压滤脱水

压滤脱水（共6篇）

压滤脱水 篇1

1 概述

目前我国铁矿选矿行业中已经形成的共识是尾矿必须干排, 而要干排就必须先压滤或脱水后才能进行。现行的应用于尾矿干排的设备主要有厢式压滤机、陶瓷过滤机和深锥浓缩机等。严格来讲, 深锥浓缩算是湿排, 主要是其滤饼水分难以控制, 不能确保干排, 而且其投资大、占地大、维护成本高, 因此使用的地方不多。而压滤机和陶瓷过滤机均因为处理量不足, 未得到广泛应用。往往一个矿山需要采用10台以上甚至几十台压滤机才能完成尾矿压滤任务。

在铁精矿脱水方面, 主要取决于其选矿工艺和磨矿粒度, 磨矿粒度特别细, 当-0.045mm超过85%以上时, 传统的圆盘真空过滤机、陶瓷过滤机、筒式过滤机等都无法实现脱水, 尤其是再采用浮选工艺的话, 这些设备更是无法发挥作用。因此, 铁矿选矿行业逐渐采用大型的快速压滤机来解决尾矿和精矿的脱水问题。以KM系列快速压滤机为例, 它从原理上彻底颠覆了普通厢式压滤机, 处理量是普通厢式压滤机的2~4倍, 彻底改变了普通厢式压滤机故障多、运行成本高、自动化程度低、经常性跑冒滴漏等落后面貌。

但由于国内滤板行业的限制, 快速压滤机一般小于500m2, 产能在60~120t/h, 与需要每天几千吨甚至上万吨处理量的需求相比, 仍然显得不足。北京中水长固液分离技术有限公司生产的KM-2500系列快速压滤机, 该机旨在提高快速压滤机的处理能力, 采用2500mm超大尺寸矿业专用滤板, 过滤面积可达1000m2, 尾矿处理量达150~200t/h, 这样就可以减少设备用量, 适应大型选厂和尾矿库的需求, 同时也为我国选矿行业践行节能减排事业提供了实实在在、可靠的设备保障。

2 KM-2500系列快速压滤机的技术突破

KM-2500系列快速压滤机克服了目前国内快速压滤机过滤面积小、滤板尺寸小的设计难题, 以快速压滤机“大板短配置”的设计理念, 并结合现代控制系统对压滤系统的全自动运行方案进行革命性升级, 真正达到了无人职守、数据自行监测并调整、全过程自动运行, 单位产能的运行成本、能耗和可靠性, 相比其他过滤脱水设备具有极大的优势。

2.1 综合产能大

单台设备过滤面积600~1000m2, 采用2500mm×2500mm型滤板, 单板过滤面积达到10m2, 在快速压滤机的设计思路上有新的突破, 小时处理量视尾矿具体性质而定, 以铁尾矿为例, 一般可达50~120t/h。

2.2 采用2500mm×2500mm型超大型矿业专用滤板

为了适应各种矿物条件下、各种选矿工艺中不同精矿及尾矿的特性, 北京中水长固液分离技术有限公司从全国各地采集了多种不同地区不同类型的尾矿及精矿样品进行过滤性能试验, 并对滤板的设计进行改进和创新, 最终归纳总结了十几种精矿及尾矿过滤专用滤板, 在此基础上, 利用德国连恩舍技术优势, KM型快速压滤机制作了目前世界上最大的矿业专用滤板———2500mm×2500mm型滤板。该滤板针对金属矿颗粒坚硬、磨蚀性强, 对排液面和排水孔进行了耐磨蚀加固, 保证在过滤和穿流吹饼时不致使排液面和排水孔破损, 减少滤板损坏率, 保证了滤板的使用寿命。

2.3 水分脱除手段更娴熟

1) 采用矿业专用滤板, 滤液排出速度更快 (~3min) ;

2) 采用高压力水压榨 (1.6MPa) 式隔膜滤板, 滤饼水分低, 滤饼二次脱水快;

