超磁分離技術在礦井水處理中的應用

奧艷文

(西山煤電公用事業(yè)分公司，山西 太原 030053)

引 言

煤礦是一種地下生產(chǎn)活動，因此煤礦的開采必然會對地下水系統(tǒng)造成一定的污染和破壞，我國每年的礦井水總量達到了42億m3，其中有將近一半被排放到地下，造成了巨大的污染和水資源的浪費。同時也造成了一些地表自然水平衡受到了破壞，還有很多煤礦污水排放到了地面，對地面的環(huán)境造成了污染，情況嚴重時，地下水位降低會造成地表坍塌，導致各種各樣的地質災害。

我國每年的煤炭產(chǎn)量居于世界前列，而煤炭資源也在我國的能源結構中占據(jù)了重要的比例，這種比例和趨勢在未來幾年中會一直持續(xù)，因此煤礦開采中排放的廢水如果不經(jīng)過處理會嚴重的影響環(huán)境，不利于我國煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此礦井水的處理問題是當前的一個非常重要的問題。

1 我國礦井水現(xiàn)狀

我國是一個人口大國，同時也是一個嚴重缺水的國家，水資源分布非常不平衡，尤其在北方地區(qū)缺水的問題尤為嚴重。而北方則占據(jù)了80%的煤礦資源，因此形成了北方煤礦豐富但是水資源缺乏的情況，水資源的缺乏也直接影響了我國煤礦資源的開采，對于煤炭生產(chǎn)的發(fā)展形成了制約。因此加快對礦井水的處理對于我國煤炭生產(chǎn)的發(fā)展有著重要的幫助。現(xiàn)階段需要尋找經(jīng)濟可行的技術和工藝對礦井水進行處理，使之變成生產(chǎn)水和生活用水，這樣才能夠保證煤礦的生產(chǎn)，提高企業(yè)的綜合效益，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

我國在煤礦開采的過程中經(jīng)常會排放大量的污水，這些污水與地下水類似，主要是以煤粉等懸浮物為主，一般不含有有害物質，因此可以對其進行處理，使之成為理想的水資源。例如可以對礦井水進行處理，讓其變成農(nóng)田灌溉水和生產(chǎn)用水。本文所研究的超磁分離技術就是一種對礦井水進行處理的工藝，主要采用物化法的處理工藝，提高礦井水的凈化效率，具有運行成本低，自動化程度較高的優(yōu)點，因此受到了煤礦企業(yè)的密切關注。

2 礦井水的懸浮物特性及傳統(tǒng)處理工藝

礦井水中主要成分是煤粉和巖粉，由于地質條件、地質化學及開采條件等影響，礦井水中的懸浮物含量不等，雖然有時礦井水中的懸浮物較少，但是顏色呈黑色，感官性非常差，不適合使用。很多礦井水的處理都是采用市政污水處理辦法，但是礦井水和普通的地表水之間的特性差距較大，因此采用市政通用的處理污水辦法無法從根本上對礦井水進行處理。傳統(tǒng)的處理工藝占地面積較大，需要的投資較多，同時還需要藥劑費用等，處理時間需要2 h～3 h，主要通過傳統(tǒng)的沉淀方式，無法真正有效的對礦井水進行處理，也無法達到生活用水的標準。而超磁分離技術占地面積相對于傳統(tǒng)處理方法來說更小，費用更低，自動化程度更高，處理時間僅需要3 min～4 min，時間短效率高，大大提高了礦井水的處理速度，同時能夠讓礦井水達到生產(chǎn)用水和生活用水的使用標準，能夠極大的促進礦井開采工作，提高企業(yè)的工作效率[1]。

3 超磁分離技術簡介

3.1 技術發(fā)展

在全球范圍內，首先利用稀土材料對污水進行處理的是環(huán)能德美公司。在20世紀90年代，該公司發(fā)明創(chuàng)造了超磁分離技術，將這種技術用于冶金行業(yè)的廢水處理中，這種技術的出現(xiàn)淘汰了當時眾多比較流行的技術，比如日本的鐵氧體磁盤技術，達到了世界領先的水平，成為了新型處理污水的工藝。

