隔膜快開壓濾機在浮選精煤脫水工藝中的應用

2022/05/15 分類:技術文獻 803

引言

我國是世界上最大的煤炭生產和消費國，目前我國每年生產的原煤中含有3億t以上的粉煤(通常指一0.5mm的細粒煤)，煤炭洗選加工一般僅回收+0.5mm的粗粒精煤，而占原煤近15%一25%的細煤泥因加工難度大，利用率低，大部分都無法回收。大量煤泥占用場地，污染農田，同時煤塵飛揚，造成了嚴重的環境污染。因此，經濟而有效地回收這部分細粒煤泥，對煤炭洗選具有十分重要的經濟效益和現實意義，對我國煤炭工業的可持續發展和環境保護具有十分重要的社會效益和戰略意義。

隔膜快開壓濾機在浮選精煤脫水工藝中的應用-板框廂式隔膜壓濾機

1.煤泥脫水設備

用于煤泥的脫水設備有圓盤真空過濾機、加壓過濾機、板框(或廂式)壓濾機等，但應用這部分設備進行煤泥脫水，效果不十分理想。

1.1真空過濾機脫水困難

浮選精煤傳統的脫水設備是圓盤真空過濾機，即在濾網兩邊造成負壓，形成壓力差，進行固液分離，但真空泵產生的真空壓力差最高只能達到o.06MPa，實際過濾物料表面的壓力差則更低，一般小于0.02MPa，所以真空過濾機指標存在脫水效率低、濾餅水分高、能耗大的問題。尤其處理細而粘的物料時，過濾脫水則更為困難。具體表現在：

(1)濾餅脫落困難，要借助人工捅餅；

(2)真空過濾機濾液濃度高，必須返回浮選系統，導致細煤泥在系統內循環，無疑增加了無用功，并惡化了浮選和過濾效果；(3)真空泵動力消耗大；

(4)濾布更換麻煩，成本也較高。

1.2加壓過濾機的不足

首先加壓過濾機昂貴的價格使中、小選煤企業望而卻步，另外，實際使用中也有不盡人意之處，如結構、控制系統復雜，故障率高，對操作人員技術要求高；還有密封排料裝置的密封圈壽命短；刮板運輸機粘煤嚴重；對人料濃度、粒度組成要求苛刻，人料粒度組成變化較大時，產品水分和過濾機處理量波動大。當粒度組成中一200目含量大于80%時，細粒煤泥通過濾布網孑L進入濾液的量較大，濾餅薄時加壓過濾機壓力難以維持，造成水分偏高。

1.3 板框(或廂式)壓濾機在浮選精煤脫水中的不足

(1)板框(或廂式)壓濾機最突出的特點是脫水后的產品間斷集中卸料，這對于浮選精煤需要連續脫水的工藝是最大缺陷。目前國內選煤廠使用的壓濾機一般過濾面積為340m2以上，最大至1050m2，一次循環工作時間太長。另外單塊濾餅的體積大，不易破碎。因此，若板框(或廂式)壓濾機直接用于浮選精煤脫水，難以保證出廠最終精煤粒度、水分和質量的均勻性。

(2)大型壓濾機最適宜的入料濃度約500g/L，用泵壓入。而浮選精礦是含有大量泡沫的礦漿，濃度通常小于250g/L，尤其是采用底流大排放和直接浮選的選煤廠，其濃度一般小于200g/L，用泵加壓過濾難度較大。這是因為礦漿內的泡沫會加重水泵使用中的汽蝕現象，使泵的工作效率大幅度下降；另外，低濃度壓濾成餅所需時問長，效果差，生產效率低。

(3)大型壓濾機的脫水功能單一，只單純依靠給料泵的壓力脫水，致使壓濾時間長，濾餅水分偏高，濾餅脫落困難。2精煤隔膜快開壓濾機的特點針對真空過濾機和板框(或廂式)壓濾機存在的不足，河南湯陰機械制造公司與中國礦業大學化工學院聯合研制開發了浮選精煤隔膜快開壓濾機，并共同進行了相關的工藝性試驗研究。

浮選精煤隔膜快開壓濾機的結構

(1)浮選精煤隔膜快開壓濾機突出的特點是：采用了雙面過濾，雙隔膜壓榨，其結構簡圖見圖1。大梁采用中間無支腿形式，徹底解決了濾餅、濾液二次混污現象；濾板采用超高分子量聚乙烯材料制成，重量輕、壽命長、耐腐蝕、不老化；進氣結構采用雙排獨立式，濾餅水分均勻，利于卸餅，并可保證氣道不堵塞，易維護；可進行擠壓脫水，降低水分，同時利于卸餅，杜絕噴料現象。濾板上裝有高強度雙面隔膜，可實現高壓強流體進料、強氣流風吹濾餅和隔膜壓榨擠壓濾餅脫水，增加了脫水功能，可降低精煤水分，提高濾餅脫落效果，并產生低濃度可以直接進入循環水系統的濾液，克服了真空過濾機因濾液濃度高，必須返回浮選，導致惡化浮選效果的缺點。

