提高矿井水综合利用效果的途径.pdf

Va l u e E n g i n e e r i n g 蹦 提高矿井水综合利用效果的途径 M e a ns of I mpr o v i ng t he Ef f e c t i v e n e s s of Ut i l i z a t i o n of M i ne W a t e r 夏红星 Xi a Ho n g x i n g 开滦唐山矿业公司设备管理科， 唐山 0 6 3 0 0 0 E q u i p me n t Ma n a g e me n t D i v i s i o n K a i l u a n T a n g s h a n Mi n i n g C o mp a n y ， T a n g s h a n 0 6 3 0 0 0 ， C h i n a l 8 7 。 ⋯ 摘要 论述 了矿井水利用的重要性， 分析 了开滦矿井水利用的现状， 以及存在的问题 ， 对今后加强矿井水利用提 出针对性措施和建议， 对矿 井水利用工作有一定的借鉴作用。 Ab s t r a c t I t d i s c u s s e d t h e i mp o r t a n c e o f t h e u s e o f mi n e wa t e r a n d a n a l y z e d t h e s t a t u s o f w a t e r u s e o f K a i l u a n mi n e ， a s w e l l a s p r o b l e ms i n t h e f u t u r e． I t p r o p o s e d s o me me a s ur e s a n d r e c o mme n da t i o n s o n t h e u s e o f mi n e wa t e r f o r r e f e r e n c e． 关键词 矿井水； 利用； 措施 Ke y wor dsmi ne wa t e r ； u s e； me a s u r e s 中图分类号 T D9 8 文献标识码 A 1 矿井水利用概述 矿井水利用是国家支持鼓励发展的资源环保型综合利用项目， 国务院发布关于全面落实 节能减排综合性工作方案 的通知， 在实 施水资源节约利用方面， 强调要加快重点行业节水改造及矿井水利 用重点项 目的实施 ， 指 出要在“ 十一五” 期 间实现新增矿 井水利用 量 2 6亿 m 3 。国家发改委发布的 矿井水利用专项规划 ， 提出到 2 0 1 0 年全国煤矿矿井水利用率达到7 0 ％， 开滦集团公司作为百家国家节 能重点企业与河北省政府签订了节能目标责任书，到 2 0 1 0年实现 节能 9 ． 6 5万t 标准煤、 矿井水利用率达到 7 0 ％以上。开滦集团把废 弃物综合利用作为一个重要的产业做强做大。 河北省属于缺水省份 ， 唐 山市是严 重缺水城市 之一 ， 人均水 资 源占有量仅为全国的 1 ／ 6 。 随着唐山经济的快速发展， 曹妃甸新区的 开发 ， 以及大型发 电、 煤化工 、 焦化项 目建设 ， 水 的用量 越来越大 ， 价 格不断升高， 进一步加剧唐山市水资源短缺的危机。目前， 由于海水 淡化的成本约为 5 ．0元／ t ， 而利用矿井水的成本仅为 1 ． 1 元／ t ， 矿井水 的综合利用经济效益显著。另外随着人们生活水平的提高， 对饮用 水水质的要求也逐步提高， 而开滦伴随着矿井煤炭开采， 要排出大 量的矿井水， 最近国家对环境保护、 节能减排力度的不断加大， 为如 何充分合理利用矿井水提供了一系列优惠政策， 我们应根据国家政 策导向， 加快矿井水利用的力度 ， 对已实施的矿井水项 目进行技术 改造， 通过矿井水处理技术的深入研究， 提高矿井水的利用率， 不仅 可以解决矿区严重缺水状况 ， 缓解城市供水压力， 扩大工业用水水 源， 而且有利于实现节能减排， 保护环境。