煤泥压滤脱水的现状及动态.pdf
第 5期 2 0 0 6年 1 0月 选 煤 技 术 COAL PREP ARATI ON TECHNOL OGY No . 5 Oc t . 2 0o 6 文章编号 1 0 0 1 3 5 7 l 2 0 0 6 0 50 0 6 9 0 4 煤 泥压滤脱 水 的现状及 动态 李佰 云 ‘ . ‘ 煤炭科学研究总院 唐山分院。河北 唐山0 6 3 0 1 2 f 摘要 介绍 了国内外部分粉煤脱水设备的特点及应用情况,提 出了我 国在煤泥水 处理领域应确立 的发 展 方向及 目标 。 关键 词 煤 泥 ;压 滤脱 水 ;发展 方向 中图 分类 号 T D 9 4 6 . 2 . 2 文献标 识 码 B 我国的煤炭大多采用湿法分选 ,产品的脱水就 成为选煤生产中的一个重要环节。起初 ,浮选精煤 脱水设备大多采用盘式真空过滤机。随着 国家对环 保方面的要求 日益严格和矿产资源尤其是煤炭储量 的日益减少和开采条件 的变化 ,为提高产 品质量、 节约用水 、降低能耗 ,充分保证产品的质量 ,使得 更多的洗选企业在脱水方面加大了投入 ,使我 国的 脱水工艺和配套设备技术不断提高 ,此外 ,国外先 进技术设备的引进 ,使我国在细煤泥脱水方面形成 了脱水技术设备 的多元化。1 9 9 6年煤 炭科学研究 总院唐山分院研制出煤炭系统第一台加压过滤机之 后 ,受到选煤界的认可。用它替代真空过滤机 ,具 有 占地 少、投 资 低 、产 率 高 的特 点 ,能 耗 下 降 5 0 %以上 , 可使精煤水分降低 1 0~1 5个百分点 ,滤 收稿 日期 2 0 0 5 0 81 2 作者简介 李佰 云 1 9 7 0一 ,男 ,河北省 丰宁人 ,高级 工程 师 , 1 9 9 4年 毕业于中国矿业 大学机械 设计 及制 造专业 。现任煤 科总 院 唐山分院压滤与脱水研究室主任。电话 O 3 1 5 7 7 5 9 4 2 1 0 。 压过滤机处理浮选精煤具有过滤压差大、滤饼水分 低 1 8 % ~2 0 % 、处理量大的特点 ,已经得 到许 多选煤厂设计者和使用者的青睐。但是 ,圆盘真空 过滤机所具有的投资省、结构简单 、管理方便 的特 点则是加压过滤机所不具备的。使用者应当根据本 厂具体的过滤人料性质、对产品质量要求 、人员技 术素质及投资规模加以分析 ,进行必要的技术经济 比较,作 出合理的选择。 - 液固体含量低 ,而且还可提高精煤热值 ,降低运输 费,减少环境污染。在寒冷地 区减少冻结带来的麻 烦 ,给炼焦创造 了 良好 的条 件,因而得到 了推广。 近年来 ,国内外在粉煤脱水方面都有不同程度的发 展 。 1 煤 泥脱 水现状 煤泥脱水已成为煤炭洗选的难点 ,且吸引了世 界上主要产煤国家进行大量的研究与开发工作 。常 规上 ,泡沫浮选精煤脱水是利用真空过滤机进行 , 可以用滚筒式或圆盘式真空过滤机。近年来 ,在精 煤脱水方面 ,已出现各种新设备在不同国家应用。 1 . 1 水平带式真空过滤机 1 9 9 5年 。煤炭科 学研究 总院唐 山分 院研制 了 第一 台用 于浮选精煤脱 水 的水 平带式 过滤机 图 1 。工业 试验表 明 ,它具 有脱 水效 果好、单位 面 积处理量大、卸饼率高、滤布冲洗干净 、便 于操作 和维 护 等 特 点。 在 英 国, 由代 尔 科 有 限 公 司 的陶瓷圆盘真空过滤机、水平带式真空过滤机 、热 气加压过滤机等。在今天不同行业各种过滤技术迅 猛发展的条件下 ,选煤用过滤技术也必将从 中获得 启示和进一步的发展。 