加壓過濾機處理浮選精煤的應用

李海昕

(山西焦煤西山煤電集團公司官地礦選煤廠)

山西焦煤西山煤電集團公司官地礦選煤廠是一座設(shè)計處理能力3.0 Mt/a的礦井型動力煤選煤廠,2003年3月建成投產(chǎn),主要產(chǎn)品為噴吹精煤和電精煤。采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝,其煤泥水處理系統(tǒng)采用濃縮后板框壓濾機直接回收原生煤泥的工藝。投產(chǎn)以來,由于系統(tǒng)煤泥回收能力嚴重不足、設(shè)備故障率高,造成洗水濃度居高不下,只能通過增加煤泥回收時間維持間斷生產(chǎn),系統(tǒng)不能滿負荷運行,嚴重制約了入洗能力的提高,而且重介系統(tǒng)“大馬拉小車”,極不合理。同時,由于煤泥不分選直接摻入原煤或副產(chǎn)品中做動力煤,不但影響外銷原煤質(zhì)量,而且造成煤泥中精煤的損失,影響了精煤回收率和經(jīng)濟效益。

2005年3月,官地礦選煤廠開始對煤泥水系統(tǒng)進行改造(改造前后的煤泥水工藝流程見圖1,圖2)。本著高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的原則并結(jié)合官地礦選煤廠煤泥可浮性較差、變化大及廠房狹窄的特點,對浮選精煤的回收選用由河北衡水海江壓濾機有限公司生產(chǎn)的GPJ96型加壓過濾機。改造工程于當年12月完工。改造后流程為-0.5 mm煤泥經(jīng)表面改質(zhì)后兩段直接浮選流程。磁選尾礦(煤泥水)通過旋流器組回收粗煤泥后,其溢流進入浮選系統(tǒng),經(jīng)過表面改質(zhì)和二段微泡浮選后,浮選精煤采用加壓過濾機脫水成為產(chǎn)品摻入精煤,浮選尾煤則濃縮后再經(jīng)隔膜壓濾機脫水成為煤泥。加壓過濾機濾液返回浮選系統(tǒng)進一步回收,濃縮機溢流及壓濾機濾液作為循環(huán)水重復使用。實踐證明,該加壓過濾機具有處理能力大,產(chǎn)品水分低,噸煤電耗小等特點,取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

圖1 改造前煤泥水工藝流程圖

1 加壓過濾機的結(jié)構(gòu)與原理

1)加壓過濾機的結(jié)構(gòu)。盤式加壓過濾機由加壓倉、盤式過濾機、刮板輸送機、密封排料 閥、自動控制裝置5部分組成。

圖2 改造后煤泥水工藝流程圖

a)加壓倉。加壓倉是一個I類壓力容器,整個加壓過濾過程在此倉中進行。倉的一端為一固定封頭,另一端為活封頭,以便裝入過濾機和刮板機。一般檢修都在倉內(nèi)進行,倉內(nèi)設(shè)有照明、檢修平臺和起重梁;為了人員和零部件進出,設(shè)有d1 200 mm及d900 mm入孔各一個。倉壁一側(cè)裝有觀察倉內(nèi)運行情況的視鏡;倉頂裝有安全閥。

b)盤式過濾機。盤式過濾機置于加壓倉內(nèi)。加壓狀態(tài)下的盤式過濾機與普通的盤式真空過濾機有很大的區(qū)別。首先,為了適應壓差的增高,濾盤需有較高的耐壓強度;其次,為了減少壓縮空氣的消耗,將濾扇個數(shù)由通常的10～12片增至20片,并將浸入深度由35%左右增至50%,即過濾槽內(nèi)液位與主軸的中心線在同一水平。為此,設(shè)計了一套主軸密封裝置;為適應過濾強度的增加,將濾液管斷面加大了一倍,并放在主軸的外圈,磨損后便于更換;為了解決濾槽中粒度分層現(xiàn)象,特別研制了軸流式強力攪拌器,加強了濾槽中礦漿上下層的對流,改善了過濾效果。

濾盤材料用不銹鋼制造,濾布采用特制的單絲編織布。工作時濾盤在槽中煤漿內(nèi)旋轉(zhuǎn),在壓縮空氣作用下,煤漿在濾盤上形成濾餅。濾餅在濾盤的上部脫水并被帶至卸料位置。該位置上有一特殊的導向裝置,其上安有卸料刮刀,刮刀與濾盤間距保持在2～4 mm之間,此種卸料方式使濾餅脫落率在95%以上,同時設(shè)有反吹裝置,當濾餅厚度小于5 mm時,需用反吹卸料。

c)刮板運輸機。刮板運輸機位于過濾機卸料側(cè)的下部,其用途是將脫水后卸落的濾餅運至加壓倉下部的排料口內(nèi)。其主體選用選煤廠通用的刮板機,鏈條采用18 mm×24 mm的雙邊圓環(huán)鏈,下鏈運輸;并采取措施,不讓其飄鏈;機頭卸料;機頭機尾設(shè)有防存料裝置;槽底襯有鑄石防粘。