3) 并且采用高压干燥空气进行强力穿流吹饼, 完全穿流而非中心孔半穿流, 因此可在尽可能节省气源的基础上使滤饼中残余水分快速脱除。

2.4 采用多油缸的同步快速均匀压紧及开启技术, 保证了滤板组可靠并压紧

在使用2000mm×2000mm型滤板时, 采用了五缸同步压紧技术, 使用2500mm×2500mm型滤板后, 采用八缸同步自适应压紧, 确保滤板四周密封的压紧力均匀, 解决了大规格滤板的变形难题, 提高滤板的寿命。

2.5 滤板分组拉开, 自动卸料

分组拉开机构的液压桥式制动保证了滤板到位准确, 自动运行有可靠的保障;由于分组快速拉开的间距较大, 且滤饼的自重很大, 加上滤板拉开过程中的偏转力矩设计, 使得滤饼的卸除干净、完全自动化。即使有部分残余仍不影响下次压紧入料, 不会造成喷料等现象。

2.6 为金属矿山特殊研制的滤布, 适应性强, 使用周期长

根据金属矿山粒度坚硬、磨蚀性能强的特点, 专门研制了不同于煤矿和化工行业的专用滤布, 既保证了滤布使用寿命 (至少1个月, 约3000个循环) , 又解决了滤布更换人工劳动强度大的问题。

2.7 安全、整洁的运行环境

KM-2500系列快速压滤机进行了更加人性化的设计, 充分考虑到了操作者及管理者的操作习惯以及外界环境的安全整洁等问题。在自身工艺与上下游系统配合、液压、电气、压榨、人身保护等各个方面作出了详尽的设计, 由于产能大, 减少了压滤机的配置台数, 减少了操作工人数量, 有利于现场环境的维护。

3 快速压滤机工艺流程

3.1 入料过滤阶段

利用泵压将料浆送入由隔膜板和厢式板组成的各个密封滤室内, 利用泵压提供的过滤动力使滤液通过过滤介质排出, 完成液固两相分离, 直至物料充满滤室。该阶段采用变频入料的方式, 从2~6各端口快速均匀入料, 保证入料前期物料填充均匀、后期过滤脱水彻底, 以最低能耗的方式最大限度的利用了入料泵的填充及过滤作用, 并且极大的避免了腔室中偏压的产生, 保护了滤板。

3.2 反吹中心孔料浆

压缩空气通入入料管道进行反吹, 使中心孔残余的高水份浆料等返回搅拌桶。

3.3 压榨脱水阶段

在入料过滤阶段结束后, 采用1.6MPa的高压水推动隔膜板的隔膜鼓起, 对滤饼产生两维方向的压缩, 破坏颗粒间形成的“拱桥”结构, 使滤饼进一步压密, 将残留在颗粒间隙的滤液挤出。

3.4 穿流吹风阶段

在压榨脱水阶段的同时, 干燥的压缩空气进入腔室中吹透滤饼, 置换出滤饼中的自由间隙水和毛细水, 使滤饼进一步脱水。

3.5 二次反吹阶段

穿流吹风阶段结束后, 压缩空气通入入料管道进行反吹, 使中心孔残余的高水份浆料等返回搅拌桶。

3.6 分组拉开阶段

反吹阶段结束后, 液压系统将滤板快速分组拉开, 卸料结束后自动将滤板再次快速合拢, 完成整个工作循环, 进入下一工作循环。

4 现场应用情况

4.1 处理效果 (产能+水分) 优势

KM-2500系列快速压滤机自在选矿厂应用以来一直得到选矿行业的关注, 以某铁矿厂为例。该矿设计产能为200万t/a铁精矿。现在为一期运行, 年产100万t, 日需处理尾矿2000t。由于铁矿本身的特殊性, 为三段磨矿, 粒度较细, -325目占85%以上。因此, 自从投产以来, 铁精矿和铁尾矿的过滤环节一直是个问题, 精矿用筒形外滤式真空永磁过滤机, 水分为14%~16%;尾矿用4台普通厢式压滤机, 单台1000m2, 尾矿水分约30%, 无法运输如图1所示。

