introductory

淮北礦業(yè)煤炭資源豐富，煤種齊全，煤炭洗選以煉焦煤為主，主要產(chǎn)品有焦 煤、肥煤、瘦煤、1/3焦煤四個(gè)煤種6種規(guī)格，多為低中灰、特低硫、特低磷， 粘結(jié)性強(qiáng)、結(jié)焦性好的“綠色環(huán)保型”煤炭，其中焦煤、肥煤和瘦煤為國(guó)家保護(hù)開(kāi) 發(fā)的稀缺煤種，占礦區(qū)總儲(chǔ)量的85%以上。

淮北礦業(yè)煉焦煤廠現(xiàn)有淮北、臨渙、渦北三座礦區(qū)型選煤廠及一座礦井型蘆 嶺選煤廠，年入洗總量在20Mt以上，選煤工藝均采用較成熟的原煤全重介旋流 器分選、煤泥濃縮浮選、尾煤壓濾聯(lián)合工藝。釆用浮選工藝從煤泥中回收細(xì)粒煤， 提升精煤產(chǎn)率，避免資源浪費(fèi)，對(duì)于企業(yè)而言具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，但是 長(zhǎng)期以來(lái)存在著浮選精煤水分高造成綜合精煤水分偏高的情況。

精煤降水的重要性

水分高的煤給運(yùn)輸帶來(lái)不便，特別是高寒地區(qū)濕煤冬運(yùn)，煤炭的凍結(jié)會(huì)給鐵路 裝卸車帶來(lái)困難，同時(shí)，水分高還增加了無(wú)效的運(yùn)輸，隱形中增加了運(yùn)輸費(fèi)用。

對(duì)于下游焦化企業(yè)而言，精煤中水分在煉焦高溫干餡過(guò)程中大部分會(huì)形成焦 化廢水，焦化廢水是一種典型的有毒難降解有機(jī)廢水，其污染物濃度高，難于降 解，由于焦化廢水中氮的存在，致使生物凈化所需的氮源過(guò)剩，給處理達(dá)標(biāo)帶來(lái) 較大困難。同時(shí)，精煤中水分的汽化需要吸收大量的熱量，從而增大煉焦耗熱量， 如果水分過(guò)大，汽化吸收的熱量就越大，從而延長(zhǎng)了結(jié)焦時(shí)間，使得焦炭產(chǎn)量降 低。

隨著環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，部分城市對(duì)焦化企業(yè)實(shí)行煤炭使用總量（運(yùn)量） 控制，這就意味著精煤水分高，有效的精煤量就相對(duì)減少，焦炭產(chǎn)量就降低。

以上因素足以說(shuō)明精煤水分對(duì)焦化企業(yè)的效益影響較大。近年來(lái)，淮北礦業(yè) 不少精煤用戶紛紛提出精煤降水要求。精煤降水歸根到底是煤炭企業(yè)滿足市場(chǎng)需 要，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，增加經(jīng)濟(jì)效益的一種需求。

精煤水分現(xiàn)狀分析

在目前的工藝條件下，淮北礦業(yè)各煉焦煤廠洗后精煤產(chǎn)品由重介精煤、粗精 煤、浮選精煤三部分構(gòu)成，受制于浮選精煤粒度組成及脫水設(shè)備性能，浮選精煤 水分遠(yuǎn)高于重介精煤、粗精煤水分（見(jiàn)表1）。同時(shí)，因入洗原煤中煤泥含量含量 高且易泥化，造成精煤中浮選精煤占比高達(dá)30%以上，甚至更高（見(jiàn)表2）,導(dǎo) 致精煤水分偏高。

表1：各部分精煤水分實(shí)際范圍及產(chǎn)量占比

name (of a thing)	重介精煤	粗精煤	浮選精煤
			臥式沉降離心機(jī)	filter press
水分Mt/%	4?6	10 ?14	20 ?24	25 ?28

表2:某一時(shí)期蘆嶺原煤、精煤粒度組成

粒級(jí)/mm	原煤		refined coal
	產(chǎn)率/%	灰分/%	產(chǎn)率/%	灰分/%
+13	22.92	73.51	5.12	7.47
13?6	10.84	52.20	8.85	8.30
6^3	13.25	39.60	11.67	8.48
3 ?0.5	29.10	32.87	31.03	8.65
-0.5	23.89	29.83	43.33	9.23
總計(jì)	100	44.45	100	8.79

