噪声的传播。将高噪声设备如泵类、鼓风机等设备置于室内，利用建筑物隔声。在厂界四周、高噪声车间周围、场区道路两侧种植灌木、乔木和林带绿化，起到阻止噪声传播的作用。

4 防治建议

煤炭清选带来的污染受到了大家的关注，但整体上人们的环保意识还有待加强，所以在此提出一些有效建议。

4.1 降低大气污染

目前，工业产生的大气污染依然很严重，尤其是大风天气下。主要原因如下：（1）原煤围护结构风尘网建设不符合规范要求。大多数公司将风尘网视为一个项目，并且是封闭在全厂区内的，而不是专注于原煤场；煤泥储存的高度远远高于风尘网，使风尘网无法达到抑制风抑尘的效果。（2）喷水频率低，主要运输道路和煤面不能保持无尘。（3）在装卸车辆时，由于要求和防护措施的原因，无法进行准确的清洁，使得尘土产生二次飞扬。

4.2 做好固体废物的处理

煤炭是洗煤行业的主要固体废物，但就资源而言，煤炭不仅是生活燃烧的产物，也是工业建设的主要原料，在进行处理时，一定要紧随政府政策的指导，在指导下按行业发展趋势提高煤炭利用率。同时，还要投入资金加强科研项目的研究，这样可以找寻更加适合的选风机来提纯。对井下要选择合适的设备，使得主井的效率可以得到有效提升。同时，还可以充分地采用矸石回填工艺，开展井下回填。

4.3 加大设备的投入

煤炭洗选设备对煤炭的洗选质量起着决定性作用。为此，需要加大对选煤设备的投入。目前，虽然我国已经自主研发了一批煤炭洗选设备，但是总体上煤炭洗选设备性能与国外设备还存在着较大的差距，这导致在未来很长一段时间内设备还依赖于进口。针对这种情况，一方面应该加强突破煤炭洗选设备的相关核心技术，另一方面应该根据实际情况引进一些先进的选煤设备，以解决我国煤炭洗选中存在的问题。与此同时，我国政府部门也应该给予相应的政策支持，对于设备比较落后的洗煤厂，给予其相应的政策性贷款，让其购买一些设备。对于洗选设备的核心技术，要重点与煤炭高校进行产学研结合。

5 结语

综上所述，煤炭清选加工过程中会带来许多污染，因此要对煤尘高、煤泥污水高、噪声高等环境污染问题加大关注，采取对应的防治措施来降低污染，从而保护环境。