一种井下煤泥水处理工艺及控制方法与流程
1.本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种井下煤泥水处理工艺及控制方法。
背景技术：
2.我国煤炭资源丰富，煤的种类齐全，同时，我国也是世界上煤炭最大生产国和消费国。在采煤过程的同时要往外排水，开采过程中水与煤、岩石接触，发生一系列反应而产生的矿井水是煤炭生产过程中排放最多的废水。
3.矿井井下生产过程中，产生大量的较高浓度的煤泥水，由井底各个生产头面汇聚到中央泵房水仓，然后转排至地面进行处理，形成水循环，重复使用。但是井底各处煤泥水在中央水仓汇聚过程中，由于水体的自然沉降作业，会产生大量的沉降煤泥，导致水仓容积逐渐降低，前期每年都必须进行一次集中处理，工作量大而且容易影响生产。
4.目前对于煤泥水的处理方法是通过压滤方法将煤泥水进行固液分离脱水回收，要想实现固液分离，需要经过加药、搅拌、进料及压滤等一系列过程，其中，所加药品一般包含絮凝剂，因此絮凝剂的效果直接影响最终的煤泥处理效果，因此，煤泥水处理过程中药剂的配制和选择至关重要。
技术实现要素：
5.针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种高效井下煤泥水处理工艺及控制方法。该装置。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明的第一方面，提供了一种井下煤泥水处理系统，所述的煤泥水处理系统包括：
8.沉降池，沉降池的上游和下游分别设有煤泥水入口和清水出口，沉降池纵截面为三角形，底部夹角为40
°‑
45
°
；
9.优选的，当沉降池底部夹角为43
°
时，沉降效果最优。
10.加药系统，包括储药桶，储药桶的下端出口由管道将药品输送至沉降池入口处；
11.优选的，储药桶上层分为左右两个单独的储药空间，用于储存助滤剂和絮凝剂粉末，当需要加药时，左右储药空间将药品按比例通过传输管进入下方混合搅拌空间，加水混合均匀后，通过管道输送至沉降池入口处。
12.煤泥升井系统，包括柱塞泵和煤泥管道，通过柱塞泵将沉降池底部煤泥通过煤泥管道升至井上。
13.优选的，所述的煤泥水处理系统包括控制系统，所述的控制系统包括数据采集模块、控制模块、电磁阀。
14.进一步优选的，所述的数据采集模块包括设置于煤泥水入口处的明渠流量计、浓度计和设置在清水出口的浊度计；所述的电磁阀用于投加药品；
15.所述的控制模块分别与数据采集模块和电磁阀连接，所述的控制模块包括工业交
换机、控制器、显示器和变频器；
16.进一步优选的，所述显示器能够显示实时采集的数据；所述的控制器中储存有经验模型程序，通过调控变频器输出频率控制电磁阀进行加药；所述的工业计算机中储存有lstm程序；
17.进一步优选的，通过工业交换机、控制器和变频器与电磁阀连接，通过pid控制加药量。
18.本发明的第二方面，提供了一种高效井下煤泥水处理方法，包括以下步骤：
19.煤泥水由沉降池入口进入沉降池，并通过加药系统在沉降池入口处加药，混合后，煤泥水在沉降池中实现煤泥分层，分层后通过煤泥升井系统将煤泥泵送到井上回收，清水通过沉降池出口进入水仓。
20.优选的，通过明渠流量计、浓度计和浊度计检测数据控制药品加入量。
21.优选的，通过清水层高度检测计检测数据控制煤泥升井。
22.本发明的第三方面，提供了一种处理井下煤泥水所用的药品，所述药品包括助滤剂和絮凝剂和海藻酸钠。
23.优选的，助滤剂为阳离子表面活性剂。
24.进一步优选的，所述的阳离子表面活性剂为季铵盐十八烷基三甲基氯化铵。
25.优选的，絮凝剂为分子量为600万的阴离子聚丙烯酰胺。
26.优选的，所述药品中阴离子聚丙烯酰胺、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵和海藻酸钠的质量比为：1:(1.2-1.6)：0.1。
27.优选的，每吨干煤泥需要加入阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂35g和季铵盐十八烷基三甲基氯化铵49g，煤泥絮凝沉降效果最好，浓缩池清水层深度可达1.5米，洗水浓度保持在20g/l，实现了一级洗水闭路循环。
28.优选的，助滤剂，是针对选煤厂煤泥水的特性引入多种表面活性剂的有效成分而来的一种多羟基、多核络合体的阳离子型表面活性剂，能明显改变煤泥颗粒的表面张力，在煤泥颗粒表面呈现一种具有“荷叶效应“的膜，使煤泥颗粒的表面水和间隙水迅速析出，极大地提高压滤机的工作效率，同时，助滤剂具有凝聚剂的作用，可以取代凝聚剂与絮凝剂配合使用可减少絮凝剂使用了，使选煤成本明显降低；阳离子型助滤剂带电荷，水解后，活性基团吸附到煤泥颗粒表面，中和其表面的负电荷，压缩其双电层，电位绝对值随之下降，克服了微粒间的斥力，使之脱稳定，由范德华力引起微粒相互聚结变大，形成微絮体。微絮体通过絮凝剂聚丙烯酰胺的吸附架桥作用进一步形成较大的絮体颗粒。较大的絮团在重力作用下下沉，有利于加快煤泥的沉降速度。
