隔膜快开压滤机在浮选精煤脱水工艺中的应用

引言

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，目前我国每年生产的原煤中含有3亿t以上的粉煤(通常指一0.5mm的细粒煤)，煤炭洗选加工一般仅回收+0.5mm的粗粒精煤，而占原煤近15%一25%的细煤泥因加工难度大，利用率低，大部分都无法回收。大量煤泥占用场地，污染农田，同时煤尘飞扬，造成了严重的环境污染。因此，经济而有效地回收这部分细粒煤泥，对煤炭洗选具有十分重要的经济效益和现实意义，对我国煤炭工业的可持续发展和环境保护具有十分重要的社会效益和战略意义。

1.煤泥脱水设备

用于煤泥的脱水设备有圆盘真空过滤机、加压过滤机、板框(或厢式)压滤机等，但应用这部分设备进行煤泥脱水，效果不十分理想。

1.1真空过滤机脱水困难

浮选精煤传统的脱水设备是圆盘真空过滤机，即在滤网两边造成负压，形成压力差，进行固液分离，但真空泵产生的真空压力差最高只能达到o.06MPa，实际过滤物料表面的压力差则更低，一般小于0.02MPa，所以真空过滤机指标存在脱水效率低、滤饼水分高、能耗大的问题。尤其处理细而粘的物料时，过滤脱水则更为困难。具体表现在：

(1)滤饼脱落困难，要借助人工捅饼；

(2)真空过滤机滤液浓度高，必须返回浮选系统，导致细煤泥在系统内循环，无疑增加了无用功，并恶化了浮选和过滤效果；(3)真空泵动力消耗大；

(4)滤布更换麻烦，成本也较高。

1.2加压过滤机的不足

首先加压过滤机昂贵的价格使中、小选煤企业望而却步，另外，实际使用中也有不尽人意之处，如结构、控制系统复杂，故障率高，对操作人员技术要求高；还有密封排料装置的密封圈寿命短；刮板运输机粘煤严重；对人料浓度、粒度组成要求苛刻，人料粒度组成变化较大时，产品水分和过滤机处理量波动大。当粒度组成中一200目含量大于80%时，细粒煤泥通过滤布网孑L进入滤液的量较大，滤饼薄时加压过滤机压力难以维持，造成水分偏高。

1.3 板框(或厢式)压滤机在浮选精煤脱水中的不足

(1)板框(或厢式)压滤机最突出的特点是脱水后的产品间断集中卸料，这对于浮选精煤需要连续脱水的工艺是最大缺陷。目前国内选煤厂使用的压滤机一般过滤面积为340m2以上，最大至1050m2，一次循环工作时间太长。另外单块滤饼的体积大，不易破碎。因此，若板框(或厢式)压滤机直接用于浮选精煤脱水，难以保证出厂最终精煤粒度、水分和质量的均匀性。

(2)大型压滤机最适宜的入料浓度约500g/L，用泵压入。而浮选精矿是含有大量泡沫的矿浆，浓度通常小于250g/L，尤其是采用底流大排放和直接浮选的选煤厂，其浓度一般小于200g/L，用泵加压过滤难度较大。这是因为矿浆内的泡沫会加重水泵使用中的汽蚀现象，使泵的工作效率大幅度下降；另外，低浓度压滤成饼所需时问长，效果差，生产效率低。

(3)大型压滤机的脱水功能单一，只单纯依靠给料泵的压力脱水，致使压滤时间长，滤饼水分偏高，滤饼脱落困难。2精煤隔膜快开压滤机的特点针对真空过滤机和板框(或厢式)压滤机存在的不足，河南汤阴机械制造公司与中国矿业大学化工学院联合研制开发了浮选精煤隔膜快开压滤机，并共同进行了相关的工艺性试验研究。

浮选精煤隔膜快开压滤机的结构

(1)浮选精煤隔膜快开压滤机突出的特点是：采用了双面过滤，双隔膜压榨，其结构简图见图1。大梁采用中间无支腿形式，彻底解决了滤饼、滤液二次混污现象；滤板采用超高分子量聚乙烯材料制成，重量轻、寿命长、耐腐蚀、不老化；进气结构采用双排独立式，滤饼水分均匀，利于卸饼，并可保证气道不堵塞，易维护；可进行挤压脱水，降低水分，同时利于卸饼，杜绝喷料现象。滤板上装有高强度双面隔膜，可实现高压强流体进料、强气流风吹滤饼和隔膜压榨挤压滤饼脱水，增加了脱水功能，可降低精煤水分，提高滤饼脱落效果，并产生低浓度可以直接进入循环水系统的滤液，克服了真空过滤机因滤液浓度高，必须返回浮选，导致恶化浮选效果的缺点。