提高矿井水综合利用效 果， 具有非常重要 的现实意义。 2开滦矿井水利用现状 开滦早在二十世纪六十年代就对矿井水开始了利用， 八十年代 以后扩大了利用范 围 ， 使矿井水利 用量逐 年增加。主要采取建设净 化水厂、 矿井清污水分流等方式将矿井水处理后作 为生 活饮 用水和 工业用水。目前开滦矿区建成净化水厂 6座 ， 净化水设施 l 6处。包 括唐 山矿、 赵各庄矿、 范各庄矿 、 吕家坨矿 四个生活饮用水矿井水净 化水厂， 钱家营矿、 林西矿两个工业中水矿井水净化水厂， 矿井水 日 净化处理能力达到 8 ． 3万 t ／ d ， 2 0 0 7年开滦加快矿井水利用步伐 ， 仅 2 0 0 7年到 2 0 0 8年集团公 司矿井水 利用项 目建 设投资 6 5 0 0万 元 ， 目前 ， 开 滦矿 区总涌水 量 1 8 0 ． 6 6 m 3 ／ m i n ， 利用 量 1 1 5 ．0 8 m 3 ／ m i n ， 矿 井水利用率达到 6 3 ． 7 ％。 如表 1 3矿井水利用存在的问题 3 ． 1建议设置矿井水专 门管理部 门随着集 团公司矿井水利用 的规模越来越大 ， 再加上污水处理 ， 水源热泵等相 关工作 ， 应该设置 一 个专门的矿井水的管理部门， 从矿井水的规划利用到矿井水的项 目建设， 以至于矿井水的使用管理， 直到定期检查验收， 以保证矿井 作者简介 夏红星 1 9 6 5 一 ， 女 ， 河北沧州人 ， 经济师， 1 9 8 5年毕业于大同煤炭 工业学校 ， 现在开 滦唐 山矿业公司设备管理科从事设备管理工作。 文章编号 1 0 0 6 4 3 1 1 2 0 1 0 0 8 0 1 8 7 0 2 表 1 开滦矿井水涌水量利用量统计 表 涌水m m 3 ／ m i n 1 已利用m m 3 ／ m i n 外扫 量 fm 3 ／ ra i n 1 矿井 合计 清水 浑水 合计 清水 浑水 合计 清水 浑水 开滦矿区 1 8 0 ．6 6 3 8 ．2 7 1 4 2 3 9 l l 5 ． 0 8 3 0 9 7 8 4 ． 1 1 6 5 ． 5 8 7-3 5 8 ． 2 8 赵各庄 2 9 3 3 l 0 1 9 ．3 3 2 7 _ 3 6 1 0 1 7 _ 3 6 1 9 7 0 l 9 7 林西 3 4 ．5 1 O ．8 9 2 3 ．6 1 3 4 ． 5 1 O ．8 9 2 3 ．6 l 0 O O 唐 山 A区 1 2 ．51 5 3 1 7 ．2 9 ．7 2 5 7 ．2 2 ．8 1 2 ．8 1 0 唐山 B区 8 ． 1 0 8 ． 1 2 ．7 8 0 2 ．7 8 5 ． 3 2 0 5 3 2 范各庄 1 8 6 3 0 l 8 ． 6 3 l 8 ．6 3 0 1 8 ．6 3 0 0 0 吕家坨 I l 0 7 O l 1 ．O 7 l 1 ．O 7 O l 1 ．0 7 0 0 O 钱家营 1 2 ．O 6 0 1 2 ．O 6 3 ．4 6 0 3 ．4 6 8 ．6 O 8 6 东欢坨 3 4 O 5 3 ． 7 5 3 O 3 3 ． 7 5 3 ．7 5 0 3 0 ． 3 0 3 0 ． 3 荆 各庄 】 4 ．5 6 ． 5 9 7 ．91 3 O I 】 ． 5 3 ．5 9 7 ． 9 1 林南仓 5 ． 9 1 1 ． 7 3 4 l 8 0 8 3 0 ．8 3 O 5 ．O 8 0 9 4 ． 1 8 水利用工作安全有保证， 经济效益最大化。目前水厂属于多头管理， 有的属于社区， 有的属于主业管理， 存在技术管理上比较薄弱， 信息 比较闭塞， 不能有效地适应目前矿井水利用工作的形势要求。 3 ． 2水厂的水质问题需要进一步研究解决 六座净化水厂林西 矿、 钱家营矿水厂主要供电厂、 洗煤厂等工业和卫生用水， 其余四座 水厂都用作矿内或居民生活用水。