選煤廠加壓過濾機(jī)優(yōu)化研究

馬義杰

（汾西礦業(yè)雙柳煤礦選煤廠，山西 柳林 033300）

引言

隨著環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷增加，礦井生產(chǎn)的煤炭洗選率及洗選量均快速提升。隨著選煤廠洗選量的增加，煤炭洗選系統(tǒng)產(chǎn)生的煤泥量隨之加大，煤泥中水分含量直接關(guān)系洗選的原煤產(chǎn)品品質(zhì)[1-3]。加壓過濾機(jī)是選煤廠煤泥脫水常用設(shè)備之一，其具備生產(chǎn)能力大、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段選煤廠使用的加壓過濾機(jī)類型包括轉(zhuǎn)鼓式、圓盤式、定盤式及筒式等[4-5]。為了提高加壓過濾機(jī)工作性能，本文在對加壓過濾機(jī)運(yùn)行原理及制約因素分析的基礎(chǔ)上，提出通過調(diào)整加壓過濾機(jī)工作參數(shù)、入料參數(shù)及使用助濾劑等措施，對加壓過濾機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到提高加壓過濾機(jī)工作效率及應(yīng)用效果的目的。

1 加壓過濾機(jī)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用過程中存在的問題

1.1 加壓過濾機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理

山西某選煤廠使用圓盤式加壓過濾機(jī)，其結(jié)構(gòu)包括攪拌器、過濾機(jī)、加壓過濾室、反吹系統(tǒng)、變頻器等。將過濾機(jī)布置在密閉的加壓倉內(nèi)，加壓過濾的煤泥用位于濃縮池內(nèi)的底流泵運(yùn)送至礦漿槽內(nèi)，通過在密閉加壓倉內(nèi)增加壓力，將煤泥中大分子物質(zhì)及粗顆粒等截留壓縮至濾盤上，形成具有一定厚度的濾餅。通過濾盤旋轉(zhuǎn)，濾餅經(jīng)過干燥區(qū)（壓差脫水）進(jìn)一步降低濾餅中水分，后經(jīng)過刮板輸送機(jī)、壓濾機(jī)料箱等將干燥的濾餅排出至加壓過濾機(jī)外。現(xiàn)階段選煤廠使用的加壓過濾機(jī)基本可實(shí)現(xiàn)自動化控制，同時具備操控提醒及故障報警等功能。

1.2 加壓過濾機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用存在的問題

煤炭廠洗選過程時煤泥水中含有的粗、細(xì)煤泥分別回收，其中粒徑3 mm以下煤泥水使用弧形篩脫水，粒徑在3～3.5 mm物料使用煤泥離心機(jī)脫水，篩下物分別通過旋流器分級、濃縮、脫水后使用離心機(jī)回收粗煤泥。細(xì)煤泥水主要來源于弧形篩篩下水、旋流器溢流、離心機(jī)離心液、加壓過濾機(jī)濾液等，細(xì)煤泥水由于黏度大、灰分高，處理難度相對較高，此部分處理效果成為制約選煤廠洗選系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素。

山西某選煤廠使用的加壓過濾機(jī)型號為GPJ-720，入料質(zhì)量濃度設(shè)計值為200～350 g/L，粒徑0.074 mm以內(nèi)占比在60%以內(nèi)、灰分在30%以內(nèi)，按照料位800 mm排料，排料量、周期分別為1.4～1.6 t/次、120～200 s/次。加壓過濾機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用時存在產(chǎn)品水分高、排料耗時長及處理能力不達(dá)標(biāo)等問題，在一定程度上影響煤泥處理系統(tǒng)工作效率。

2 加壓過濾機(jī)優(yōu)化分析

加壓過濾機(jī)處理效果與礦漿濃度、粒度、藥劑、主軸轉(zhuǎn)速、過濾壓力等有關(guān)。加壓過濾機(jī)處理的煤泥應(yīng)盡量均勻，粒徑在0.074 mm以內(nèi)的煤泥越小處理效果越好，粗顆粒占比越高則形成的濾餅中孔隙越多、透氣性越好，濾餅厚度大且水分低。礦漿濃度直接影響濾餅厚度及主軸旋轉(zhuǎn)脫水效果，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場情況合理調(diào)整礦漿濃度。主軸轉(zhuǎn)速會直接影響加壓過濾機(jī)處理能力，轉(zhuǎn)速過慢，則煤泥、濾布間接觸時間增加，濾餅厚度較大，但是水分含量較高；轉(zhuǎn)速過快，則濾餅厚度較薄，當(dāng)入料濃度較高時可適當(dāng)增加主軸轉(zhuǎn)速，入料濃度較低時則降低轉(zhuǎn)速[6-7]。