浮選精煤壓濾機(jī)工藝改進(jìn)歷程

當(dāng)前國(guó)內(nèi)用于浮選精煤脫水的設(shè)備類型較少且設(shè)備脫水性能未有突破性進(jìn)展，選煤廠用戶選擇性較小。面對(duì)精煤降水的迫切需要，針對(duì)浮選精煤水分高的 問(wèn)題，淮北礦業(yè)從降低浮選精煤壓濾水分入手，聯(lián)合設(shè)備生產(chǎn)廠家在現(xiàn)有精煤壓 濾機(jī)的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行工藝改進(jìn)或試用新設(shè)備，此歷程可分為四個(gè)階段。

KZG型高效快速壓濾機(jī)

高效快速壓濾機(jī)，其是一種間歇性 操作的加壓過(guò)濾設(shè)備，適用于各種懸浮液的固液分離，適用范圍廣、分離效果良 好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠，主要應(yīng)用于冶金、洗煤等領(lǐng)域。它主要由 機(jī)架、過(guò)濾、液壓、卸料機(jī)構(gòu)、電氣控制五大部分組成。

高效快速壓濾機(jī)在淮北礦業(yè)淮北選煤廠、蘆嶺選煤廠使用較多，主 要過(guò)濾工序?yàn)椋簤壕o達(dá)到壓緊壓力上限入料進(jìn)料達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，停止進(jìn)料 空氣壓榨達(dá)到設(shè)定時(shí)間反吹風(fēng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間松開(kāi)，開(kāi)始自動(dòng)卸料。

KZG型高效快速壓濾機(jī)主要工藝特點(diǎn)：

入料方式為雙向中心入料，即從壓緊板、止推板入料口同時(shí)入料，過(guò) 濾壓力5?0.8MPa;

壓榨介質(zhì)為空氣，高壓空氣從隔膜板上邊角進(jìn)入濾腔，因高壓供風(fēng)系 統(tǒng)原因?qū)嶋H使用過(guò)程中壓榨壓濾為7MPa。

隔膜板與廂式板按交替順序放置，通過(guò)向隔膜板濾腔充氣后改變其腔 室的容積，使濾板變形，對(duì)濾餅進(jìn)行擠壓，進(jìn)一步降低濾餅含水率；

反吹風(fēng)從壓緊板入料口進(jìn)入。

存在問(wèn)題：現(xiàn)有工序?qū)赫ズ头创碉L(fēng)兩個(gè)環(huán)節(jié)分開(kāi)進(jìn)行，壓榨停止后隔膜板 變形恢復(fù)，與濾餅之間余量過(guò)大，沒(méi)有阻力，造成風(fēng)壓的泄漏，高壓風(fēng)不能穿透 濾餅孔隙，把水分置換出來(lái)，反吹風(fēng)降水效果不明顯。實(shí)際使用中，反吹風(fēng)時(shí)間 短，主要作用僅為將中心孔中殘余料漿吹回入料桶中。精煤壓濾水分長(zhǎng)期維持在 27%左右。

KZG型高效快速壓濾機(jī)改進(jìn)型

針對(duì)KZG型高效Rapid filter presses存在的問(wèn)題，淮北選煤廠在原有的基礎(chǔ)上對(duì)相 關(guān)工藝進(jìn)行了改進(jìn)。

一是入料方式的改變。由雙向入料改為從止推板入料口單向入料，兩端入料 造成中間壓力的互沖，延長(zhǎng)了入料時(shí)間。

二是吹風(fēng)方式的改變。由單側(cè)吹風(fēng)改為兩側(cè)吹風(fēng)，用管道將風(fēng)管與回料管聯(lián) 通，并增加控制閥，作為止推板側(cè)吹風(fēng)管，加上原壓緊板側(cè)的吹風(fēng)管，一共兩個(gè) 吹風(fēng)管。

三是過(guò)濾工序的改變。將原來(lái)的先壓榨后吹風(fēng)改為吹風(fēng)、壓榨同時(shí)進(jìn)行，兩 個(gè)工序合二為一。因?yàn)樵趬赫サ耐瑫r(shí)，吹風(fēng)進(jìn)行，防止了風(fēng)壓的快速泄露，通過(guò) 壓榨又改變了濾餅孔隙的排列格局，再一次把濾餅內(nèi)的水分置換出來(lái)。

工藝改進(jìn)后的主要過(guò)濾工序?yàn)椋簤壕o達(dá)到壓緊壓力上限入料進(jìn)料達(dá)到設(shè) 定時(shí)間后，停止進(jìn)料_次壓榨達(dá)到設(shè)定時(shí)間壓緊板側(cè)反吹風(fēng)達(dá)到設(shè)定時(shí) 間二次壓榨、兩側(cè)吹風(fēng)同時(shí)進(jìn)行達(dá)到設(shè)定時(shí)間松開(kāi)，開(kāi)始自動(dòng)卸料。