目前， 矿井水处理工艺基本都采 用混凝一沉淀一过滤一消毒的常规处理方法， 个别水厂的矿井水水 质还存在一定问题 ， 主要是处理后水质硬度偏高。 另外， 随着综合机 械化开采的普及， 矿井水里或多或少都有乳化液、 油污等成分， 需要 经过科研攻关 ， 对水厂 的处理工艺上还需要进 一步完善。 3 ． 3中水没有充分回收利用钱家营矿于 1 9 8 9年建成并投产 使用矿井水 净化水厂 ， 日处理能力 7 ． 2万 吨／ 天 ， 但是 因为工人洗浴 后多出现皮肤瘙痒现象， 后来只有一部分用为作洗煤用水， 其余都 外排， 没有得到充分利用。钱家营矿、 唐山矿、 东欢坨矿矿井水处理 设施及其 它生活污水 处理 厂外排 的水都 可以 叫中水 ，可 以用作 绿 化、 浇洒 马路 、 洗车、 冲厕等用水 ， 但 目前没有得到充分利用 ， 造成 水 资源的浪费。 3 ． 4矿井水计量工作及供水管网需要进一步完善国家 用能 单位能源计量器具配备和管理通则 G B 1 7 1 6 7 2 0 0 6要求一级水 表配备率 1 0 0 ％、 二级水表 9 5 ％、 三级水表 8 0 ％。目前现状是各矿一 级表能达到 1 0 0 ％， 二、 三级表配备率只有 1 0 ～ 2 0 ％。如此低的配备 率， 一是不符合国家标准， 造成估算用水量人为因素大， 起不到对重 点用水部位比如锅炉房、 更衣室、 洗衣房、 洗煤厂节约用水的约束作 用， 也无法对这此单位进行严格的用水考核， 节奖超罚的节水管理 制度难以落实。 供水管路的老化造成跑冒滴漏严重，不仅造成大量水的流失， 同时也对安全供水构成威胁。2 0 0 9年 6月2 5日， 开滦机电区域部 分小区居民发生腹泻症状， 就是管路老化引起的水污染， 为我们安 全供水 敲响了警钟。 1 8 8 价值工程 堂粤 牙轮钻头金属密封环表面激光熔覆合金 涂层的性能 P e rfo r ma n c e o f Th e La s e r Cl a d d i n g Al l o y Co a t i n g s o n t h e Ro l l e r Bi t M e t a l S e a l Ri n g S u rfa c e 于继彬 Yu J i b i n 胜利油田黄河钻井总公司伊朗项目部 ， 东营 2 5 7 0 6 4 Ye l l o w Ri v e r Dr i l l i n g C o mp a n y I r a n P r o j e c t o f S h e n g l i O i l fi e l d， D o n g y i n g 2 5 7 0 6 4 ， C h i n a 摘要 金属密封环的密封稳定性直接影响到牙轮钻头的使用寿命， 利用激光熔覆技术在牙轮钻头金属密封环材料 2 0 C r N i M o 合金钢表面熔 覆合金涂层， 达到提高其表面耐磨性能的目的， 从而提高牙轮钻头的寿命 分析了激光熔覆层的微观组织， 测试了激光熔覆层的微观显微硬度及 摩擦磨损性能。结果表 明 高度弥散的金属间化合物、 纳米晶与有较高韧性的非品相夹杂的复合组织提 高了涂层的力学性能， 试样表面硬度、 抗 磨 损性 能大幅提 高。 Ab s t r a c t Th e s e a l s t a b i l i t y o f t h e me t a l s e a l r i ng d i r e c t l y a f f e c t e d t h e wo r k i n g l i f e o f t h e r o l l e r b i t ．