3.2 工作原理

超磁分離技術首先需要向待處理的礦井水中投入磁種，讓礦井水中的一些懸浮物在助凝劑的作用下與磁種進行結合，磁種的存在也在一定程度上加快了絮體顆粒的凝結，同時因為磁種的存在也讓這種絮體顆粒具有了一定的磁性，具有磁性之后能夠在超磁分離的作用下被吸附，從而能夠形成大量的絮團而被沉淀。因此在超磁分離技術中需要使用的藥劑量相對于傳統(tǒng)的處理工藝來說較少，同時藥劑量的多少也需要根據(jù)水質情況來調整，總體來說，超磁分離技術所使用的藥劑量和需要的處理時間都是相對較短的[2]。

經(jīng)過絮凝沉淀之后的水引入超磁分離機中，通過超磁分離機中的稀土永磁材料來對其進行聚集，磁盤通過產(chǎn)生非常大的磁力，能夠將水中的絮凝物瞬間吸出，這樣就能夠實現(xiàn)將水中的雜質迅速清除的目的。因為超磁分離機對于水中的絮凝物吸附時間非常短，因此水流能夠迅速的通過超磁分離機，同時超磁分離機的占地面積非常小，因此工作起來非常的便利，能夠實現(xiàn)在礦井下工作，極大的提高了礦井水處理的速度，提高工作效率[3]。

4 超磁分離技術在礦井水處理中的具體應用

4.1 磁場直接應用技術

如果礦井水中含有磁性污染物或者雜質，那么就需要利用磁場直接應用技術來對其進行分離，通過磁場的作用來影響水中的各個組分，產(chǎn)生一種磁化水的效應，這樣就達到了去除磁性顆粒的效果。如果被污染的水源中沒有磁性的物質，那么這種技術的應用就受到限制。

4.2 超磁分離工藝流程

如圖1超磁分離技術工藝流程圖所示。首先加入特選磁種，在對礦井水進行預沉淀之后，讓經(jīng)過沉淀的水與磁種進行混合。其次進行微磁絮凝，在混凝劑和助凝劑的作用下，水體中含有磁性的物質會與磁種進行結合形成絮團。最后是快速分裂，經(jīng)過混凝反應之后，將絮團與水體分離，然后將水排出。

圖1 超磁分離技術工藝流程圖

4.3 水質與污泥處理

經(jīng)過超磁分離技術處理之后的水質基本達到了生產(chǎn)用水標準，但是能否達到礦井中生活用水的標準還需要通過進一步檢測，符合國家生活用水的標準之后才能夠使用。

微磁絮體在經(jīng)過磁盤的吸附之后，會轉到水面以上，這一過程與瀝水的過程相似，經(jīng)過處理之后的污泥中的含水量非常低，在經(jīng)過磁種的回收之后，一些非磁性物質分離出來，排放到污泥處理系統(tǒng)中。這部分污泥在經(jīng)過進一步的處理后，通過小車運出礦井，實現(xiàn)對污泥的綜合利用。

5 超磁分離技術應用趨勢及方向

超磁分離技術是一種先進的、經(jīng)濟的、綠色的技術，能夠將廢水中的重金屬離子及懸浮物雜質等有效的清除，實現(xiàn)對水資源的凈化，有著非常好的處理效果。隨著超磁分離技術的不斷創(chuàng)新和應用，這種技術的應用范圍也越來越廣，為了更好的推動技術的應用和發(fā)展，應該對磁種材料進行回收。磁性材料都是有著一定的記憶問題，在回收磁種的過程中不可避免的會遇到剩磁問題，這就降低了磁種的回收效率，形成了浪費，所以在未來應該研究如何更有效率的回收磁種。

為了提高礦井水的處理效果，提高環(huán)保質量，在使用超磁分離技術的過程中應該注重超磁分離設備的經(jīng)濟性和實用性等，通過研究來發(fā)明更為先進的超磁分離設備，這樣才能夠更好的將這種技術應用到礦井水處理工藝中去。

6 結語

超磁分離技術其自身就有著一定的優(yōu)勢和特點，超磁分離技術也是具有很多的類型，因此在利用超磁分離技術對礦井水進行處理的過程中應該考慮實際情況，對不同的分離技術類型進行把握，充分的利用磁場的作用，將水中的雜質清除干凈，實現(xiàn)水資源的循環(huán)使用，保護環(huán)境。