(2)为了克服传统尾矿压滤机机型大，单循环时间长，间断集中卸饼导致总精煤质量不均匀等弊端，同时考虑到料罐和风包的最佳经济容积。在初期设计时，尽量选择小规格机型，过滤面积100m2，滤室数量小于50个，以达到过滤速度快的综合效果，即人料速度快、开板速度快、卸饼速度快、辅助时问短。

(3)尽管上述设计取得了很好的效果，但随 着整个洗煤技术的不断进步，也逐渐暴露出一些 不足之处，突出的问题有两点：一是机型规格 小，用于大型选煤厂时不经济；二是虽然过滤速 度加快了，但最终仍然不能彻底摆脱间断集中卸 饼的影响。为此，研究人员又设计了一种适宜大 型选煤厂使用的隔膜快开压滤机。新机型除了保 留原机型双面压榨等特点外，在结构上采用一套 压紧机构、两端轮流交替人料的新型式。

(4)新机型的工作原理。 两压紧板的对应里面，分别与主油缸的缸体和活 塞杆相连，其另一面均为与滤板同尺寸的大平 面，当固定任何一块压紧板时，另一块则可在主 油缸的推动下向相反的方向移动。压紧板由插板 油缸控制，通过拉上或落下插板，控制压紧板的 移动情况。止推板、压紧板之上均可安装入料 口。链条传动机构是压紧板、过渡板的拉动机 构，可正、反两方向旋转。左边的滤板分别与过渡板2、压紧板18，右边的滤板10分别与过 渡板9、压紧板16通过索链8等间距块块相连， 当插板缸6插下插板15，限制压紧板16不动时， 压紧板18在主油缸缸体的推动下压紧左边滤板， 左端滤板组开始人料。左端入料结束时，插板15 抽出，链条机构将二压紧板拉动右移，拉开左边 1/3滤板卸饼；同时合拢右端滤板组，插下插板 5，限止压紧板18不动，压紧板16则在主油缸 活塞杆的推动下，压紧右端滤板组，右端滤板组 即开始人料。人料的同时，过渡板2的链条传动 机构正反转动一次，分别又各拉1/3滤板，即拉 动其余2/3滤板卸饼。此时，右端滤板组基本完 成人料，抽出插板5。同理，各链条机构分别拉 动压紧板退同一次，拉1/3滤板，过滤板9分别 正、反转拉其余的2/3滤板卸饼。如此机器两端 的滤板组轮流交替人料，不入料时间间隔很短， 完全不卸饼的时间间隔也很短，达到了准连续入 料、准连续卸饼的效果。另外，与同等过滤面积 的压滤机相比，该机型占地面积小，非常适合大 型选煤厂选用。

压滤脱水工艺

大型隔膜快开压滤机的突出特点是改变传统 的渣浆泵人料方式，采用压缩空气人料。与泵人 料的显著不同点是，从开始就可瞬时达到高压 入料，其压滤脱水工艺流程所示。采用自流与风压给料，较好地处理了因浮选精矿浓度低、泡沫量大、易产生气蚀现象等不利因素，既解决了泡沫矿浆的泵压困难，又可在较短时间最大限度地提高进料压力，从而提高了过滤速度。脱水过程采用Pc程序自动控制，运行可靠，配置合理，调节灵活。

浮选精煤隔膜快开压滤机的应用效果

根据现场生产自然来煤条件，分别取压滤入料做小筛分试验，在相同条件下，同时测定真空过滤机和浮选精煤隔膜快开压滤机滤饼水分和压滤时间，并对滤饼做小筛分试验。浮选精煤隔膜快开压滤机对人料粒度组成有较好的适应性。不同人料粒度组成对产品水分影响较大。在试验中，压滤人料颗粒当量直径一74微米含量为51.60%，此时真空过滤机滤饼水分为28.90%，浮选精煤隔膜快开压滤机的滤饼水分为22.20%，进料过滤时间只需2.5min。结果表明，在相同入料条件下，压滤机滤饼水分比真空过滤机滤饼水分下降6-9百分点，滤饼脱落率提高30%一40%，同时节能60%～70%，显然，脱水效果很理想。

结论

(1)隔膜快开压滤机对浮选精煤脱水效率高。在相同人料条件下，不仅滤饼水分低，而且省时节能。

(2)浮选精煤隔膜快开压滤机脱水工艺指标先进，动力消耗小，维修量小，运行稳定可靠，是一种有效而经济的浮选精煤脱水设备。