Th e a l l o y c o a t i n g s wa s p r e p a r e d O i l t h e s u r f a c e o f 2 0 Cr Ni Mo b y l a s e r c l a d d i n g t e c h n i q u e， a n a l y s i n g t h e mi c r o s t r uc t u r e o f t he l a s e r c l a d d i n g c o a t i ng a n d t e s t i n g mi c r oh a r d n e s s a n d f r i c t i o n a n d we a r p r o p e r t i e s o f t h e l a s e r c l a d d i n g l a y e r ．T h e r e s u l t s s h o we d t h a t h i g h l y di f f us e i n t e r me t all i c， h i g h t o ug h n e s s an d n a n o c r y s t a l l i n e a mo r p h o u s p h a s e i n c l u s i o n c o mp o u n d o r g a n i z a t i o n i mpr o v e d me c ha n i c a l p r o p e rti e s o f t h e c o a t i ng ，s u r f a c e h ard n e s s a nd we a r r e s i s t a n c e i mp r o v e d s u b s t ant i a l l y ． 关键词牙轮钻头； 激光熔覆； 微观组织； 显微硬度； 耐磨性能 Ke y wo r d sr o l l e r bi t ； l a s e r c l a d d i n g ； mi c r o s t r u e t u r e ； mi c r o h ard n e s s ； we ar - r e s i s t a n t 中图分类号 T E 9 2 1 T G1 5 6 ． 9 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 4 3 l 1 2 0 1 0 0 8 0 1 8 8 - 0 2 O 引言 从上个世纪初，美国人 H o w a r d H u g h e s 发明两牙轮钻头算起， 牙轮钻头 已经有了 1 0 0多年的使用历史了。美国四大油气钻井用 牙 轮 钻 头 生 产 厂 家f B a k e r H u g h a s C h r i s t e n s e n 、 S m i t h B i t s 、 R e e d H y c a l o g 、 S e c u r i t y D B S 在世界一直居于世界领先水平， 他们一 直以来都重视对牙轮钻头轴承系统的应用基础的研究，面对当今 世界油气钻井作业对牙轮钻头向高转速发展的要求的大趋势 ， 近 些年来纷纷推出了各自的高转速滚动轴承牙轮钻头，并迅速占领 国际市场[ 1 - 2 j 。 我国的牙轮钻头生产从开始的仿制到现在也取得了 较大 的发展 ， 但生产水平仍与发达国 家有较大差距。 通过对油气钻 井现场大量失效滚动轴承 牙轮钻头 的解剖 分析 表明 ，引起滚动轴 承系统的失效 的原 因主 要是 第一是密封结构 的失效 ， 导致轴承本 体过度磨损随即失效；第二是密封结构完好时轴承本体 的接触疲 劳引起的失效13 1 。由此可知， 要防止轴承失效必须提高牙轮转头金 属密封的稳定性。 激光熔覆技术是目前新兴的表面改性方法， 它通过在基材表 面添加熔覆材料， 利用高能密度激光束快速加热 ， 使熔覆材料和 基底材 料表层发 生熔 化 ，并通过 基底 的激 冷作用 实现快速凝 固 ， 作者简介 于继彬 1 9 7 7 一 ， 男 ， 山东阳谷人 ， 本科 ， 工程 师， 主要研究方向为 钻井工程。 