本文針對選煤廠加壓過濾機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用需要，對加壓過濾機(jī)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，以便提高設(shè)備工作效率。

2.1 加壓過濾機(jī)處理效率

現(xiàn)場統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，某選煤廠使用的加壓過濾機(jī)與其他選煤廠加壓過濾機(jī)使用相比，存在排料時間過長問題。濃度池底流小篩分試驗(yàn)表明，選煤廠加壓過濾機(jī)入料粒徑在0.045 mm以內(nèi)的超細(xì)煤泥占比達(dá)到20%。因此，縮小分級旋流器底流口徑同時增加溢流口口徑，從而實(shí)現(xiàn)跑粗，增加溢流中粗顆粒占比，使得分級旋流器溢流中0.075 mm以上粒徑產(chǎn)率由70.3%增長至78%、0.5 mm以上粒徑物料占比由0.5%增加至6.1%。為此，將弧形篩篩縫由0.35 mm增加至1.0 mm，弧形篩篩下物通過分流管引入加壓過濾機(jī)料筒、濃度機(jī)內(nèi)，從而優(yōu)化加壓過濾機(jī)入料參數(shù)。加壓過濾機(jī)入料摻粗后具體底流篩分結(jié)果見表1。

表1 加壓過濾機(jī)入料摻粗后底流篩分結(jié)果

從表1可看出，跑粗后0.075 mm以下物料粒徑占比由69.2%降至46.9%、0.5 mm以上粒徑物料占比則由1.3%增加至4.4%?，F(xiàn)場應(yīng)用后，加壓過濾機(jī)排料耗時基本在240 s以內(nèi)。

2.2 礦漿濃度

為了考察入料濃度給加壓過濾機(jī)造成的影響，對入料濃度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，具體結(jié)果見表2。

從表2中可看出，當(dāng)把入料質(zhì)量濃度調(diào)整至375 g/L時，加壓過濾機(jī)產(chǎn)生的濾餅水分約為25%，其既可以保證加壓過濾機(jī)性能，又可以滿足濾餅水分需要。為此，在加壓過濾機(jī)給料泵上增加濃度計，用以實(shí)時監(jiān)測入料濃度，從而使得入料質(zhì)量濃度始終在375 g/L左右，以便提升加壓過濾機(jī)整體工作效果。

表2 入料濃度給加壓過濾機(jī)影響統(tǒng)計

2.3 藥劑類型

煤炭洗選過程中使用的藥劑一般根據(jù)現(xiàn)場煤泥水參數(shù)確定。選煤廠使用藥劑為PAC(聚合氯化鋁)、PAM（聚丙烯酰胺），同時部分時段采用進(jìn)口藥劑，以便提升煤泥沉降效果。目前選煤廠采用的藥劑添加模式為國產(chǎn)PAC、PAM藥劑單獨(dú)使用，進(jìn)口+國產(chǎn)藥劑混合使用。現(xiàn)場實(shí)測發(fā)現(xiàn)，使用進(jìn)口藥劑替代國產(chǎn)藥劑后，PAM、PAC使用量降幅分別為25%、10%，在沉降效果及經(jīng)濟(jì)性方面均取得較好效果。

當(dāng)出現(xiàn)泥化時，選煤廠通過使用助濾劑添加設(shè)備，從而將高灰細(xì)泥處理時間由500 s降至300 s，處理能力及效率提升幅度均在60%以上。

3 結(jié)語

1）選煤廠在對煤炭洗選時，入料濃度、添加劑類型、入料粒徑等因素均會影響加壓過濾機(jī)運(yùn)行效果。現(xiàn)場應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)處理的煤泥性質(zhì)對入料參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化，同時改變加壓過濾機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、工作壓力等，以便提升加壓過濾機(jī)整體運(yùn)行效果。

2）通過適當(dāng)跑粗，可提升加壓過濾機(jī)排料時間，具體將弧形篩篩縫由0.35 mm增加至1.0 mm，從而使得底流中0.075 mm以下粒級由69.2%降至46.9%、0.5 mm以上粒級由1.3%增加至4.4%，排料時間由以往的400 s以上降低至240 s以內(nèi)，顯著增強(qiáng)了加壓過濾機(jī)排料效果。

3）對加壓過濾機(jī)入料濃度進(jìn)行優(yōu)化，具體將入料質(zhì)量濃度由以往的200～350 g/L增加至375 g/L，此時加壓過濾機(jī)工作性能可滿足要求、生產(chǎn)的濾餅水分控制在25%左右；同時完善加壓過濾機(jī)中的助濾劑添加設(shè)備，通過增加助濾劑添加設(shè)備增強(qiáng)高灰細(xì)泥處理效率，具體處理時間由以往的500 s降至300 s，處理能力及效率提升達(dá)到60%以上。