(2)為了克服傳統尾礦壓濾機機型大，單循環時間長，間斷集中卸餅導致總精煤質量不均勻等弊端，同時考慮到料罐和風包的最佳經濟容積。在初期設計時，盡量選擇小規格機型，過濾面積100m2，濾室數量小于50個，以達到過濾速度快的綜合效果，即人料速度快、開板速度快、卸餅速度快、輔助時問短。

(3)盡管上述設計取得了很好的效果，但隨著整個洗煤技術的不斷進步，也逐漸暴露出一些不足之處，突出的問題有兩點：一是機型規格小，用于大型選煤廠時不經濟；二是雖然過濾速度加快了，但最終仍然不能徹底擺脫間斷集中卸餅的影響。為此，研究人員又設計了一種適宜大型選煤廠使用的隔膜快開壓濾機。新機型除了保留原機型雙面壓榨等特點外，在結構上采用一套壓緊機構、兩端輪流交替人料的新型式。

(4)新機型的工作原理。兩壓緊板的對應里面，分別與主油缸的缸體和活塞桿相連，其另一面均為與濾板同尺寸的大平面，當固定任何一塊壓緊板時，另一塊則可在主油缸的推動下向相反的方向移動。壓緊板由插板油缸控制，通過拉上或落下插板，控制壓緊板的移動情況。止推板、壓緊板之上均可安裝入料口。鏈條傳動機構是壓緊板、過渡板的拉動機構，可正、反兩方向旋轉。左邊的濾板分別與過渡板2、壓緊板18，右邊的濾板10分別與過渡板9、壓緊板16通過索鏈8等間距塊塊相連，當插板缸6插下插板15，限制壓緊板16不動時，壓緊板18在主油缸缸體的推動下壓緊左邊濾板，左端濾板組開始人料。左端入料結束時，插板15 抽出，鏈條機構將二壓緊板拉動右移，拉開左邊 1/3濾板卸餅；同時合攏右端濾板組，插下插板 5，限止壓緊板18不動，壓緊板16則在主油缸活塞桿的推動下，壓緊右端濾板組，右端濾板組即開始人料。人料的同時，過渡板2的鏈條傳動機構正反轉動一次，分別又各拉1/3濾板，即拉動其余2/3濾板卸餅。此時，右端濾板組基本完成人料，抽出插板5。同理，各鏈條機構分別拉動壓緊板退同一次，拉1/3濾板，過濾板9分別正、反轉拉其余的2/3濾板卸餅。如此機器兩端的濾板組輪流交替人料，不入料時間間隔很短，完全不卸餅的時間間隔也很短，達到了準連續入料、準連續卸餅的效果。另外，與同等過濾面積的壓濾機相比，該機型占地面積小，非常適合大型選煤廠選用。

壓濾脫水工藝

大型隔膜快開壓濾機的突出特點是改變傳統的渣漿泵人料方式，采用壓縮空氣人料。與泵人料的顯著不同點是，從開始就可瞬時達到高壓入料，其壓濾脫水工藝流程所示。采用自流與風壓給料，較好地處理了因浮選精礦濃度低、泡沫量大、易產生氣蝕現象等不利因素，既解決了泡沫礦漿的泵壓困難，又可在較短時間最大限度地提高進料壓力，從而提高了過濾速度。脫水過程采用Pc程序自動控制，運行可靠，配置合理，調節靈活。

浮選精煤隔膜快開壓濾機的應用效果

根據現場生產自然來煤條件，分別取壓濾入料做小篩分試驗，在相同條件下，同時測定真空過濾機和浮選精煤隔膜快開壓濾機濾餅水分和壓濾時間，并對濾餅做小篩分試驗。浮選精煤隔膜快開壓濾機對人料粒度組成有較好的適應性。不同人料粒度組成對產品水分影響較大。在試驗中，壓濾人料顆粒當量直徑一74微米含量為51.60%，此時真空過濾機濾餅水分為28.90%，浮選精煤隔膜快開壓濾機的濾餅水分為22.20%，進料過濾時間只需2.5min。結果表明，在相同入料條件下，壓濾機濾餅水分比真空過濾機濾餅水分下降6-9百分點，濾餅脫落率提高30%一40%，同時節能60%～70%，顯然，脫水效果很理想。