板框厢式隔膜压滤机
引言
随着采煤和选煤机械化程度的提高，煤泥量大幅增加，相应细粒级选煤产品产量也大幅增加。细煤泥含量的提高给煤泥水处理及煤泥脱水回收、实现固液分离增加了难度。
1 板框过滤机在神东矿区选煤厂的应用
板框压滤机作为一种固液分离设备，主要用于煤泥脱水回收并实现固液分离，在选煤厂应用广泛。影响板框压滤机工作效果的主要因素有闭合压力、挤压压力、保压时间、入料时间及入料性质(主要是物料的密度、粒度分布、浓度、黏度、沉降速度等特性)。洗选中心大部分板框压滤机小时处理量是设计量的82.7%，平均水分不合格率8.5%。
2 石圪台选煤厂煤泥水处理系统
石圪台选煤厂板框压滤机主要处理矸石旋流器溢流、二级旋流器溢流、加压过滤机和板框压滤机滤液等高灰细泥煤泥水浓缩底流。具体工艺流程如图1所示。
3.1细煤泥水分高
石圪台选煤厂板框压滤机产品水分达33%，主要原因是石圪台选煤厂矸石易泥化以及板框压滤机入料粒度过小。
3.1.1矸石易泥化
石圪台选煤厂矸石存在严重的泥化现象，采用分选工艺为3mm湿法脱泥，＞13mm浅槽分选机分，选13～3mm采用重介旋流器分选，末煤精煤和矸石脱介筛下稀介质混合后采用磁选机回收，磁选尾矿返回原生煤泥桶，导致矸石稀介质中大量高灰细泥再次进入煤泥水系统循环。这部分矸石泥进一步泥化，进入浓缩池后，在压滤过程中形成极难沉降和压滤的矸石泥。
3.2.1粒度太细
板框压滤机入料粒度太细不仅会影响产品水分，还会降低板框压滤机的处理能力。粒度太细，入料过程中靠近滤布的煤泥迅速成饼，后续煤泥水分无法排出，成饼困难，在入料压力达到设定值时，滤饼内部仍含有大量水分。此时出现2种情况:①直接进入下一过程，每个滤腔内的煤泥量较少，影响处理能力;②再次入料，增加滤腔内的煤泥量，需要入料2次甚至更多，降低了板框压滤机处理能力.。
3.2.2日常维护不到位
板框压滤机日常运行维护项目较多，包括电气、机械、液压等系统，存在的问题主要有:滤布清洗不及时，导致机头机尾倾斜，造成事故停车，甚至损坏设备，同时带来安全隐患;岗位技能参差不齐，存在误操作，导致设备损坏;检修人员对设备掌握程度不足，发现问题不能及时处理，增加检修时间，降低处理能力。
3.2.3 参数设置不合理
板框压滤机随使用时间增加，工作状态和设计不一致，工作参数被修改。由于石圪台选煤厂煤泥性质发生变化，极细煤泥含量大幅增加，板框压滤机入料特性发生变化，设定参数已无法适应现在的工作状况。
3.3细煤泥量大
现有板框压滤机处理能力不能满足细煤泥处理要求，与板框压滤机本身处理能力降低的和选煤厂细煤泥量增大密切相关。选13～3mm采用重介旋流器分选，末煤精煤和矸石脱介筛下稀介质混合后采用磁选机回收，磁选尾矿返回原生煤泥桶，导致矸石稀介质中大量高灰细泥再次进入煤泥水系统循环［3］。这部分矸石泥进一步泥化，进入浓缩池后，在压滤过程中形成极难沉降和压滤的矸石泥。
3.1.2入料粒度过小
板框压滤机主要处理细煤泥，但对煤泥粒度仍有一定要求，石圪台选煤厂板框压滤机主要处理矸石旋流器溢流、二级旋流器溢流、加压过滤机和板框压滤机滤液，＜0.045mm级含量达77.85%，导致挤压过程中，靠近滤板部分成饼后，滤饼空隙很小，内部水分排出困难，脱水难度增大，板框压滤机产品水分升高。
- 2板框压滤机处理能力低
石圪台选煤厂板框压滤机原处理能力为30t/h，现仅为20t/h，分析原因主要为粒度太细、日常维护不到位及参数设置不合理.。石圪台选煤厂设计时细煤泥量为90t/h，由于煤质发生变化，煤泥量增多，细煤泥量为145t/h，增加了61．11%，导致板框压滤机处理能力不能满足要求.。