参考文 献 [ 1 ] 罗蓓 .我 国选 矿过 滤技术 的进 展 [ J ].金属 矿 山 , 2 0 0 0。 1 . [ 2 ] 5 结论 [ 3 ] 真空过滤技术尽管受到来 自加压过滤的挑 战, r ] 但是作为一种成熟 的过滤技术仍将不 断发展进 步, 加压过滤技术研究的投入及其研究成果也将会给真 『 5 ] 空过滤技术 的发展提供借鉴 。真空过滤技术 自身也 以不同的方式应用于不同行业 。例如采用毛细现象 赵昱 东 .高 效 真 空 过 滤 机 技 术 进 展 及 应 用 效 果 [ J ]. 矿业快报 ,2 0 0 5 ,1 0 1 0 . 闫志成 . G P系列盘式 真空 过滤机特点及 应用[ J ]. 煤矿设计 ,2 0 0 0 , 3 . 徐新 阳,姜立新 ,等 .圆盘真 空过 滤机 的改造 与实 践 [ J ].过滤与分离 ,2 0 0 2 ,1 2 2 . 张跃首 .圆盘真空 过滤 机改 造之实践 [ J ].煤质技 术 ,2 0 0 3 , 5 . 69 维普资讯 第 5期 选 煤 技 术 2 0 0 6年 1 O月 2 5日 D e l k o r L t d 和多尔奥利弗公司生产的平带过滤机 也用在精煤脱水 ,效果非常理想。 图 1 水平带式真 空过滤机 带式真空过滤机是一种 自动化程度高的新 型过 滤设备,该机以滤布为过滤介质,滤布与橡胶带 同 时运动,物料水平分布于过滤介质上 ,充分利用料 浆重力及真空吸力实现固液分离。物料从人料、真 空脱水 、卸料到滤布清洗连续同步进行 ,脱水能力 大、过滤效果好 ,可适用于多种细物料 的固液分离 作业 ,广泛应用于柠檬酸、磷酸、精细化工、染色、 选矿、冶金、造纸、食品、制药、环保等领域。 布清洗均为连续 自动化 ,提高了生产效率 ,降低 了 运行成本 ,极大减轻了工人劳动强度 ,改善 了工作 环境 。 2 过滤 速度快。物料通过沉 淀区,大颗粒 在底层 ,小颗粒在上层,滤饼结构合理 ,滤液通过 阻力小 ,可进行薄层快速过滤。 3 过滤工艺 灵活。滤 饼厚度 、真空度、滤 布速度任意调整 ,以达到最佳过滤效果。 该机的工作原理是 滤布附合在橡胶带上 ,橡 胶带附合在真空槽上 ,固液混合物料经进料斗在滤 布上均匀分布 ,真空集液罐连通真空槽 ,滤布与橡 胶带之间形成真空 ,同时滤布与橡胶带在头轮的带 动下在真空槽上同步前进 ,固液混合料液在真空的 作用下,料液经真空槽抽至集液罐 内,料渣经过头 轮卸下,滤布与橡胶带分开 ,滤布经过清洗后,又 与橡胶带重合进入真空槽 区,滤布与橡胶带像履带 一 样重复工作 。 该机的特点是 其技术规格如表 1 所示。其产品水分比圆盘其 1 自动化程 度高。人料 、过滤 、卸饼 、滤 空过滤机低 3~ 5个百分点 ,滤液浓度为 l O g / L 。 表 1 D U M型 系列水平胶带式真 空过滤 机技术参数 1 . 2带式压滤 机 带式压滤机 图 2 与通常的加压过滤脱水设 备相 比,其最大特点是具有重力脱水 区。人料先进 入重力脱水区,借助重力脱除游离水分 ,然后经加 压脱水区,从流动性强的泥浆中脱除水分 ,最后再 进行挤压脱水 。从重力脱水转向加压脱水时要经过 引入部分 ,该部分为变滤室楔形区,泥浆在楔形区 内承受均匀的外加压力 。加压脱水和挤压脱水 的过 程既是强制 ,又是连续的。