加压过滤机在选煤厂煤泥水过滤中的应用

加压过滤机在选煤厂煤泥水过滤中的应用

目前，大部分煤炭洗脱液和方法都采用水作为洗脱液。而随着机械化采煤量的增加,入洗原煤中的粉煤量急剧增加。1座小时入洗量1000t的选煤厂,每小时要产生数千立方米的煤泥水。煤泥水的处理对选煤厂来说是一个重要的系统工程。各选煤厂由于入洗原煤的性质不同,对产品的要求不同,所采用的工艺流程和设备及管理方法也不同,因而各选煤厂煤泥水体系的性质也不尽相同,主要表现在流量、浓度、粒度、密度、硬度等方面。由于诸多因素的影响,使得选煤厂煤泥水处理系统成为全厂最复杂、管理最困难的部分,而这一部分的完善程度、管理水平及效果好坏,又对其他环节产生很大影响。尤其对于新设计的大型模块式选煤厂,煤泥水的处理将直接关系到整个选煤系统的正常运行。煤泥水处理系统的关键是脱水设备的选用。大多数选煤厂在设计、建设中,多采用技术先进、自动化程度高、运行可靠、维护量少的设备。为提高末精煤回收率,进入浓缩机的煤泥水中煤泥颗粒愈来愈细,粒度上限降到了0.2mm,甚至0.1mm,同时煤泥的灰分增高,粘度增大,对煤泥水的过滤造成极大困难。另外,大多数选煤厂改变了将煤泥就地廉价销售的做法,而是要求过滤后的煤泥滤饼呈散状,均匀地掺入产品中作为商品煤销售。因此,要求煤泥水过滤设备必须达到生产能力大、产品水分低、滤饼分散性好、能耗低、自动化程度高等指标。加压过滤机的应用,充分满足了选煤厂的复杂要求。十几年来,国产加压过滤机在用户使用的基础上,不断改进和发展,其技术已达到国际先进水平。神华集团、平朔公司及其他矿业公司和煤矿,在选用煤泥水过滤设备时,都优先选用加压过滤机,并且取得了良好的经济效益和社会效益。但是,由于不同矿区、不同煤种以及不同的选煤工艺,造成煤泥水中煤泥性质差别较大,使用加压过滤机的过滤效果也不相同。对于煤泥粒度组成均匀、灰分较低、泥化程度低的煤泥,其过滤效果比较理想。而对于煤泥粒度较细、灰分高、泥化程度严重的煤泥,则具有一定的难度。但通过对煤泥水系统以及加压过滤机进行具有针对性的工艺技术改进后,仍可获得较理想的处理效果,满足不同选煤厂对煤泥水过滤的各种要求。1加压过滤机适用于不同选择的煤矿制造商1.1煤泥过滤工艺的改进某选煤厂属于块煤跳汰选煤厂,+50mm的块煤由跳汰机分选,-50mm的末煤直接销售。该矿煤种为褐煤,在洗选过程中煤泥极易泥化,而且系统产生的煤泥粒度细,灰分高,-200目含量在97%以上,灰分在60%～70%,极大地增加了煤泥水处理难度。其入料粒度组成见表1。该厂原用两台40m2的带式压滤机处理煤泥水。由于带式压滤机的结构特点,在挤压脱水过程中,大量煤浆从滤带两侧挤出进入滤液,而且生产能力低,只有3～4t/h,滤饼水分40%以上,无法满足选煤厂将煤泥直接掺入末原煤中销售的要求,需要晾干后掺入,冬天易发生冻结。2002年,该厂新增1台60m2加压过滤机,调试过程中也出现了生产能力低、滤饼水分偏高的问题。针对这一问题,选煤厂进行了专题研究。分析发现过滤困难的原因主要是煤泥中含有有机质腐植酸,该物质在滤布表面形成较薄的滤饼后堵塞滤布,使滤布透气性极差,从而影响过滤作业继续进行。为此,该厂采取在煤泥水中添加Ca(OH)2溶液,使其与煤泥中的腐植酸反应生成无机的腐植酸钙,改善煤泥的过滤性后,再添加凝聚剂和絮凝剂。经过工艺改进,设备达到了合同要求的20t/h生产能力,滤饼全水分降到了35%以下,并呈散状排出,实现了煤泥直接均匀掺入原煤中的目的。1.2压滤机过滤系统某厂为设计处理原煤能力1000万t/a的矿井型选煤厂,选煤工艺为块煤重介质排矸,末煤全重介洗选。该厂自动化程度高,煤泥经脱水后直接掺入精煤销售,因此要求过滤后的煤泥水分低,滤饼分散。该厂选用了3台山东莱芜煤矿机械厂生产的120m2加压过滤机用作煤泥脱水设备。