工藝改進(jìn)后，精煤壓濾機(jī)脫水效果有所改善，精煤壓濾水分降低約2個(gè)百分 點(diǎn)，維持在25%左右。

HMZG型角吹風(fēng)式壓濾機(jī)

蘆嶺選煤廠二次浮選精煤采用KZG型高效快速filter press脫水，因煤質(zhì)粒度原 因，二次浮選精煤水分約27%,且二次浮選精煤量占總精煤量的20%左右，造成 蘆嶺精煤水分長(zhǎng)期維持在14.0%左右。2015年引進(jìn)了角吹風(fēng)式壓濾機(jī)，其工作原理與KZG型高效快速壓濾機(jī)基 本相似。

HMZG型角吹風(fēng)式壓濾機(jī)主要工藝改進(jìn)及特點(diǎn)：

入料方式為雙向中心入料，即從壓緊板、止推板入料口同時(shí)入料，過(guò) 濾壓力 5~0.8MPa;

壓榨介質(zhì)改為清水，壓榨壓力OMPa,水從隔膜板側(cè)邊進(jìn)入濾腔，每 塊隔膜板通過(guò)膠管與壓榨水管連接，需單獨(dú)配置一臺(tái)水泵及水箱，壓榨結(jié)束水泵 停止后，壓榨水自流到水箱，水循環(huán)使用。

隔膜板變形擠壓降水原理與KZG型壓濾機(jī)相似，但其壓榨壓力能達(dá)到 OMPa,脫水效果更好。

在設(shè)備調(diào)試期間，濾液暗流管道改為了明流，濾液只能從廂式板兩側(cè) 水嘴流岀。

增加了角吹風(fēng)管道，高壓風(fēng)從濾板左上角進(jìn)入濾室，因隔膜板與廂式 板是交替放置的，在進(jìn)氣通道設(shè)計(jì)上，高壓風(fēng)只能從隔膜板進(jìn)入濾室，而不能從 廂式板進(jìn)入，這就形成了一條在濾室內(nèi)高壓風(fēng)從隔膜板側(cè)穿透中間濾餅到廂式板 側(cè)，從水嘴流出的吹風(fēng)線路。高壓風(fēng)穿透中間濾餅將水分帶出，脫水效果更好。

主要過(guò)濾工序?yàn)椋簤壕o達(dá)到壓緊壓力上限入料進(jìn)料達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，停 止進(jìn)料?水壓榨達(dá)到設(shè)定時(shí)間?壓榨、角吹風(fēng)同時(shí)進(jìn)行達(dá)到設(shè)定時(shí)間反吹風(fēng) 達(dá)到設(shè)定時(shí)間松幵，開(kāi)始自動(dòng)卸料。

HMZG型角吹風(fēng)式壓濾機(jī)幾經(jīng)參數(shù)調(diào)整，目前在蘆嶺選煤廠使用效果較好， 在同樣的煤質(zhì)情況下，水分比KZG型壓濾機(jī)降低約10個(gè)百分點(diǎn)，維持在17.5% 左右。而且脫水周期更短，比KZG型壓濾機(jī)縮短約5分鐘。

為進(jìn)一步降低精煤水分，蘆嶺選煤廠通過(guò)管路改造及更換隔膜板， 將原有的四臺(tái)KZG型高效快速壓濾機(jī)改造成HMZG型角吹風(fēng)式壓濾機(jī)，脫水效果同樣較好，但因?yàn)V餅厚度原因，改造后水分維持在20%左右。

HMZG型角入料式壓濾機(jī)

淮北選煤 廠對(duì)HMZG型角入料式壓濾機(jī)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，為首次運(yùn)用在煤炭脫水上。

HMZG型角入料式壓濾機(jī)主要工藝改進(jìn)及特點(diǎn)：

濾板取消了中心孔，降低了濾布安裝更換的難度，易于實(shí)現(xiàn)濾布快速 更換。

入料方式為單向邊角入料，即從止推板左上角入料口入料，通過(guò)箱式 板進(jìn)入慮室，過(guò)濾壓力0.5?8MPa,相比于中心孔入料，過(guò)濾壓力更集中。