- 1工作参数方面
4.1.1入料保压时间
在其他参数不变的情况下，调整入料保压时间，结果见表1。入料保压时间越长，产品水分越低.。当入料保压时间超过4min时，水分降低的趋势变缓。
4.1.2 挤压压力
在其他参数不变的情况下，调整挤压压力。挤压压力越大产品水分越低，当超过700kPa时，降低趋势减缓。
4.1.3 挤压时间
在其他参数不变的情况下，调整挤压时间。挤压时间越长产品水分越低，当超过5min时，降低趋势减缓。
4.2 入料性质
4.2.1 浓度分析
进行入料质量浓度的优化试验，试验前对可能的结果进行预测，首先是入料时间降低，但伴随着入料量降低，浓度增大后来不及布满滤腔就已成饼，导致入料不彻底，所以主要考虑对板框压滤机处理能力的影响。
入料浓度越大，板框压滤机处理能力越大，超过350g/L时，不能实现一次入料，导致入料时间增加，板框压滤机整体处理能力降低。分析石圪台选煤厂板框压滤机入料主要有:矸石旋流器溢流、二级旋流器溢流、加压过滤机和板框压滤机滤液通过浓缩池沉降后的底流，从工艺方面提高入料浓度较为复杂，所以根据浓缩机耙子扭矩确定池底煤泥量，确定开启板框压滤机的台数，提高入料浓度。电机的电流体现耙子扭矩的大小。
分析可知，掺粗量越大，产品水分越低，最低降到27.46%，较改造前的32.00%降低了4.54%。可以看出，掺粗比例越大，入料时间越短，能够在入料过程通过空隙排出更多的水，保证一次入料的煤泥量，减少入料次数和入料时间，但随着掺粗比例增加，煤泥中粗颗粒增多，成饼难度增大，卸料困难，卸料时间加长，尤其是掺粗比例达100%时，工人劳动强度增大，危险性增加。
因此，从处理能力的提升方面分析，应采用掺粗比例为75%，即掺粗管道开度维持在75%。
助滤剂的使用。在掺粗和最优工作参数的条件下，向板框压滤机入料中添加一定量的助滤剂，产品水分从26．46%降到了25.67%，向板框压滤机入料中添加一定量的助滤剂确实能降低产品水分，但随着加入量增加，即加药阀门开度的增大，产品水分降低到一定程度后就不再明显降低。加药管道阀门开度50%的情况下产品水分达到了25.73%，随着开度继续增大，产品水分从25.73%降到25.67%，降低0.06个百分点，效果不明显，所以助滤剂加药管道开度定为50%最合理。
4.3人员技能
由熟练掌握操作技能的老工人，制作板框压滤机日常运行维护课件并讲解，要求全场人员定期培训和实操练习。检修主任对板框压滤机日常运行的问题进行分类汇总并进行普及，做到出现问题及时分析并采取检修措施。
结论
针对加压过滤机工作进行参数优化，并改造系统优化入料性质，使板框压滤机的小时处理量由20．0t/h提高到24．2t/h，产品平均水分由33．78%降到30．46%，达到了项目预期目标。改造优化后，石圪台选煤厂阳离子使用量降低了2%，阴离子使用量降低了3%，预计每年可节约药剂成本约6万元。介耗由0．73kg/t降为0．69kg/t，吨入选原煤平均结余0．04kg，年节约介质费用24万元。板框压滤机滤饼平均水分可降低3．32%，石圪台选煤厂年产细煤泥145t/h，通过加权平均计算可推知，混煤的平均发热量可提升75．36kJ/kg，预计年增收200万元。
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