矿业浮选精煤压滤机工艺改进

引言

淮北矿业煤炭资源丰富，煤种齐全，煤炭洗选以炼焦煤为主，主要产品有焦 煤、肥煤、瘦煤、1/3焦煤四个煤种6种规格，多为低中灰、特低硫、特低磷， 粘结性强、结焦性好的“绿色环保型”煤炭，其中焦煤、肥煤和瘦煤为国家保护开 发的稀缺煤种，占矿区总储量的85%以上。

淮北矿业炼焦煤厂现有淮北、临涣、涡北三座矿区型选煤厂及一座矿井型芦 岭选煤厂，年入洗总量在20Mt以上，选煤工艺均采用较成熟的原煤全重介旋流 器分选、煤泥浓缩浮选、尾煤压滤联合工艺。釆用浮选工艺从煤泥中回收细粒煤， 提升精煤产率，避免资源浪费，对于企业而言具有很好的社会和经济效益，但是 长期以来存在着浮选精煤水分高造成综合精煤水分偏高的情况。

精煤降水的重要性

水分高的煤给运输带来不便，特别是高寒地区湿煤冬运，煤炭的冻结会给铁路 装卸车带来困难，同时，水分高还增加了无效的运输，隐形中增加了运输费用。

对于下游焦化企业而言，精煤中水分在炼焦高温干馅过程中大部分会形成焦 化废水，焦化废水是一种典型的有毒难降解有机废水，其污染物浓度高，难于降 解，由于焦化废水中氮的存在，致使生物净化所需的氮源过剩，给处理达标带来 较大困难。同时，精煤中水分的汽化需要吸收大量的热量，从而增大炼焦耗热量， 如果水分过大，汽化吸收的热量就越大，从而延长了结焦时间，使得焦炭产量降 低。

随着环保政策的日益严格，部分城市对焦化企业实行煤炭使用总量（运量） 控制，这就意味着精煤水分高，有效的精煤量就相对减少，焦炭产量就降低。

以上因素足以说明精煤水分对焦化企业的效益影响较大。近年来，淮北矿业 不少精煤用户纷纷提出精煤降水要求。精煤降水归根到底是煤炭企业满足市场需 要，提升产品竞争力，增加经济效益的一种需求。

精煤水分现状分析

在目前的工艺条件下，淮北矿业各炼焦煤厂洗后精煤产品由重介精煤、粗精 煤、浮选精煤三部分构成，受制于浮选精煤粒度组成及脱水设备性能，浮选精煤 水分远高于重介精煤、粗精煤水分（见表1）。同时，因入洗原煤中煤泥含量含量 高且易泥化，造成精煤中浮选精煤占比高达30%以上，甚至更高（见表2）,导 致精煤水分偏高。

表1：各部分精煤水分实际范围及产量占比

名称	重介精煤	粗精煤	浮选精煤
			卧式沉降离心机	压滤机
水分Mt/%	4〜6	10 〜14	20 〜24	25 〜28

表2:某一时期芦岭原煤、精煤粒度组成

粒级/mm	原煤		精煤
	产率/%	灰分/%	产率/%	灰分/%
+13	22.92	73.51	5.12	7.47
13〜6	10.84	52.20	8.85	8.30
6^3	13.25	39.60	11.67	8.48
3 〜0.5	29.10	32.87	31.03	8.65
-0.5	23.89	29.83	43.33	9.23
总计	100	44.45	100	8.79

浮选精煤压滤机工艺改进历程

当前国内用于浮选精煤脱水的设备类型较少且设备脱水性能未有突破性进展，选煤厂用户选择性较小。面对精煤降水的迫切需要，针对浮选精煤水分高的 问题，淮北矿业从降低浮选精煤压滤水分入手，联合设备生产厂家在现有精煤压 滤机的基础上不断进行工艺改进或试用新设备，此历程可分为四个阶段。

KZG型高效快速压滤机

高效快速压滤机，其是一种间歇性 操作的加压过滤设备，适用于各种悬浮液的固液分离，适用范围广、分离效果良 好、结构简单、操作方便、安全可靠，主要应用于冶金、洗煤等领域。它主要由 机架、过滤、液压、卸料机构、电气控制五大部分组成。