该设备是多段脱水 区设 计 ,脱水效 率高 ,滤饼 含水率低 ;滤带 张紧力 可 调 ,跑偏 自动校正 ;滤带 自动清洗 ,洗涤效果好 , 洗涤水用量少 ;安装方便,运行成本低 ,机器连续 运转 ,转速低 ,噪声小 ,驱动 功率 小 ,处 理能力 大,节能高效 ,操作 方便 ,保 养简单 ,可靠性高 , 安全性 好 。 7 0 图 2带 式 压 滤 机 国外部分厂家采用带式真空挤压机。该压滤机 结合了带式压滤机的特点 ,采用真空预先脱水 ,大 大提高了脱水效 率。真空脱 水 区可对 物料 连续洗 涤 。模块式设计 ,机型可灵活组装。 英 国斯韦达拉公司、帕纳比基克斯公司和奥格 登集团生产的带式压 滤机 已应 用于煤泥脱水 图 3 。 维普资讯 第 5期 李佰 云煤 泥压滤脱水的现状及动 态 2 0 0 6年 1 0月 2 5日 1 . 3 压 滤机 压滤机是利用滤板作为过滤介质的骨架 ,利用 过滤介质 滤布 两面 的压力差 作为动力 ,使液 体强制通过过滤介质 ,固体颗粒被截留在介质上的 过程。压滤机脱水方法 因采用正压过滤 ,其过滤强 度高、滤饼水分低 、滤液 质量好 固体含 量低 , 因此 ,该 方法已广泛应用于石油、化工 、煤炭 、冶 金、制糖、食品等行业进行固液分离或污泥 水 处理。在选煤厂 ,无论是浮选精煤 ,还是浮选尾煤 或是其他细煤泥 ,压滤方法是最为有效 的回收方法 国内外的压 滤机 主要有 三种结 构形式 侧梁 式 、悬 吊式和 立式 。 1 . 3 . 1 侧梁式压滤机 侧梁式压滤机 由以下部分构成 图 4 1 机架部 分。机架部 分包括止推 板、压 紧 板、油缸座、侧梁 、拉板系统及附件。机架部分是 机器的基础 ,用以支撑过滤系统 ,过滤 时保证滤板 之间的密封。拉板系统由拉板传动机构、拉板小车 等组成。通过传动机构带动拉板小车往复运动 ,将 滤板逐一拉开。 图 4侧 梁 式 压 滤 机 2 过滤 系统 是 由以一定 次序排列在 主梁上 的滤板和安装在滤板上的滤布组成 。滤布之间形成 一 个个 的过 滤单 元 。 3 液压系统。液 压系统 是驱动压 紧滤板 和 松开滤板的动力装置 ,配置双级泵及各种控制 阀, 可通过计算机 自动控制或手控箱手动控制操作 。当 压紧滤板时 ,电机驱动双级泵 向油缸后腔供油 ,活 塞杆前移 ,压紧滤板 ;当油缸油压上升到压力变送 器的上限值时,压力变送器给计算机信号 ,计算机 控制电机断电,压滤机进入 自动保压状态 ;当油压 降至压力变送器的下限值时 ,压力变送器给计算机 信号 ,计算机控制电机得电 ,双级泵重新启动 ,继 续 向油缸内补充压力 ,保证过滤所需工作压力 ;回 程 时 ,换 向 阀和 电机 得 电 ,电机 驱动 双级 泵 向油 缸 前腔供油 ,活塞杆带动压紧板 回程,滤板松开 ;当 回程到底时,压紧板使接近开关吸合 ,计算机接到 信号后 ,控 制 电机 、换 向阀断 电,使 回程 自动停 止 。 4 自控系统 。 自控系统一般 由西 门子 P L C 、 工控机及其他 自控元件组成。本系统采用可编程控 制器与高可靠性的工业计算机组合形成功能强大的 控制系统。 自控系统根据工艺要求设定的程序 ,自 动完成对各种开关量和模拟量的处理 ,输 出信号完 成对蝶阀、调节阀、电磁阀 、进料泵等执行机构的 控制 ,完成工艺过程。 图 5悬 吊式 压 滤 机 1 . 3 . 2悬 吊式压 滤机 该型式压滤机 图 5 滤板 吊挂在 上方 的主 梁 ,滤板可在上面行走 ,滤板可实现一次性或分步 拉开 ,缩短了辅助作业 时间。可采用滤布旋转强制 性卸料方式,彻底解决 了选煤厂压滤车间人工辅助 卸饼的问题 ,卸饼率为 1 0 0 % ,实现了压 滤作业 自 动化 。