d)密封排料裝置。密封排料裝置是加壓過濾機的關(guān)鍵部件,它要求在密封狀態(tài)下可靠地進行排料動作,使已脫水的濾餅順利排出,同時消耗的壓縮空氣量最少。目前應用的主要是雙倉雙閘板交替工作的密封排料裝置,其上的兩個閘板采用液壓驅(qū)動,閘板上的密封采用充氣橡膠密封圈。加壓過濾時,過濾機連續(xù)工作,密封/排料的上下倉以間歇方式排料,最短排料周期為50 s。

e)自動控制裝置。自動控制裝置由傳感器、變送器及控制器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器三部分組成。

加壓過濾機主體安裝在壓力容器內(nèi),工作條件惡劣,機構(gòu)動作頻繁,排料周期短,銜接緊湊,閉鎖嚴密。

為保證加壓過濾機在經(jīng)濟、合理、安全、高效狀態(tài)下持續(xù)運行,安裝了一套技術(shù)先進、功能完善、工作可靠、操作靈活方便的參數(shù)監(jiān)測裝置。該裝置配置了壓力、液位、料位、位移、流量等多種傳感器與變送器,其中壓力、液位、流量有9個模擬量;料位、位移、液位有11個開關(guān)量。該裝置具備程序控制、參數(shù)監(jiān)測調(diào)整、操作提示及故障報警等多種功能。

加壓過濾機的控制方式有就地、集中與自動三種。前兩種用于檢修與調(diào)整,后一種用于生產(chǎn)運行。

加壓過濾機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)有加壓倉壓力自動調(diào)節(jié)回路與貯漿槽液位自動調(diào)節(jié)回路。執(zhí)行器有閥門類、泵類和電機變頻及電機等。

2)加壓過濾機的工作原理。加壓過濾機是目前較為先進的固液分離技術(shù)。加壓過濾機是將過濾機置于一個封閉的加壓倉中,加壓倉內(nèi)充有一定壓力壓縮空氣,待過濾的懸浮液由入料泵給入到過濾機的槽體中。在濾盤上,通過分配閥與通大氣的氣水分離器形成壓差,濾液通過浸入懸浮液中的過濾介質(zhì)排出,而固體顆粒被收集到過濾盤上形成濾餅。隨著濾盤的旋轉(zhuǎn),濾餅經(jīng)過干燥降水后,到卸料區(qū)卸料。由排料裝置間歇排除到大氣中,整個過程自動進行。

2 加壓過濾機的使用情況

加壓過濾機的主要特點:1)處理能力大。2)濾餅水分低。3)電耗低。4)濾液濃度低。5)全自動化操作。整機(包括部分輔機)全部由計算機控制,運行情況畫面直觀顯示,該機具有啟動、工作、停止及特殊情況下短時等待的自動操作和液位、料位的自動調(diào)整與控制以及故障報警和停止運行等功能。此外,還可以根據(jù)不同情況修改控制程序以滿足不同工作狀態(tài)的要求。

3 應用效果分析

GJP-96型加壓過濾機用于官地礦選煤廠浮選精煤回收,處理能力大,產(chǎn)品水分和濾液濃度低,工藝效果達到了設(shè)計要求,確保了洗水濃度,經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

1)經(jīng)濟效益。浮選系統(tǒng)改造前后經(jīng)濟技術(shù)指標統(tǒng)計(見表1)。

從表1可以看出,通過浮選系統(tǒng)技術(shù)改造,采用加壓過濾機回收浮選精煤后,經(jīng)濟效益顯著。按入洗量3.00 Mt/a、入浮煤泥占15%、浮選抽出率70%測算,每年多回收精煤31.5萬 t,增加直接收入6 300萬元(31.5×300-31.5×100=6 300)。

表1 浮選系統(tǒng)改造前后經(jīng)濟技術(shù)指標統(tǒng)計

2)社會效益。通過浮選系統(tǒng)改造,選煤廠實現(xiàn)規(guī)模達產(chǎn),煤泥回收能力大幅度提高,實現(xiàn)了清水洗煤和洗水閉路循環(huán);同時,為滿足優(yōu)質(zhì)噴吹煤的市場需求奠定了堅實的基礎(chǔ)并提供了質(zhì)量保證。

4 結(jié)束語

生產(chǎn)實踐表明,GPJ96型加壓過濾機具有主機運轉(zhuǎn)可靠、易于操作、處理量大、產(chǎn)品水分低、電耗低、濾液濃度低、投資回收周期短等特點。通過改造降低了生產(chǎn)成本,提高了精煤產(chǎn)品質(zhì)量和回收率,使選煤廠達到了設(shè)計生產(chǎn)能力,實現(xiàn)年處理量300萬 t,解決了煤泥水系統(tǒng)滯后生產(chǎn)的矛盾,為官地礦選煤廠帶來了可觀的經(jīng)濟和社會效益。