高效快速压滤机在淮北矿业淮北选煤厂、芦岭选煤厂使用较多，主 要过滤工序为：压紧达到压紧压力上限入料进料达到设定时间后，停止进料 空气压榨达到设定时间反吹风达到设定时间松开，开始自动卸料。

KZG型高效快速压滤机主要工艺特点：

入料方式为双向中心入料，即从压紧板、止推板入料口同时入料，过 滤压力5〜0.8MPa;

压榨介质为空气，高压空气从隔膜板上边角进入滤腔，因高压供风系 统原因实际使用过程中压榨压滤为7MPa。

隔膜板与厢式板按交替顺序放置，通过向隔膜板滤腔充气后改变其腔 室的容积，使滤板变形，对滤饼进行挤压，进一步降低滤饼含水率；

反吹风从压紧板入料口进入。

存在问题：现有工序将压榨和反吹风两个环节分开进行，压榨停止后隔膜板 变形恢复，与滤饼之间余量过大，没有阻力，造成风压的泄漏，高压风不能穿透 滤饼孔隙，把水分置换出来，反吹风降水效果不明显。实际使用中，反吹风时间 短，主要作用仅为将中心孔中残余料浆吹回入料桶中。精煤压滤水分长期维持在 27%左右。

KZG型高效快速压滤机改进型

针对KZG型高效快速压滤机存在的问题，淮北选煤厂在原有的基础上对相 关工艺进行了改进。

一是入料方式的改变。由双向入料改为从止推板入料口单向入料，两端入料 造成中间压力的互冲，延长了入料时间。

二是吹风方式的改变。由单侧吹风改为两侧吹风，用管道将风管与回料管联 通，并增加控制阀，作为止推板側吹风管，加上原压紧板侧的吹风管，一共两个 吹风管。

三是过滤工序的改变。将原来的先压榨后吹风改为吹风、压榨同时进行，两 个工序合二为一。因为在压榨的同时，吹风进行，防止了风压的快速泄露，通过 压榨又改变了滤饼孔隙的排列格局，再一次把滤饼内的水分置换出来。

工艺改进后的主要过滤工序为：压紧达到压紧压力上限入料进料达到设 定时间后，停止进料_次压榨达到设定时间压紧板侧反吹风达到设定时 间二次压榨、两侧吹风同时进行达到设定时间松开，开始自动卸料。

工艺改进后，精煤压滤机脱水效果有所改善，精煤压滤水分降低约2个百分 点，维持在25%左右。

HMZG型角吹风式压滤机

芦岭选煤厂二次浮选精煤采用KZG型高效快速压滤机脱水，因煤质粒度原 因，二次浮选精煤水分约27%,且二次浮选精煤量占总精煤量的20%左右，造成 芦岭精煤水分长期维持在14.0%左右。2015年引进了角吹风式压滤机，其工作原理与KZG型高效快速压滤机基 本相似。

HMZG型角吹风式压滤机主要工艺改进及特点：

入料方式为双向中心入料，即从压紧板、止推板入料口同时入料，过 滤压力 5~0.8MPa;

压榨介质改为清水，压榨压力OMPa,水从隔膜板侧边进入滤腔，每 块隔膜板通过胶管与压榨水管连接，需单独配置一台水泵及水箱，压榨结束水泵 停止后，压榨水自流到水箱，水循环使用。

隔膜板变形挤压降水原理与KZG型压滤机相似，但其压榨压力能达到 OMPa,脱水效果更好。

在设备调试期间，滤液暗流管道改为了明流，滤液只能从厢式板两侧 水嘴流岀。

增加了角吹风管道，高压风从滤板左上角进入滤室，因隔膜板与厢式 板是交替放置的，在进气通道设计上，高压风只能从隔膜板进入滤室，而不能从 厢式板进入，这就形成了一条在滤室内高压风从隔膜板侧穿透中间滤饼到厢式板 侧，从水嘴流出的吹风线路。高压风穿透中间滤饼将水分带出，脱水效果更好。

主要过滤工序为：压紧达到压紧压力上限入料进料达到设定时间后，停 止进料 水压榨达到设定时间 压榨、角吹风同时进行达到设定时间反吹风 达到设定时间松幵，开始自动卸料。