壓榨方式、介質(zhì)及壓力與HMZG型角吹風(fēng)式壓濾機(jī)相似。

隔膜板變形擠壓降水原理與HMZG型角吹風(fēng)式壓濾機(jī)相似。

取消了濾板出水嘴，釆用暗流方式，在濾板左右下方分別設(shè)置濾液水 通道。

吹風(fēng)與濾液水共用一側(cè)管道，可通過(guò)閥門(mén)切換，起到吹風(fēng)或排濾液水 作用，吹風(fēng)降水原理與HMZG型角吹風(fēng)式壓濾機(jī)相似。

采用新型潑膠濾布，形成相對(duì)密閉的過(guò)濾室，減少了壓榨能量的損耗， 提高了過(guò)濾效果。

反吹風(fēng)管道與入料管道在壓緊板側(cè)通過(guò)管道相連，中間有閥門(mén)控制， 反吹風(fēng)作用與其他壓濾機(jī)一樣，僅為將入料管道中殘余料漿吹回入料桶中。

主要過(guò)濾工序?yàn)椋簤壕o達(dá)到壓緊壓力上限入料進(jìn)料達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，停 止進(jìn)料反吹風(fēng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間水壓榨達(dá)到設(shè)定時(shí)間吹風(fēng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間 二次反吹風(fēng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間松開(kāi)，開(kāi)始自動(dòng)卸料。

目前HMZG型角入料式壓濾機(jī)試驗(yàn)機(jī)己在淮北選煤廠正常使用，脫水效果 好，水分大幅降低，維持在15%左右。水分降低后，濾餅易碎，經(jīng)過(guò)自由下落及 刮板機(jī)擠壓，濾餅松散程度好，更利于產(chǎn)品均質(zhì)，可以減少煤泥破碎環(huán)節(jié)。

總結(jié)及后期展望

通過(guò)不斷的工藝改進(jìn)，取得了較好的效果，浮選精煤壓濾水分不斷降低,脫水工藝處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。其中蘆嶺選煤廠精煤水分由以前的14.0%降 為現(xiàn)在的11.5%,效果十分明顯。在生產(chǎn)過(guò)程中吹風(fēng)壓力及時(shí)間對(duì)壓濾機(jī)脫水效 果影響大，為保證吹風(fēng)壓力及時(shí)間，需配置相應(yīng)的高壓供風(fēng)系統(tǒng)，淮北選煤廠、 蘆嶺選煤廠吹風(fēng)壓濾保持在0.6MPa左右，入料、吹風(fēng)、壓榨等時(shí)間都可根據(jù)實(shí) 際情況進(jìn)行設(shè)定。

表3：不同類型精煤壓濾機(jī)的濾餅水分

類型	KZG型	KZG改進(jìn) 型	HMZG 型 角吹風(fēng)式	KZG型改造成 HMZG型角吹風(fēng) 式	HMZG 型 角入料式
使用地點(diǎn)	淮北選煤廠 蘆嶺選煤廠	淮北選煤 廠	蘆嶺選煤廠	蘆嶺選煤廠	淮北選煤廠
水分MJ%	27左右	25左右	17.5左右	20左右	15左右

HMZG型角入料式壓濾機(jī)產(chǎn)品水分低，相對(duì)于加壓過(guò)濾機(jī)、臥式沉降離心機(jī) 設(shè)備可靠性高，具有較好的推廣前景。

淮北選煤廠、蘆嶺選煤廠一次浮選精煤用臥式沉降離心機(jī)脫水，水分偏高， 筆者認(rèn)為在保證浮選工藝效果的情況下，可以通過(guò)浮選工藝的改造，棄用臥式沉 降離心機(jī)，即一次浮選三、四室精礦去二次浮選，將一次浮選一、二室及二次浮 選精煤全部用壓濾機(jī)脫水回收，但脫水效果還將進(jìn)一步驗(yàn)證。

隨著國(guó)家環(huán)保政策要求越來(lái)越嚴(yán)格，選煤廠煤泥的堆放、運(yùn)輸?shù)扔绊懎h(huán)保的 問(wèn)題日益突出，煤泥減量化或無(wú)煤泥化生產(chǎn)將是未來(lái)選煤廠工藝發(fā)展趨勢(shì)。將 HMZG型角入料式壓濾機(jī)應(yīng)用于動(dòng)力煤廠煤泥的脫水回收,其濾餅松散程度好， 易于產(chǎn)品均質(zhì)，再將低水分的煤泥摻入洗混煤中，作為最終產(chǎn)品銷售，即可實(shí)現(xiàn) 無(wú)煤泥化生產(chǎn)的目的，但其經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可行性有待驗(yàn)證。