从而形成与基底冶金结合且稀释率极低的表面涂层 ，具有较高 的表面性能【4 j 。本文是利用激光熔覆技术， 在牙轮钻头金属密封环 用钢 2 0 C r N i Mo 表面熔覆合金涂层， 提高其表面耐磨， 并增加其使 用寿命 。 1实验材料和方法 1 ． 1激光熔覆 实验基体材料为 2 0 C r N i Mo 合金钢， 熔覆材料选 用铁基合金粉末，粒度范围为 8 0 一 l O O u m，其化学成分主要为 F e 、 C r 、 N i 、 B 、 S i 、 C 。 采用预置粉末， 利用 T J H L 一 5 0 0 0型大型工业用C O 2 激光器进行宽带熔覆。 熔覆时连续 C 0 2激光功率3 K W， 光斑尺寸为 3 mm， 焦距 3 0 0 m m， 扫描速度 3 mm ／ s ， 预 置粉末厚度约 为 l m m， 所形 成 的熔覆层厚度约为 0 ． 6 ～ 0 ． 8 m m。 1 _ 2检测方法 熔覆后使用金相切割机切开试样，对其进行打 磨， 并在金相抛光机上进行抛光。 抛光后， 立即用无水乙醇清洗并用 吹 风机 吹干 ，在 H V一 1 0 0 0显微 硬度计 下测量其 硬度 ，载 荷砝码 2 0 ％， 加载时间2 0 s 然后用自配溶液进行腐蚀 ， 在 O l y m p u s G X 5 1型 金相显微镜下观测其显微组织； 由于涂层厚度较薄、 硬度较高， 很难 制成标准的金属薄膜样品， 采用颗粒试样制备法， 将涂层制成粒度 2 0 0 ～ 3 0 0 n m粉末， 将粉末加入酒精 ， 振荡分散， 取溶液至电镜铜网蒸 发， 得到颗粒试样。利用 J E M一 2 0 0 0 F X I 1 分析型透射电子显微镜 加 速电压 1 8 0 K V， 放大倍数 l 万一 5万 对激光熔覆组织进行微观组织 4 加强矿井水利用工作的建议和措施 4 ． 1对开滦已建成运行的唐山矿、 赵各庄、 林西、 钱家营、 范各 庄 、 吕家坨六个净化水 厂和生活污水处理 厂统一管理 ， 对 钱家 营水 厂实施技术改造工作 ， 提高运行效率。 4 ． 2加快新建东欢坨 、 林南仓净化水厂项 目， 不断提高矿井水 的 利用率。以满足 2 0 1 0年矿井水利用率达到7 0 ％的奋斗目标。 4 ． 3作为生活饮用 水水源的净化水厂， 实施深度 处理工艺 。一 是进行工艺改进， 以去除水中乳化液、 油脂、 硬度等成分， 使水质达 到国家生活饮用水标准； 二是采用膜处理工艺， 使矿井水最终处理 成高质量的桶装或瓶装矿泉水或纯净水， 满足职工对水质的高标准 要求。 4 ． 4完善节约用水的相关管理制度， 加强用水部位的计量管理， 逐步改造老化的供水管网， 提高中水的利用率。建议对集团公司淋 浴系统 全部改装成感应式淋浴喷头 ， 以节约洗浴用水。 4 ． 5积极开展矿井水利用科技攻 关。针对国内外研究的不足及 开滦矿井水的硬度高、 浊度大、 铁锰及硫酸盐含量高的特点， 集团公 司与河北理工大学合作 ， 采用国内外最先进的纳滤膜技术、 生物活 性膜技术、 反渗透技术应用于矿井水研究， 以取得突破性的成果， 以 保证把矿井水利用工作不断推向深入。 5 结论 目前， 国家大力支持节能减排技术， 发展循环经济， 为矿井水的 综合开发利用带来了契机。通过合理适当处理， 矿井水不仅可以作 为优质的工业用水和生活饮用水。目前， 矿井水的利用还处于初级 阶段， 存在产品比较单一， 部分处理工艺还不尽合理 ， 水质不稳定等 问题。通过 引进先进技术， 改进处理工艺 ， 对矿井水进行综合开发 ， 把矿井水作为一个新型的产业来经营。水作为一种重要的资源， 随 着水价 的提高 ， 矿井水综合利用的经济效益 不断提高。再通过加强 节水的管理、 供水管网的改造等工作 ， 提高用水效率， 使企业水费的 支出不断降低， 矿井水利用的经济效益、 环境效益、 社会效益都是巨 大 的。