煤炭洗選過程中存在的環境問題及污染防治措施

王慶華

（山東省棗莊市滕州市張汪鎮田陳煤礦選煤廠 山東棗莊 277523）

洗煤是煤炭深加工的重要方法。直接從礦山開采出來的原煤，由于質量不同、賦存條件不同，雜質較多，洗煤是為了去除原煤雜質或分離優質煤。洗選后的成品煤通常稱為精煤，一般灰分低、硫含量低、熱值高。只有大力推進煤炭洗選加工，才能提高煤炭質量，實現煤種分開，確保減少環境污染、充分利用資源、提高運輸效率的綜合效益。通過洗煤工藝，可以提高煤炭質量，提高煤炭使用率，減少使用原煤對環境的污染，降低煤炭運輸成本，使得節能減排的目標得以實現。

1 煤炭洗選原理

煤炭洗選其實就是通過一些專業性的清洗手段去除掉除煤本身以外的其他雜質，尤其是里面摻雜的多樣物理成分和化學成分［2］，采用最先進的技術，使得各種成分在互相組合、互相反應的情況下發揮不同的效果。選煤方法主要通過煤的種類分為兩大類：一類是濕法選煤，主要是通過空氣進行選煤；另一類是干法選煤，主要是在水、重液或懸浮液中進行的選煤方法。常用的方法有以下幾種。

1.1 物理選煤

由于煤炭剛剛開采出來時含有多種元素，尤其是重金屬含量較高，如果不及時進行處理的話，會帶來巨大的環境污染。因此，我國對洗煤需求非常大，有很多企業成立洗煤廠，賺取資金。物理洗煤是最簡單的一種技術，也是最常用的，因為開采出來的煤炭都會有物理成分，所以它也是最必要的。物理選煤主要有三大種常用方法。

（1）重介質法。這類方法重點是通過使用懸浮液使得煤炭中的雜質從煤炭身上分離，并使煤炭懸浮起來，雜質逐漸下落，這樣可以通過輕重介質的不同進行煤炭的提純。

（2）浮選法［3］。這種方法主要是通過水溶液將雜質和煤進行區分，讓那些質量小、比較輕的雜質通過水的沖擊可以漂浮在煤炭的上層。這種方法比較適用于直徑在0.5mm以下的細粒的煤炭的分選。

（3）跳汰法。這種方法主要借用水的動力進行分選，同時，由于物質的物理性質的不同，它們在水中產生的波動方向也不同，從而向南北運動，實現雜質和煤炭的分離。

因此，物理方法最重要的是考慮到了煤炭的內部結構及物理雜質的緊密性、磁性等特點，大多數采用溶液形式借助浮力和運動方向等將其分離。

1.2 化學選煤

因為物理洗煤只能通過最簡單的方式去除掉表面的一些雜質，但煤炭內部還涉及更多化學成分，并不能通過這種簡單的方式去除掉，這就需要化學選煤方法的介入。通過分析和研究煤炭內部含有的化學成分，并尋找成分與其他化學元素之間的關系，通過反應狀況或其他形式進行化學清洗，從而提取出煤的整體成分，做到全面清洗。這種方法其實主要是對煤炭內部磷和硫物質的清洗［4］。因為這些元素影響煤的燃燒功效，所以煤礦企業一般會選取相應的煤脫硫設備等，從而達到90%以上的功效。

當然，有些選煤方式并不是純物理模式也不是純化學模式，而是將兩者有機結合，通過兩種方法互相作用、互相影響，再加上成套體系的可行性方案的指導，利于快速有效地選煤。

1.3 微生物選煤

在我國煤炭工業選煤方式中，以物理選煤和化學選煤為主。而隨著科學技術的進步，微生物選煤技術也逐步得到關注和重視，不斷擴大它在選煤上的作用和影響。選煤其實主要就是為了脫硫，因為硫元素存在于煤炭之中，如果煤炭燃燒，會釋放出一氧化硫、二氧化硫等有毒氣體，從而影響空氣質量，帶來巨大的環境污染［5］。而一般情況下，煤中的硫主要是以黃鐵礦形式存在，所以微生物選煤方法重點就是研究和分析黃鐵礦的構成形式，最終做到黃鐵礦的微生物溶解。但是，黃鐵礦自身比較堅硬，用硫桿菌類微生物去溶解它并不是特別容易，也不夠徹底，所以，就需要投入更多的時間使其浸泡從而達到分離。這樣，如果工作量大的話，可能會延誤更長時間并且提高工作成本，因此，要采用更加快速的微生物選煤方法。這種方法就是在溶解液中加強泡沫浮選，通過泡沫浮選將黃鐵礦表面的物質分離，然后再用游團聚法使其內部的黃鐵礦成分從煤炭內部浮出。還可使用硫酸鹽等多種形式進行微生物脫硫，所以，這種方法一定要遵循科學的原理，才能取得有效的成果。