经过改造后, 将其中的两台1000m2普通厢式压滤机改造为KM系列350m2快速压滤机, 即解决了尾矿压滤干堆问题如图2所示, 实现单台压滤机日处理尾矿1000t。精矿方面使用一台250m2快速压滤机, 水分在9%以下, 满足炼钢烧结要求, 实现30t/h干铁精矿生产要求。

4.2 节能效果优势

以某该铁矿厂为例, 铁精矿处理原采用两台12m2筒形外滤式真空永磁过滤机, 该矿每小时产生30t铁精矿, 这两台过滤机产出的铁精矿水分为15%左右, 无法满足炼钢烧结的9%以下水分的要求, 只能通过晾晒使水分满足要求后再处理。而且其系统功率为288k W, 连续运行, 能耗较大。采用KM250/1600型快速压滤机系统后, 其运行功率为68k W, 产能为30t/h, 由两台设备运行改为一台设备运行, 人员岗位由4个变为2个。仅节电一项, 每年可节约159.7万k W·h, 效益显著。

5 总结

快速压滤机是适应铁矿发展趋势的一种新型大产能、适应面广、能耗低、自动化程度高、运行可靠的环境友好型压滤机, 而KM-2500系列超大型快速压滤机的问世则具有划时代的意义, 解决了多年来困扰选矿行业发展的尾矿系统问题, 已经成为尾矿过滤脱水实行干排的必选设备, 开创了中国压滤机行业高效、自动的新局面。

压滤脱水 篇2

对于厢式隔膜压滤机, 为了进一步降低滤饼的含水率, 可在恒压过滤终止后进行隔膜压榨脱水。Shirato描述隔膜压榨过滤是指滤饼在过滤过程中不同液压条件下获得固结后进行脱水压榨[1]。当在滤室内的固相浓度达到一定程度后, 颗粒通过施加的隔膜压力更加紧密接触[2], 压榨脱水时, 滤饼的体积减小, 密度增大, 孔隙率降低, 滤饼含水率进一步降低[3]。

2 实验

本文以某公司的污泥料浆为分析对象, 实验用的小型厢式隔膜压滤机型号为XASG0.5/250-UK。当过滤进行到一定阶段即进行压榨, 压榨压力远远大于过滤压力, 以过滤压力0.8MPa, 压榨压力为1.6MPa为例, 过滤与压榨的实验数据见表1。

由表1:隔膜压榨脱水使得滤饼的含水率进一步降低, 在恒压过滤的基础上降低17%, 可见隔膜压榨能有效进一步降低滤饼的含水率。

终止进料后压榨脱水使滤饼的含水率进一步降低, 但在整个过滤过程中何时终止恒压过滤进行隔膜压榨脱水, 即寻求合适的压榨起始时间点, 对提高污泥处理的过滤能力、提高过滤效率, 节约能耗, 缩短过滤时间具有十分重要的意义[4]。实验中改变压榨起始时间点, 研究其对滤饼含水率的影响, 实验结果如图1、图2所示。

结合图1与图2进行分析:1200s开始压榨, 滤饼含水率最低;1000s压榨起始点与1200s压榨起始点相比, 虽然过滤时间缩短, 但得到相同的滤液量所需的压榨时间大大增加, 消耗更多的能量且1000s压榨起始点获得的滤饼含水率很高;1200s压榨起始点与1300s压榨起始点相比, 缩短过滤时间, 延长压榨时间, 但滤饼含水率较低, 工程应用中最重要的是降低滤饼的含水率。综上所述1200开始压榨, 缩短过滤时间, 过滤效率最大, 故选取过滤1200s作为开始压榨的起始时间。此外按照试验结果获得的滤液量在5500ml左右, 假设其为试验最大滤液量, 1200s开始压榨, 此时滤液量为4700ml, 约占试验最大滤液量的85%。

3 结论

3.1终止进料后压榨脱水使得滤饼的含水率在恒压压过滤的基础上降低17%, 可见隔膜压榨榨能有效进一一步降低滤饼的含水率, 对污泥进行深度脱脱水。

3.2本实验系统选取滤液量达到试验最大滤液量的85% (即过滤时间1200s) 开始压榨, 得到最高过滤效率, 滤饼含水率最低, 压榨效果最佳。

参考文献

[1]Shirato, M., and T.Murase, Dewatering Process by Expression[D].Proceedings of Chemical Engineering for Water Pollution Control, 1979, 3, 201.