HMZG型角吹风式压滤机几经参数调整，目前在芦岭选煤厂使用效果较好， 在同样的煤质情况下，水分比KZG型压滤机降低约10个百分点，维持在17.5% 左右。而且脱水周期更短，比KZG型压滤机缩短约5分钟。

为进一步降低精煤水分，芦岭选煤厂通过管路改造及更换隔膜板， 将原有的四台KZG型高效快速压滤机改造成HMZG型角吹风式压滤机，脱水效果同样较好，但因滤饼厚度原因，改造后水分维持在20%左右。

HMZG型角入料式压滤机

淮北选煤 厂对HMZG型角入料式压滤机进行工业性试验，为首次运用在煤炭脱水上。

HMZG型角入料式压滤机主要工艺改进及特点：

滤板取消了中心孔，降低了滤布安装更换的难度，易于实现滤布快速 更换。

入料方式为单向边角入料，即从止推板左上角入料口入料，通过箱式 板进入虑室，过滤压力0.5〜8MPa,相比于中心孔入料，过滤压力更集中。

压榨方式、介质及压力与HMZG型角吹风式压滤机相似。

隔膜板变形挤压降水原理与HMZG型角吹风式压滤机相似。

取消了滤板出水嘴，釆用暗流方式，在滤板左右下方分别设置滤液水 通道。

吹风与滤液水共用一侧管道，可通过阀门切换，起到吹风或排滤液水 作用，吹风降水原理与HMZG型角吹风式压滤机相似。

采用新型泼胶滤布，形成相对密闭的过滤室，减少了压榨能量的损耗， 提高了过滤效果。

反吹风管道与入料管道在压紧板侧通过管道相连，中间有阀门控制， 反吹风作用与其他压滤机一样，仅为将入料管道中残余料浆吹回入料桶中。

主要过滤工序为：压紧达到压紧压力上限入料进料达到设定时间后，停 止进料反吹风达到设定时间水压榨达到设定时间吹风达到设定时间 二次反吹风达到设定时间松开，开始自动卸料。

目前HMZG型角入料式压滤机试验机己在淮北选煤厂正常使用，脱水效果 好，水分大幅降低，维持在15%左右。水分降低后，滤饼易碎，经过自由下落及 刮板机挤压，滤饼松散程度好，更利于产品均质，可以减少煤泥破碎环节。

总结及后期展望

通过不断的工艺改进，取得了较好的效果，浮选精煤压滤水分不断降低,脱水工艺处于国内先进水平。其中芦岭选煤厂精煤水分由以前的14.0%降 为现在的11.5%,效果十分明显。在生产过程中吹风压力及时间对压滤机脱水效 果影响大，为保证吹风压力及时间，需配置相应的高压供风系统，淮北选煤厂、 芦岭选煤厂吹风压滤保持在0.6MPa左右，入料、吹风、压榨等时间都可根据实 际情况进行设定。

表3：不同类型精煤压滤机的滤饼水分

类型	KZG型	KZG改进 型	HMZG 型 角吹风式	KZG型改造成 HMZG型角吹风 式	HMZG 型 角入料式
使用地点	淮北选煤厂 芦岭选煤厂	淮北选煤 厂	芦岭选煤厂	芦岭选煤厂	淮北选煤厂
水分MJ%	27左右	25左右	17.5左右	20左右	15左右

HMZG型角入料式压滤机产品水分低，相对于加压过滤机、卧式沉降离心机 设备可靠性高，具有较好的推广前景。

淮北选煤厂、芦岭选煤厂一次浮选精煤用卧式沉降离心机脱水，水分偏高， 笔者认为在保证浮选工艺效果的情况下，可以通过浮选工艺的改造，弃用卧式沉 降离心机，即一次浮选三、四室精矿去二次浮选，将一次浮选一、二室及二次浮 选精煤全部用压滤机脱水回收，但脱水效果还将进一步验证。

随着国家环保政策要求越来越严格，选煤厂煤泥的堆放、运输等影响环保的 问题日益突出，煤泥减量化或无煤泥化生产将是未来选煤厂工艺发展趋势。将 HMZG型角入料式压滤机应用于动力煤厂煤泥的脱水回收,其滤饼松散程度好， 易于产品均质，再将低水分的煤泥掺入洗混煤中，作为最终产品销售，即可实现 无煤泥化生产的目的，但其经济性、技术可行性有待验证。