2 煤炭洗選存在的問題

2.1 煤炭洗選加工設備的問題

目前，在世界范圍內，我國煤炭洗選加工技術處于很高的水平。此外，煤炭洗選加工技術在全國煤炭加工廠中得到廣泛應用。經分析，這些先進技術的科學合理應用不僅可以提高煤炭洗選加工效率，還可以進一步加強選煤廠的整體水平，有效提高建設成本。但與國外一些發達國家相比，我國工業生產水平落后，長期以來受到設備生產材料的限制，導致很多洗煤加工設備無法滿足相關的標準和研究［1］。對此，我國很多煤炭加工廠在發展期內只能依靠進口設備來維持業績。例如，謝溝煤礦的主要洗選設備是從美國、德國和澳大利亞進口的。雖然采用國外先進設備可以在一定程度上促進選煤行業的可持續發展，但要實現選煤行業的長遠發展目標，還需要加大對選煤設備的投入，確保治本，提升選煤行業發展效果。

2.2 環境污染嚴重

在煤炭洗選過程中，因為該類企業有大量原料煤的輸入和產品煤的輸出，原料和產品的儲存、運輸與裝卸，以及產品生產加工過程中篩分、破碎、分選作業會產生大量的煤粉塵，對周圍環境造成了嚴重的污染。一方面，產生了大量的固體廢棄物，主要是選煤過程中產生的煤矸石，這些廢棄物堆放在露天場地上；另一方面，產生了大量的固體顆粒物飄浮在空氣中，造成了嚴重的空氣污染，這些顆粒物主要來源于矸石表面煤炭的氧化［6］。

此外，在長期氧化和雨水作用下，矸石表面的有毒有害物質會流入到地下水中，造成地下水污染。目前，有關部門在對很多礦區附近的地下水進行檢測時發現，地下水中重金屬和硫化物嚴重超標。造成這種現象的主要原因是，在洗選煤炭時不能徹底地剝離矸石表面的煤炭。

2.3 對外交接不足，工藝技術缺乏

煤炭清選是一項復雜而又成本高的工藝過程，因此，很多煤炭企業都會得到政策的支持及政府各方面的財政補貼。但是，盡管有社會資源的支持，我國煤炭還主要是以自產、自營、自銷為主，很少能夠與國外煤炭企業進行合作和商業往來，所以很少能夠學到一些優質的清選技術，并且也易于滿足自身的技術要求。減少了市場競爭的壓力，就容易讓企業留在原地，停滯不前，缺少創新和更新的動力，這樣就很難保證煤炭質量的一步步提高。而且，我國政策和市場并沒有完全建設選煤的整套體系，這項工作還是有開采的企業交由外在小型企業承包，整體經營形式比較零散，沒有一定的行業標準，而且也缺乏有效的監督。并且，在某些程度上，將洗煤的過程與分選的過程融為一體，缺少意識上的區分和技術上的分離。因此，在選煤這項工藝技術上還有很大的發展空間，需要我國企業在現有技術基礎上繼續研發新的，能夠自覺向國際上先進的選煤工藝學習，能夠通過歐美技術交流系統來進一步把控選煤工藝。

3 針對煤炭洗選環節造成環境污染的防治措施

3.1 加大對煤粉塵過程的監控和管理

因為許多企業有原煤儲物場和臨時的煤炭儲物場，而在進行真正煤炭燃燒時，初步煤炭清選沒有做到位的話，就會使表面的粉塵四處飛揚，從而對周邊環境帶來巨大的污染。為了防止這種污染的發生和擴散，需要從源頭阻止煤粉塵暴露在空氣中，那么，就需要加強對原煤場和煤炭儲物廠的封閉式建設，通過建設全封閉式煤倉，可以從源頭杜絕粉塵飛散。其次，還要根據粉塵的類型建設防塵網等多種設施，例如，山東就出臺了《山東省揚塵污染防治管理辦法》（山東省人民政府令第248號），在這個規定中，強調了因煤粉塵造成污染負責的煤場主責任，要求責任主體進行多項隱患設施的建設和處理，并且通過建設揚塵污染防治責任制，加大了對環境的監控，也加強了煤粉塵的有效控制。

