Plate and frame chamber diaphragm filter presses
1 Project Overview
大兴矿业有限责任公司采用立井开拓，矿井设有4个水仓。一水平水仓总容积1469m3，辅助水平水仓总容积为1750m3，22采区水仓总容积为674m3，北翼采区水仓总容积为870m3。在生产过程中，水中含有煤岩颗粒等杂物，流到各水平水仓，在水仓底部沉积，形成煤泥。时间久了，水仓有效容积减少，当水仓淤泥溢过配水井门槛，进入水泵吸水管无底阀，会增加水泵磨损。矿井各种污水流到一水平水仓后，会慢慢地沉淀、蠕动，水仓入口段30m范围内沉淀的大部分是煤岩颗粒；30~50m范围内沉淀的大部分是煤岩粉，较松散；50m范围外基本处于一种浑浊液或蛋清浆，清理比较困难。基于水仓的特殊环境，无法安排多人同时作业，一直以来水仓清淤都利用人力清挖。挖出的淤泥呈流态或半流态，每辆矿车只能装总量的50%，需要大量矿车频繁运输。
2 板框压滤机结构及工作原理
（1）板框压滤机由支架、横梁、油缸、液压站、止推板、压紧板、滤板和滤框等主要部件组成。板框压滤机是通过交替排列的滤板和滤框构成滤室，滤板的表面有沟槽，其凸出部分用以支撑滤布，滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的内部通道，能通悬浮液、淤泥、洗涤水等液体，板、框两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧板框，板、框之间的滤布起密封垫片的作用。板框压滤机结构如图2所示。
（2）由污水污物潜水泵将淤泥压入滤室，淤泥流进压滤机内经过滤布分离，将固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼，而滤液则经过滤布渗透，成为不含固体的清液溢出。随着淤泥不断流进压滤机，泥饼厚度逐渐增加，清液流出越来越少，可将污水污物潜水泵停止，随后打开压滤机卸掉泥饼，清理滤布，重新压紧板框，开始新一工作循环。
（3）板框式压滤机适用于各种悬浮液的固液分离或近于不可压缩的悬浮液，是一种间歇式过滤设备。板框式压滤机适合的悬浮液的固体颗粒浓度一般为10%以下，操作压力一般为0.3~1.6MPa，特殊的可达3MPa以上，过滤面积可以随所用的板框数目增减。
（4）板框式压滤机是依靠压紧装置将滤板压紧，再将悬浮液用泵压入滤室，通过滤布来将固体颗粒和液体颗粒分离。
（5）在60%~85%的水中压滤出40%~15%的泥饼，且泥饼含水率低于12%。
3 设施改造过程及压滤机安装
（1）地面污水处理厂浓缩池污泥经压滤机处理后，能达到节能环保的目的。结合压滤机与井下水仓传统清挖方式，通过更换压滤机液压油箱、电机和电磁阀，满足了井下及地面的使用条件。
（2）原XMY50/800-U型板框式压滤机液压站、电气控制与支撑油缸架一体式布置，为方便操作，将液压站、电气控制部分与支撑架分离。（3）利用井下退役的轨道施工道岔液压站，660V/1.5kW电机，Φ14mm高压油管及手动换向阀，QJZ-30/660(380)型矿用隔爆兼本质安全型真空磁力起动器，XMY50/800-U板框式压滤机，7.5kW、扬程40m、流量20m3污水污物潜水泵，Φ50mm高压胶管，组成水仓清挖装备。XMY50/800-U板框式压滤机安装在内环与外环水仓三岔口平巷处，其他水仓安装位置基本相同，不再叙述。
（4）使用压滤机清挖水仓工艺流程：①启动液压站油泵→操纵手动换向阀→油缸推动板框压紧→达到最大值→手动换向阀回到零位→停止液压站油泵；②水仓淤泥→抽排设备→压滤脱水→泥饼→矿车运输，滤液水排至另一水仓。
4 改造前与改造后效果比较
（1）推进新旧动能转换，实现“机械化换人，自动化减人”科技强安工程。
（2）改造前每天清挖水仓需用21人，清挖淤泥为74.88m3；改造后每天需用9人，抽排淤泥480m3。改造后人数占改造前的42%，工作效率提高了6倍以上。
（3）改造前每天清挖水仓需用144辆矿车，改造后每天需用18辆矿车，矿车的使用数量减少到原来的1/8，节约矿车综合费用87696元，大大降低了生产成本。
（4）改造前4个水平水仓清挖需用55d，人工工资115500元；改造后4个水平水仓清挖需用34d，人工工资30600元。工期提前21d，节约人工工资84900元。
（5）板框压滤机的结构较简单，操作容易，稳定，脱水清澈，固体回收率高。
（6）提高了矿车利用率，改善了作业人员工作环境，大大减少了提升运输、地面矿车翻卡频次，避免了对巷道环境的污染。（7）消除了矿车斜巷提升脱钩或运输中断绳跑车带来的安全隐患，降低了安全风险。
5 Conclusion
板框式压滤机通过在井下水仓清挖工作，有效完成水仓清淤，给企业带来了效益，减少矿车运输，降低了生产成本。
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