矿井水井下除铁除锰装置的开发与应用

煤矿机械CoalMineMachineryVol.36No.04Apr.2015第36卷第04期2015年04月doi:10.13436/j.mkjx.2015041000引言我国95%以上的煤矿为井工开采，矿井水通常由排水泵从井下水仓排至地面矿井水处理厂（站），经净化处理后再供给井下作防尘洒水、设备冷却用水和乳化液配制用水等。随着矿井开采深度的增加，矿井水从井下排至地面的管道越来越长，而且从地面到井下的回用管线也越来越长。如果将矿井水在井下处理后直接利用，可以节省矿井排水费用，减少地面处理设施的占地面积，节能减排、经济、环境和社会效益明显。目前，煤矿矿井水在井下直接处理利用的案例较少。开发出适合井下工作环境的除铁除锰装置并应用在井下，实现矿井水直接在井下处理作为防尘洒水和设备冷却用水，解决矿井水提升到地面处理能耗高和占地面积大的问题。1除铁除锰装置研制（1）工艺原理和方法煤层开采后形成采空区，采空区的充填物由煤层上覆岩、煤矸石、残煤、黏土和其他一些矿物颗粒构成，空间巨大，孔隙、裂隙极为发育，具有较大的纳物能力。矿井水流经采空区的过程中，在沉淀、过滤、吸附等作用下，将矿井水中的大部分悬浮物和胶体物质去除。采空区出水经水泵提升、水射器曝气后进入除铁除锰装置。水射器采用文丘里喷嘴结构，在其喉部利用高压水流产生的抽吸作用吸入空气，并与矿井水充分混合，达到曝气充氧的目的。当矿井水的铁、锰含量较高，单独靠水射器曝气不能满足要求时，辅助投加化学药剂高锰酸钾，曝气或投加氧化剂后的矿井水在除铁除锰装置的反应区进行充分的氧化反应，将矿井水中的Fe2+、Mn2+氧化成的Fe（OH）3、MnO2微小的絮体，一部分絮体沉淀到反应区的底部并通过反应区底部排泥管定期排出，另一部分经反应区出水管进入过滤区，通过反应区滤料层吸附截留后，通过反冲洗去除。（2）装置结构除铁除锰装置结构如图1所示。装置分反应区和过滤区，反应区内布置进水管、波纹板反应器、出水管和排泥管；过滤区由4个大小相同的密闭滤格组成，每个滤格有各自的进水管、布水管（兼反冲洗排水管）、滤料层、出水管、反冲洗排水管、放空管和相应的阀门组成。*科技部科研院所技术开发专项资助项目（2011EG122309）矿井水井下除铁除锰装置的开发与应用*肖艳，周如禄，郭中权（中国煤炭科工集团杭州环保研究院，杭州311021）摘要：该装置由反应区和过滤区组成，反应区为波纹板竖向布置，过滤区由多个密闭的滤格组成，整个装置采用压力式进出水，滤格间实现相互冲洗。工程应用实践表明，矿井水进水平均质量浓度铁（Fe2+）1.21mg/L、锰（Mn2+）0.28mg/L，处理后出水平均质量浓度分别为0.11mg/L、0.04mg/L，相应平均去除率分别为90.9%、85.7%，满足煤矿井下生产用水水质要求。该装置空间占用小、不需要专用的冲洗设施，运行管理方便。关键词：矿井水；井下水处理；除铁；除锰中图分类号：TD442文献标志码：B文章编号：1003－0794（2015）04－0239－03DevelopmentandApplicationofDevicetoRemoveIronandManganeseFromMineWaterinUndergroundMineXIAOYan，ZHOURu-lu，GUOZhong-quan(HangzhouEnvironmentalResearchInstitute,ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroup，Hangzhou311201,China)Abstract:Thedeviceisconsistedofreactingareaandfilteringareas,thereactingareaislaidbycorrugatedplatedvertically,andthefilteringareasisformedbyseveralclosedfiltrationlattices.Thedeviceisadaptedpressurizedwaterincomeandoutputandachievedinteractedflushingamongfiltrationlattices.Thepracticeapplicationshowedthattheaveragemassconcentrationsofferrous(Fe2+)andbivalentmanganese(Mn2+)intheinflowwere1.21mg/Land0.28mg/L,andinthelasteffluentwere0.11mg/Land0.04mg/L,withtheaverageremovalratesof90.9%and85.7%，respectively.Thede