29.优选的，矿井煤层较薄，采用综采综掘生产工艺，使原煤矸石含量偏高，且本地煤层顶底板岩石泥化，属高岭土成分，同时，选煤厂粗煤泥水处理工艺复杂，煤泥水泥化程度严重，灰分高，尾煤粒度小，粘度大，添加药品能快速有效的处理煤泥水中的煤泥。
30.本发明的有益效果：
31.本发明创新性的解决井底自动稳流沉降工艺，实现了煤泥水的自动预先沉降，确保进入水仓的水体达到最低浓度，解决水仓淤泥问题。同时，该系统具有自动化程度高、高效、环保的特点，极大程度的降低了职工劳动强度，实现了全流程无人化作业，并且沉降完成的煤泥无需人员井下作业清理即可实现压滤销售。
附图说明
32.图1：井下煤泥水处理系统；
33.图2：井下煤泥水处理系统中的配药桶；
34.图3：沉降池纵截面图。
35.其中，1-明渠流量计，2-控制系统，3-电磁阀，4-储药桶，5-沉降池，6-浊度计，7-柱塞泵，α—沉降池纵截面的底部夹角。
具体实施方式
36.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
37.正如背景技术所述，现有技术中，矿井井下生产过程中产生的高浓度煤泥水汇集到中央泵房水仓的过程中，水体中煤泥自然沉降，导致水仓溶剂逐渐降低，需要每年定期集中处理，基于此，能实现自动化、高效、环保的处理井下煤泥水，降低职工劳动强度显得尤为必要。
38.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本技术的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本技术的技术方案。
39.本发明实施例中所用的装置均为本领域常规的装置，均可通过商业渠道购买得到，在此不再赘述。
40.实施例1：一种井下煤泥水处理系统
41.所述的煤泥水处理系统结构，如图1所示，包括：
42.沉降池5，沉降池5的上游和下游分别设有煤泥水入口和清水出口，沉降池5的纵截面为三角形，底部夹角为43
°
，如图3所示；
43.加药系统，包括储药桶4，储药桶4的下端出口由管道将药品输送至沉降池5入口处；
44.煤泥升井系统，包括柱塞泵7和煤泥管道，通过柱塞泵7将沉降池5底部煤泥通过煤泥管道升至井上；
45.控制系统2，其控制系统2包括数据采集模块、控制模块、电磁阀3。数据采集模块包括设置于煤泥水入口处的明渠流量计1、浓度计和设置在清水出口的浊度计6；所述的电磁阀3用于投加药品；所述的控制模块分别与数据采集模块和电磁阀3连接，所述的控制模块包括工业交换机、控制器显示器和变频器；所述显示器能够显示实时采集的数据；控制器通过工业交换机和变频器与电磁阀3连接，控制电磁阀3的开度以控制加药量；同时，控制器通过工业交换机与柱塞泵7连接，控制柱塞泵7的开关以控制煤泥升井。
46.实施例2：一种高效井下煤泥水处理方法，具体包括以下步骤：
47.煤泥水由沉降池5入口进入沉降池5，并通过加药系统在沉降池5入口处加药，混合后，煤泥水在沉降池5中实现煤泥分层，分层后煤泥通过煤泥升井系统泵送到井上回收，清水通过沉降池5出口进入水仓。处理方法中，通过明渠流量计1、浓度计和浊度计6检测数据控制药品加入量。
48.明渠流量计1、浓度计和浊度计6对沉降池5中各参数进行实时监测并反馈至控制
系统，控制系统根据测得参数对电磁阀3的开度进行调节；清水层高度检测计对沉降池5中清水层高度进行实时监测并反馈到控制系统，控制系统根据测得参数对柱塞泵7进行控制。
49.本方法中使用的药品储存在储药桶4中，所述药品包括助滤剂、絮凝剂和海藻酸钠，助滤剂为季铵盐十八烷基三甲基氯化铵，絮凝剂为分子量为600万的阴离子聚丙烯酰胺。药品中阴离子聚丙烯酰胺、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵和海藻酸钠的质量比为：1:1.4：0.1，每吨干煤泥加入阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂35g、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵49g和海藻酸钠3.5g。
50.实施例3：一种高效井下煤泥水处理方法
51.本实施例与实施例2的区别在于，药品中阴离子聚丙烯酰胺、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵、海藻酸钠的质量比为:1:1.6：0.1，每吨干煤泥加入阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂35g、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵56g和海藻酸钠3.5g，其他技术细节与实施例2均相同。
52.实施例4：一种高效井下煤泥水处理方法
53.本实施例与实施例2的区别在于，药品中阴离子聚丙烯酰胺、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵和海藻酸钠的质量比为：1:1.2:0.1，每吨干煤泥加入阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂35g、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵42g和海藻酸钠3.5g，其他技术细节与实施例2均相同。