试运转中发现,当按所要求的气配比配置压风机时,加压仓压力难以提高,最高压力约为200kPa,虽然生产能力较高,满足了设计要求,但滤饼水分高,达40%,无法均匀掺入产品,同时影响产品发热量。分析发现过滤过程中设备耗风量过大,按传统气配比1∶1配置压风机难以满足要求,增大供风量后效果仍然较差。通过对滤饼的局部进行放大分析,发现滤饼在进入滤盘的干燥区后,出现了严重的龟裂现象。这是由于煤泥的粒度细(见表2)、灰分较低(20%左右),煤中页岩泥化严重,使得煤泥在进一步脱水时发生收缩而产生裂纹。压缩空气从滤饼的裂纹中泄漏而未穿透滤饼,造成耗风量增大,加压仓压力难以提高,较低的压力无法穿透滤饼将水分带出,从而使滤饼水分偏高。根据压滤机过滤机理,该厂通过减小过滤介质的孔径来降低空气通透性,从而降低耗风量,将原来配套的140目单丝滤布更换为325目的单丝滤布。事实证明,该方案获得了成功。在120m2的加压过滤机配备3台40m3空气压缩机的条件下,仓压可达到400kPa,滤饼外在水分降至20%以下,生产能力提高了20%,满足了用户的使用要求。1.3煤泥水有较细的颗粒,但滤饼水分有很高的固某选煤厂为设计生产能力800万t/a的矿井型选煤厂,选煤工艺为块煤动筛跳汰排矸,末煤全重介洗选,原煤灰分在40%～50%。煤泥水处理设备包括1台浓缩机和2台96m2的加压过滤机,煤泥经脱水后直接掺入精煤销售。为了满足生产需要,2台加压过滤机的处理能力必须达到78t/h,而且滤饼水分要低。试运转中发现,在仓压400kPa的条件下,滤饼水分在35%以上,单台设备的生产能力只有10～20t/h。这是由于煤泥的粒度极细(见表3)、灰分较高,煤中页岩泥化严重,形成的滤饼基本不透气,造成滤饼难以进一步增厚,压缩空气难以穿透滤饼带走水分。经分析发现,虽然该厂向煤泥浓缩机入料中添加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺来加速煤泥水的浓缩和澄清,但加药量较少;同时浓缩机底流通过底流泵向加压过滤机输送入料的过程中,由于渣浆泵的高速旋转对底流絮团造成一定破坏,从而使煤泥水过滤困难。基于这种情况,该厂采取了浓缩机底流二次加药,对煤泥水进行强化絮凝的方案。在加压过滤机入料桶中再次添加聚丙烯酰胺絮凝剂,以使细煤泥颗粒重新絮凝,利于过滤。经过工艺改进,在仓压400kPa的条件下,滤饼全水分降至23%以下,生产能力提高到了40t/(h·台),滤饼呈散状,满足了用户的使用要求。1.4试验分析和结果某选煤厂浮选精煤原用真空过滤机脱水,由于选煤厂生产能力扩大,同时真空过滤机生产的滤饼水分偏高,影响整个精煤的水分指标。为此,该选煤厂安装了1台96m2的加压过滤机作为浮选精煤的脱水设备。起初设备运行效果良好,滤饼水分在18%以下,生产能力70t/h。后来选煤厂将露天堆放近1a的原煤送入了选煤系统,结果用加压过滤机对浮选精煤脱水时,出现了滤饼薄、生产能力只有10～15t/h的现象,影响了选煤厂的正常运行。经过试验分析,发现该厂浮选精煤中含有部分高灰细泥,这部分高灰细泥在滤布表面形成一层薄膜堵塞了滤布,影响了滤饼的进一步形成。高灰细泥主要来源于露天堆放近1a的原煤,经过风化后煤中矸石遇水泥化,浮选时进入到浮选精煤中,造成浮选精煤过滤困难。经过试验研究,采取在浮选精煤中加入有机复合阳离子絮凝剂的办法。这种絮凝剂对浮选精煤中的高灰细泥有较好的絮凝作用,而且用量少,每吨浮选精煤只需要加入30～50g即明显改善过滤效果。经过工艺改进,加压过滤机的生产能力又提高到了70t/h,滤饼呈散状,满足了用户的使用要求。由此看来,对于不同工艺的选煤厂,不同性质的煤泥水,只要对局部工艺进行适当的改进,加压过滤机完全可以作为首选的煤泥水过滤设备,而且能够满足用户生产能力大、滤饼