引言

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國，目前我國每年生產(chǎn)的原煤中含有3億t以上的粉煤(通常指一0.5mm的細(xì)粒煤)，煤炭洗選加工一般僅回收+0.5mm的粗粒精煤，而占原煤近15%一25%的細(xì)煤泥因加工難度大，利用率低，大部分都無法回收。大量煤泥占用場地，污染農(nóng)田，同時煤塵飛揚(yáng)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，經(jīng)濟(jì)而有效地回收這部分細(xì)粒煤泥，對煤炭洗選具有十分重要的經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義，對我國煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有十分重要的社會效益和戰(zhàn)略意義。

1.煤泥脫水設(shè)備

用于煤泥的脫水設(shè)備有圓盤真空過濾機(jī)、加壓過濾機(jī)、板框(或廂式)壓濾機(jī)等，但應(yīng)用這部分設(shè)備進(jìn)行煤泥脫水，效果不十分理想。

1.1真空過濾機(jī)脫水困難

浮選精煤傳統(tǒng)的脫水設(shè)備是圓盤真空過濾機(jī)，即在濾網(wǎng)兩邊造成負(fù)壓，形成壓力差，進(jìn)行固液分離，但真空泵產(chǎn)生的真空壓力差最高只能達(dá)到o.06MPa，實(shí)際過濾物料表面的壓力差則更低，一般小于0.02MPa，所以真空過濾機(jī)指標(biāo)存在脫水效率低、濾餅水分高、能耗大的問題。尤其處理細(xì)而粘的物料時，過濾脫水則更為困難。具體表現(xiàn)在：

(1)濾餅脫落困難，要借助人工捅餅；

(2)真空過濾機(jī)濾液濃度高，必須返回浮選系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)煤泥在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，無疑增加了無用功，并惡化了浮選和過濾效果；(3)真空泵動力消耗大；

(4)濾布更換麻煩，成本也較高。

1.2加壓過濾機(jī)的不足

首先加壓過濾機(jī)昂貴的價格使中、小選煤企業(yè)望而卻步，另外，實(shí)際使用中也有不盡人意之處，如結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，對操作人員技術(shù)要求高；還有密封排料裝置的密封圈壽命短；刮板運(yùn)輸機(jī)粘煤嚴(yán)重；對人料濃度、粒度組成要求苛刻，人料粒度組成變化較大時，產(chǎn)品水分和過濾機(jī)處理量波動大。當(dāng)粒度組成中一200目含量大于80%時，細(xì)粒煤泥通過濾布網(wǎng)孑L進(jìn)入濾液的量較大，濾餅薄時加壓過濾機(jī)壓力難以維持，造成水分偏高。

1.3 板框(或廂式)壓濾機(jī)在浮選精煤脫水中的不足

(1)板框(或廂式)壓濾機(jī)最突出的特點(diǎn)是脫水后的產(chǎn)品間斷集中卸料，這對于浮選精煤需要連續(xù)脫水的工藝是最大缺陷。目前國內(nèi)選煤廠使用的壓濾機(jī)一般過濾面積為340m2以上，最大至1050m2，一次循環(huán)工作時間太長。另外單塊濾餅的體積大，不易破碎。因此，若板框(或廂式)壓濾機(jī)直接用于浮選精煤脫水，難以保證出廠最終精煤粒度、水分和質(zhì)量的均勻性。

(2)大型壓濾機(jī)最適宜的入料濃度約500g/L，用泵壓入。而浮選精礦是含有大量泡沫的礦漿，濃度通常小于250g/L，尤其是采用底流大排放和直接浮選的選煤廠，其濃度一般小于200g/L，用泵加壓過濾難度較大。這是因?yàn)榈V漿內(nèi)的泡沫會加重水泵使用中的汽蝕現(xiàn)象，使泵的工作效率大幅度下降；另外，低濃度壓濾成餅所需時問長，效果差，生產(chǎn)效率低。

(3)大型壓濾機(jī)的脫水功能單一，只單純依靠給料泵的壓力脫水，致使壓濾時間長，濾餅水分偏高，濾餅脫落困難。2精煤隔膜快開壓濾機(jī)的特點(diǎn)針對真空過濾機(jī)和板框(或廂式)壓濾機(jī)存在的不足，河南湯陰機(jī)械制造公司與中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院聯(lián)合研制開發(fā)了浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)，并共同進(jìn)行了相關(guān)的工藝性試驗(yàn)研究。

浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)

(1)浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)突出的特點(diǎn)是：采用了雙面過濾，雙隔膜壓榨，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。大梁采用中間無支腿形式，徹底解決了濾餅、濾液二次混污現(xiàn)象；濾板采用超高分子量聚乙烯材料制成，重量輕、壽命長、耐腐蝕、不老化；進(jìn)氣結(jié)構(gòu)采用雙排獨(dú)立式，濾餅水分均勻，利于卸餅，并可保證氣道不堵塞，易維護(hù)；可進(jìn)行擠壓脫水，降低水分，同時利于卸餅，杜絕噴料現(xiàn)象。濾板上裝有高強(qiáng)度雙面隔膜，可實(shí)現(xiàn)高壓強(qiáng)流體進(jìn)料、強(qiáng)氣流風(fēng)吹濾餅和隔膜壓榨擠壓濾餅脫水，增加了脫水功能，可降低精煤水分，提高濾餅脫落效果，并產(chǎn)生低濃度可以直接進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)的濾液，克服了真空過濾機(jī)因?yàn)V液濃度高，必須返回浮選，導(dǎo)致惡化浮選效果的缺點(diǎn)。