滤布旋转复位洗涤系统 ,洗涤速度快 ,提高 了滤布过 滤再 生性 能。采用 电脑逻 辑程序 控制 系 统,实现 了主机和工艺系统 中的辅助设备以及各种 气、水 、浆切换阀的群控 ,使压滤作业全过程实现 了自动化。滤液的排 出采用 明、暗流两种方式 ,能 适应各种行业对压滤机的不 同要求 。该机的技术参 数见 表 2 。 1 . 3 . 3 立 式 压滤 机 该型式压滤机 图 6 主要是以拉罗克斯公司 生产的产品为代表。压滤机全 自动操作 ,工作过滤 程序可以通过触摸屏进行修改。卸饼 、滤布清洗和 其他 自动化功 能为程序 自动控 制。板框系统 打开 后 ,滤饼由滤布移 出滤腔 。同时 ,安装在压滤机里 的洗涤装置冲洗滤布的两面 ,以确保过滤效果前后 一 致 ,不需 添加任何 装置。通过滤 布旋转 进行 卸 71 维普资讯 第 5期 选 煤 技 术 2 0 0 6年 l O月 2 5日 料 ,使滤饼脱落率为 1 0 0 %,保证了设备运转可靠 性 。压滤机处理后 的滤饼固体含量 高达 9 4 %,且 滤饼容易排卸,节省运输费用。滤液 中悬浮固体含 量低 ,过滤面积从 1 . 6 m 到 1 4 4 m ,小时生产能力 为 0 . 1~1 5 0 t 干 料。各工艺 指标优 于其他过 滤设 备。 表 2 悬 吊式 压滤机技术参数 图 6立 式 压 滤 机 2 脱水技术与设备的发展 脱水技术的发展必须结合实际生产条件以及相 关产业发展进步 ,不断探索新的脱水工艺,发展新 型脱水设备 。 对于很难过滤的悬浮液,必须进行预处理 ,才 会提高过滤效率 ,如改变液体的特性 ,降低液体的 黏度。对于黏性液体 ,提高温度能使其黏度产生较 大变化,用低温废热给悬浮液升温 ,过滤速度会明 显提高。液体的表面张力受温度的影响,更容易受 表面活性剂的影响。有效合理选择表面活性剂,降 低液体的表面张力 ,可提高脱水效率 ,改变细粒物 料 的表面疏 水性 。试 验表 明 ,超声 波辐 射和 电离辐 射的作用有助于细物料的脱水。国外一些试验结果 表明,蒸汽过滤可将煤饼水分降低 6~ 7个百分点 。 蒸汽过滤 的作用主要是 升高温度 ,减小水 的粘滞 力,有利于固液分离过程。值得注意的是 ,蒸汽压 7 2 强增大 ,有可能加大粘滞力,不利于脱水。 对 于脱水设备的今后发展 ,必须服务于我国经 济技术发展需要 ,尤其在煤炭行业 中,由于人们要 求工作环境不断改善,劳动强度进一步降低 ,因此 在未来 的脱水设备研发中,要求 1 开发简易高性能的脱水设备。 2 开发高效率的脱水设 备,实现煤 泥脱 水 技术的多元化。 3 模块化整体浓缩脱 水设备 的开发 ,降低 煤泥脱水投资及运行成本 。 4 优化脱水设备结 构,提高脱 水设 备的可 靠性。 5 研发大型高效 自动化程度高的过滤设备。 3 结语 在我国不断提出保护环境 、合理利用资源 、实 现可持续发展的现实情况下 ,煤泥水处理方面的任 务更加艰 巨。一方面 ,我国的设备及技术水平与发 达国家相 比还有一定的差距 ,因此 ,要结合我国的 实际情况发展粉煤 的分选脱水技术设备。另外 ,由 于我国的煤种繁多 ,地域广阔,各地的情况不一 , 应因地制宜地开发新设 备,使其具 有广泛 的应用 性 ,使我国在这一领域达到国际先进水平。 在煤炭行业 ,发展重点是开发大型隔膜压榨箱 式压滤机 ,提高产 品的质量 和技术水平。根据到 2 0 2 0年基础产业 的发展趋 势和市场预测 ,大型隔 膜压榨箱式压滤机将是未来几年的发展重点之一 。 维普资讯