54.对比例1
55.本对比例与实施例2的区别在于，药品为阴离子聚丙烯酰胺，每吨干煤泥加入阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂35g，其他技术细节与实施例2均相同。
56.对比例2
57.本对比例与实施例2的区别在于，药品为季铵盐十八烷基三甲基氯化铵，每吨干煤泥加入季铵盐十八烷基三甲基氯化铵49g，其他技术细节与实施例2均相同。
58.对比例3
59.本对比例与实施例2的区别在于，药品为海藻酸钠，每吨干煤泥加入海藻酸钠3.5g，其他技术细节与实施例2均相同。
60.对比例4
61.本对比例与实施例2的区别在于，药品为聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵(2:1)，每吨干煤泥加入聚丙烯酰胺35g、二甲基二烯丙基氯化铵17.5g，其他技术细节与实施例2均相同。
62.实验例
63.分别使用实施例2-4、对比例1-4提供的处理方法对煤泥水进行处理，分析沉降池中清水层高度和洗水浓度。
64.表1
[0065] 实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2对比例3对比例4清水层高度m1.50.910.840.30.40.10.7洗水浓度g/l20.032.131.251.043.573.235.0
[0066]
根据表1数据可以看出，实施例2中药品为聚丙烯酰胺、季铵盐十八烷基三甲基氯化铵和海藻酸钠时，清水层高度显著增大，洗水浓度明显减小，与对比例4中现有药品组成相比，清水层高度也明显提高，洗水浓度显著降低。
[0067]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技
术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
技术特征：
1.一种井下煤泥水处理系统，其特征在于，包括：沉降池，沉降池的上游和下游分别设有煤泥水入口和清水出口，沉降池的纵截面为三角形，底部夹角为40
°‑
45
°
；加药系统，包括储药桶，储药桶的下端出口由管道将药品输送至沉降池入口处；煤泥升井系统，包括柱塞泵和煤泥管道，通过柱塞泵将沉降池底部煤泥由煤泥管道升至井上。2.如权利要求1所述的井下煤泥处理系统，其特征在于，所述的井下煤泥处理系统还包括控制系统，所述的控制系统包括数据采集模块、控制模块和电磁阀；所述的数据采集模块包括设置于煤泥水入口处的明渠流量计、浓度计，设置于清水出口的浊度计和高度检测计；所述的电磁阀设置于储药桶出口管道上，用于控制储药桶向沉降池的投药量；所述的控制模块包括工业交换机、控制器、显示器和变频器；所述控制器接收数据采集模块的数据，在显示器中显示实时采集的数据，控制器通过工业交换机和变频器与电磁阀连接，控制电磁阀的开度以控制加药量；同时，控制器通过工业交换机与柱塞泵连接，控制柱塞泵的开关以控制煤泥升井。3.一种通过权利要求1或2所述的井下煤泥水处理系统进行井下煤泥水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：煤泥水由沉降池入口进入沉降池，同时通过加药系统在沉降池入口处加入药品，混合后，煤泥水在沉降池中实现了煤泥分层，分层后的煤泥通过煤泥升井系统泵送到井上回收，清水通过沉降池出口进入水仓。4.如权利要求3所述的井下煤泥水处理方法，其特征在于，通过明渠流量计、浓度计、浊度计检测数据控制药品加入量；通过清水层高度检测计控制煤泥升井。5.一种处理井下煤泥水所用的药品，其特征在于，所述药品包括絮凝剂、助滤剂和海藻酸钠，所述的絮凝剂、助滤剂和海藻酸钠的质量比为1：(1.2-1.6)：0.1。6.如权利要求5所述的处理井下煤泥水所用药品，其特征在于，所述助滤剂为阳离子表面活性剂，所述絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺。7.如权利要求6所述的处理井下煤泥水所用药品，其特征在于，所述的阳离子表面活性剂为季铵盐十八烷基三甲基氯化铵。8.如权利要求6所述的处理井下煤泥水所用的药品，其特征在于，所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为600万-800万。
技术总结
本发明公开了一种井下煤泥水处理工艺及控制方法，所述井下煤泥水控制系统包括沉降池、加药系统、煤泥升井系统和控制系统，配药桶将助滤剂和絮凝剂混合配成溶液，检测系统将浓度计、明渠流量计、浊度计和清水层高度检测计测得的数据反馈到控制系统，控制组件根据反馈的数据控制电磁阀的开度和柱塞泵的开关，实现自动加药和煤泥升井。本发明中的高效井下煤泥水处理工艺具有自动化程度高、高效、环保的特点，极大程度的降低了职工劳动强度，实现了全流程无人化作业。流程无人化作业。
