煤矿矿井水井下就地处理回用工程研究及应用

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2025-0063

摘要/Abstract

摘要：

近年来，国家对矿井水资源的重视程度不断加强，2024年发布关于加强矿井水保护和利用的指导意见，提出推进水质较好的矿井水井下处理、就地复用，作为井下防尘、设备冷却、乳化液配制用水的建议。目前，水质较好的矿井水井下就地回用处理已较为普遍，但针对高硬高矿化度矿井水开展井下深度处理并就地回用的工程相对较少。以纳林河二号矿井为例，针对井下高硬高矿化度、低浊度清水的水质特征，选用以反渗透为主的工艺进行深度处理，并根据水处理站位置选择及巷道设备布置原则进行工程建设。项目稳定运行3个月，反渗透产水率在65%以上，产水电导率稳定在60 μS/cm以下，完全满足井下液压支架除尘、乳化液调配及设备冷却等生产用水水质要求。对该项目运行成本及经济效益分析表明，对于开采深度较大的大型矿井，将矿井水就地处理并回用具有显著的经济优势，为陕蒙地区大型矿井中高矿化度的井下矿井水深度处理工程的建设实施提供借鉴。

关键词: 高矿化度矿井水, 井下脱盐工艺, 就地回用, 井下处理站布置, 经济效益

Abstract:

In recent years, the nation has been paying increasing attention to mine water resources. In the guidelines for the protection and utilization of mine water of 2024, a proposal has been made to promote the underground treatment and on-site reuse of mine water with better quality for underground dust control, cooling, and preparation of emulsions. At present, the on-situ reuse treatment of mine water with good water quality has become quite common. However, projects involving advanced on-situ treatment and reuse of high hardness and high salinity mine water remain are relatively scarce. Taking the Nalinhe No. 2 Mine as an example, the study addressed the water quality characteristics of high hardness, high salinity, and low turbidity of the underground water. The reverse osmosis-based process was selected for advanced treatment, and the project was constructed in accordance with principles for selecting the location of the water treatment station and arranging equipment in the roadway. The project had been operating stably for three months, with the reverse osmosis system achieving a water production rate of over 65% and conductivity of the produced water consistently below 60 μS/cm. The treated water fully met the quality of the production water used for the underground hydraulic support dust removal, emulsion preparation and equipment cooling. The analysis of the project operating costs and economic benefits revealed that the on-site treatment and reuse of mine water had significant economic advantages for large mines with considerable mining depths. The case provides a valuable reference for the implementation of advanced treatment projects targeting high-salinity underground mine water in large-scale mines located in the Shaanxi-Inner Mongolia region.

Key words: high salinity mine water, underground desalination process, on-site reuse, arrangement of underground treatment station, economic benefit

中图分类号:

TD218

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https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I11/204

图/表 10

参考文献 14

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项目	清水		污水
项目	最大值	最小值	污水
pH	8.20	8.10	7.74
硫酸盐/（mg·L^-1）	6 390	5 190	5 224
氯化物/（mg·L^-1）	143	115	249.8
总溶解固体/（mg·L^-1）	9 520	7 600	8 510
电导率/（μS·cm^-1）	13 000	10 800	10 210
总硬度/（mg·L^-1）	1 360	970	1 368
总铁/（mg·L^-1）	6.13	0.50	0.31
锰/（mg·L^-1）	0.75	0.24	0.05
溶解硅（以SiO₂计）/（mg·L^-1）	16.90	9.02	9.89
钙/（mg·L^-1）	422	314	357.1
镁/（mg·L^-1）	42.6	88.2	115.5
浊度/NTU	107	3.4	539
悬浮物/（mg·L^-1）	212	7	1 070
F^-/（mg·L^-1）	0.866	0.12	—

项目	清水		污水
项目	最大值	最小值	污水
pH	8.20	8.10	7.74
硫酸盐/（mg·L^-1）	6 390	5 190	5 224
氯化物/（mg·L^-1）	143	115	249.8
总溶解固体/（mg·L^-1）	9 520	7 600	8 510
电导率/（μS·cm^-1）	13 000	10 800	10 210
总硬度/（mg·L^-1）	1 360	970	1 368
总铁/（mg·L^-1）	6.13	0.50	0.31
锰/（mg·L^-1）	0.75	0.24	0.05
溶解硅（以SiO₂计）/（mg·L^-1）	16.90	9.02	9.89
钙/（mg·L^-1）	422	314	357.1
镁/（mg·L^-1）	42.6	88.2	115.5
浊度/NTU	107	3.4	539
悬浮物/（mg·L^-1）	212	7	1 070
F^-/（mg·L^-1）	0.866	0.12	—

项目	进水水质	出水水质	去除率/%
水温/℃	≤25	≤25
pH	6~9	6~9
总溶解固体/（mg·L^-1）	≤9 520	≤500	95
浊度/NTU	≤107	≤5	95
电导率/（μS·cm^-1）	≤13 000	≤1 000	92
总硬度（以CaCO₃计）/（mg·L^-1）	≤1 300	≤200	85
硫酸盐/（mg·L^-1）	≤6 530	≤200	97
氯化物/（mg·L^-1）	≤143	≤100	30
铁/（mg·L^-1）	≤6.13	≤0.05	99
锰/（mg·L^-1）	≤0.75	≤0.05	93

项目	进水水质	出水水质	去除率/%
水温/℃	≤25	≤25
pH	6~9	6~9
总溶解固体/（mg·L^-1）	≤9 520	≤500	95
浊度/NTU	≤107	≤5	95
电导率/（μS·cm^-1）	≤13 000	≤1 000	92
总硬度（以CaCO₃计）/（mg·L^-1）	≤1 300	≤200	85
硫酸盐/（mg·L^-1）	≤6 530	≤200	97
氯化物/（mg·L^-1）	≤143	≤100	30
铁/（mg·L^-1）	≤6.13	≤0.05	99
锰/（mg·L^-1）	≤0.75	≤0.05	93

项目	进水平均值	预防措施
硫酸盐/（mg·L^-1）	5 918.57	主要造成硫酸盐硬度的结垢；在工艺设计中通过调节回收率和采用专用阻垢剂的方法进行结垢预防
浊度/NTU	107	通过絮凝沉淀和多介质过滤、保安过滤等多级过滤方法可以予以降低
总硬度（以CaCO₃计）/（mg·L^-1）	1 143.14	硬度对反渗透膜的影响主要是硬度结垢；硬度结垢的预防可以通过调节pH和高效阻垢剂两种方式进行
铁/（mg·L^-1）	1.89	水体中铁、锰对反渗透膜的主要影响是高价铁对膜材料进行氧化，破坏膜的结构，而造成脱盐率下降；预防方法是通过曝气氧化+絮凝沉淀+锰砂过滤等复合工艺进行去除
锰/（mg·L^-1）	0.45
SiO₂/（mg·L^-1）	10.50	SiO₂对反渗透膜的影响是通过对膜表面污堵使其产水量下降，反渗透膜浓水端对于SiO₂的浓度要求≤100 mg/L，该水体二氧化硅含量低，浓水端SiO₂不超标，同时专用阻垢剂对二氧化硅结垢也起到有效的预防作用

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