3.2 提高輸送過程的清理

在裝卸及運輸道路過程中，對于原煤產生的煤塵及產品裝卸，卸煤時可將車輛放置在煤圍擋風防塵區域，并帶水至生產點，防止粉塵產生，這可以減少高達85%的儲煤區粉塵。

而在對水泥等運輸和轉運過程中產生的無組織粉塵，需要通過通道帶和輸送機進行密閉包裝。利用灑水器，適當增加原煤濕度，及時噴水降塵，可減少粉塵排放達80%。

3.3 防止廢水大量排出

濕煤生產過程中產生大量煤廢水，廢水可在煤泥濃縮池中產生濃縮效果，經過濃縮后的廢水按照原來路徑返回循環水池，再通過隔膜壓濾機處理，返回循環水箱。在進行濕煤生產時，一定要注意保護水資源不被污水污染，濕煤產生的廢水要按流程進行過濾和循環，注意選煤污水的循環［7］。為防止生產過程中發生設備故障等意外停機，導致煤水排放，從而帶來污染，要提前設置處理事故池，保證濕煤廢水盡可能排放。

對于清洗車間地面的流水、漏水及散落的排水，以及潔凈煤堆場、中煤堆場的啞煤、煤泥，需要將其集中在一個排水池中，然后轉移到污泥濃縮池里，按照上面的步驟進行循環回收利用。

3.4 降低噪聲污染

為降低噪聲對周圍環境的影響，生產區與生活辦公區分開布設，并考慮地形條件、聲源方向性、噪聲強弱和綠化等因素，利用地形、輔助廠房、樹木等阻擋噪聲的傳播。將高噪聲設備如泵類、鼓風機等設備置于室內，利用建筑物隔聲。在廠界四周、高噪聲車間周圍、場區道路兩側種植灌木、喬木和林帶綠化，起到阻止噪聲傳播的作用。

4 防治建議

煤炭清選帶來的污染受到了大家的關注，但整體上人們的環保意識還有待加強，所以在此提出一些有效建議。

4.1 降低大氣污染

目前，工業產生的大氣污染依然很嚴重，尤其是大風天氣下。主要原因如下：（1）原煤圍護結構風塵網建設不符合規范要求。大多數公司將風塵網視為一個項目，并且是封閉在全廠區內的，而不是專注于原煤場；煤泥儲存的高度遠遠高于風塵網，使風塵網無法達到抑制風抑塵的效果。（2）噴水頻率低，主要運輸道路和煤面不能保持無塵。（3）在裝卸車輛時，由于要求和防護措施的原因，無法進行準確的清潔，使得塵土產生二次飛揚。

4.2 做好固體廢物的處理

煤炭是洗煤行業的主要固體廢物，但就資源而言，煤炭不僅是生活燃燒的產物，也是工業建設的主要原料，在進行處理時，一定要緊隨政府政策的指導，在指導下按行業發展趨勢提高煤炭利用率。同時，還要投入資金加強科研項目的研究，這樣可以找尋更加適合的選風機來提純。對井下要選擇合適的設備，使得主井的效率可以得到有效提升。同時，還可以充分地采用矸石回填工藝，開展井下回填。

4.3 加大設備的投入

煤炭洗選設備對煤炭的洗選質量起著決定性作用。為此，需要加大對選煤設備的投入。目前，雖然我國已經自主研發了一批煤炭洗選設備，但是總體上煤炭洗選設備性能與國外設備還存在著較大的差距，這導致在未來很長一段時間內設備還依賴于進口。針對這種情況，一方面應該加強突破煤炭洗選設備的相關核心技術，另一方面應該根據實際情況引進一些先進的選煤設備，以解決我國煤炭洗選中存在的問題。與此同時，我國政府部門也應該給予相應的政策支持，對于設備比較落后的洗煤廠，給予其相應的政策性貸款，讓其購買一些設備。對于洗選設備的核心技術，要重點與煤炭高校進行產學研結合。

5 結語

綜上所述，煤炭清選加工過程中會帶來許多污染，因此要對煤塵高、煤泥污水高、噪聲高等環境污染問題加大關注，采取對應的防治措施來降低污染，從而保護環境。