(2)為了克服傳統(tǒng)尾礦壓濾機(jī)機(jī)型大，單循環(huán)時間長，間斷集中卸餅導(dǎo)致總精煤質(zhì)量不均勻等弊端，同時考慮到料罐和風(fēng)包的最佳經(jīng)濟(jì)容積。在初期設(shè)計時，盡量選擇小規(guī)格機(jī)型，過濾面積100m2，濾室數(shù)量小于50個，以達(dá)到過濾速度快的綜合效果，即人料速度快、開板速度快、卸餅速度快、輔助時問短。

(3)盡管上述設(shè)計取得了很好的效果，但隨 著整個洗煤技術(shù)的不斷進(jìn)步，也逐漸暴露出一些 不足之處，突出的問題有兩點(diǎn)：一是機(jī)型規(guī)格 小，用于大型選煤廠時不經(jīng)濟(jì)；二是雖然過濾速 度加快了，但最終仍然不能徹底擺脫間斷集中卸 餅的影響。為此，研究人員又設(shè)計了一種適宜大 型選煤廠使用的隔膜快開壓濾機(jī)。新機(jī)型除了保 留原機(jī)型雙面壓榨等特點(diǎn)外，在結(jié)構(gòu)上采用一套 壓緊機(jī)構(gòu)、兩端輪流交替人料的新型式。

(4)新機(jī)型的工作原理。 兩壓緊板的對應(yīng)里面，分別與主油缸的缸體和活 塞桿相連，其另一面均為與濾板同尺寸的大平 面，當(dāng)固定任何一塊壓緊板時，另一塊則可在主 油缸的推動下向相反的方向移動。壓緊板由插板 油缸控制，通過拉上或落下插板，控制壓緊板的 移動情況。止推板、壓緊板之上均可安裝入料 口。鏈條傳動機(jī)構(gòu)是壓緊板、過渡板的拉動機(jī) 構(gòu)，可正、反兩方向旋轉(zhuǎn)。左邊的濾板分別與過渡板2、壓緊板18，右邊的濾板10分別與過 渡板9、壓緊板16通過索鏈8等間距塊塊相連， 當(dāng)插板缸6插下插板15，限制壓緊板16不動時， 壓緊板18在主油缸缸體的推動下壓緊左邊濾板， 左端濾板組開始人料。左端入料結(jié)束時，插板15 抽出，鏈條機(jī)構(gòu)將二壓緊板拉動右移，拉開左邊 1/3濾板卸餅；同時合攏右端濾板組，插下插板 5，限止壓緊板18不動，壓緊板16則在主油缸 活塞桿的推動下，壓緊右端濾板組，右端濾板組 即開始人料。人料的同時，過渡板2的鏈條傳動 機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)動一次，分別又各拉1/3濾板，即拉 動其余2/3濾板卸餅。此時，右端濾板組基本完 成人料，抽出插板5。同理，各鏈條機(jī)構(gòu)分別拉 動壓緊板退同一次，拉1/3濾板，過濾板9分別 正、反轉(zhuǎn)拉其余的2/3濾板卸餅。如此機(jī)器兩端 的濾板組輪流交替人料，不入料時間間隔很短， 完全不卸餅的時間間隔也很短，達(dá)到了準(zhǔn)連續(xù)入 料、準(zhǔn)連續(xù)卸餅的效果。另外，與同等過濾面積 的壓濾機(jī)相比，該機(jī)型占地面積小，非常適合大 型選煤廠選用。

壓濾脫水工藝

大型隔膜快開壓濾機(jī)的突出特點(diǎn)是改變傳統(tǒng) 的渣漿泵人料方式，采用壓縮空氣人料。與泵人 料的顯著不同點(diǎn)是，從開始就可瞬時達(dá)到高壓 入料，其壓濾脫水工藝流程所示。采用自流與風(fēng)壓給料，較好地處理了因浮選精礦濃度低、泡沫量大、易產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象等不利因素，既解決了泡沫礦漿的泵壓困難，又可在較短時間最大限度地提高進(jìn)料壓力，從而提高了過濾速度。脫水過程采用Pc程序自動控制，運(yùn)行可靠，配置合理，調(diào)節(jié)靈活。

浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)的應(yīng)用效果

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)自然來煤條件，分別取壓濾入料做小篩分試驗(yàn)，在相同條件下，同時測定真空過濾機(jī)和浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)濾餅水分和壓濾時間，并對濾餅做小篩分試驗(yàn)。浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)對人料粒度組成有較好的適應(yīng)性。不同人料粒度組成對產(chǎn)品水分影響較大。在試驗(yàn)中，壓濾人料顆粒當(dāng)量直徑一74微米含量為51.60%，此時真空過濾機(jī)濾餅水分為28.90%，浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)的濾餅水分為22.20%，進(jìn)料過濾時間只需2.5min。結(jié)果表明，在相同入料條件下，壓濾機(jī)濾餅水分比真空過濾機(jī)濾餅水分下降6-9百分點(diǎn)，濾餅脫落率提高30%一40%，同時節(jié)能60%～70%，顯然，脫水效果很理想。

結(jié)論

(1)隔膜快開壓濾機(jī)對浮選精煤脫水效率高。在相同人料條件下，不僅濾餅水分低，而且省時節(jié)能。

(2)浮選精煤隔膜快開壓濾機(jī)脫水工藝指標(biāo)先進(jìn)，動力消耗小，維修量小，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，是一種有效而經(jīng)濟(jì)的浮選精煤脫水設(shè)備。