[2]Shirato, M., T.Murase, and K.Atsumi, Optimization of Press Filter Operation with Membrane-Compression Mechanism[J].Kagaku Kogaku Ronbunshu, 1980, 6, 643.

[3]Shirato, M., T.Murase, A.Tokunaga, Calculations of Consolidation Period in Expression Operations[J].Chemical Engineering Journal, 1974, 7:229.

压滤脱水 篇3

工业生产过程中会产生大量废水,废水经过处理达标后才能安全排放,在废水处理过程中经常会产生大量的含水污泥。近年来,随着全社会环保意识的加强,环保部门对废水处理的要求越来越高,伴随着废水的深度处理,废水中的各类沉淀物进一步向污泥集中,使得污泥处理量和处理难度与日俱增,污泥的处理处置不具是企业个人问题,如今,已经成为一个很大的社会问题[1]。如何经济有效地解决污泥问题已经成为许多企业和国家普遍面临的问题。

经调研,长期以来,我国污泥脱水设备以过滤机及离心机脱水系统为主,即用脱水设备将未处理污泥进行简单过滤,使其含水率下降至20-30%,然后外运,主要进行填埋处理[2]。然而这些简单处理后的污泥体积庞大,含水率较高、流动性较好,填埋后还会占用大量宝贵的土地资源,而渗滤液对地下水的污染也逐渐引起人们的重视。

污泥的机械深度脱水是经济而有效地解决污泥问题的关键所在,压滤型脱水机作为一种新型深度脱水设备,在设计中采用目前使用较广的PLC控制器及变频器调速系统,可大大提高脱水效率,提高系统的自动化程度,在污泥深度脱水方面有着巨大的优势[3]。

2 压榨型污泥脱水系统组成及控制过程

2.1 压榨型污泥脱水系统组成

控制系统由PLC、料位计、压力传感器、MCGS工控机、变频器、压滤机及其执行设备和电气控制柜等组成,组成框图如图1所示。主要组成部分功能如下:

1)上位机(MCGS工控机):操作界面作为操作人员与设备之间的交互平台,接收来自操作人员的操作指令并指示设备的工作状态;界面上的显示终端作为人机交互界面,不仅可显示系统工作状态,同时还可对工作参数进行设定,同时具有报警记录查询功能。具体说,对设备的启动、停止进行操作;显示系统参数,比如:压力,压滤次数及设备工作状态;进行系统参数设置,比如:压滤段数、压滤次数、压榨压力等。

MCGS是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司基于Windows平台的,用于快速构造和生成上位机监控系统的工业控制组态软件系统。MCGS具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合,可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统,如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块,无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。

2)压力传感器:压力传感器是为了获取系统运行时压滤机内的压力值,通过检查压力,从而控制工序的运行。

3)料位计:测量压滤机的料位。

4)PLC:是本系统的控制核心,通过对压力信号的采集、保护开关及对操作信号的接收,对压滤机的进料、压力、及工序等,依据程序控制的相应设备进行工作。

5)变频器:控制压榨电机多段速调速运行,从而控制压滤机内的压力。

6)污泥进料泵:将待处理的污泥送入压滤机。

7)压滤机:系统的执行机构,对污泥进行泥土和水的分离。

8)限位开关:对系统的行程和安全进行保护。

9)电气控制柜:由于对污泥进行处理,工作环境比较恶劣,为更好提高P L C变频器等电器的工作稳定性、延长使用寿命及降低设备的故障,提供一个较封闭的环境。

2.2 压榨型污泥脱水系统控制过程

压滤型污泥脱水程序控制系统具有较完善的连锁保护、故障显示及良好的人机对话功能,安全、实用、可靠。根据压滤脱水的工艺流程及控制要求可知,压滤机进出料的主要执行元件是电磁挡板,为了保障PLC控制下各个阀门的开关动作正常衔接,在体统中采用了位置反馈控制,引入挡板开到位和关到位型号,在压滤过程中,通过压力传感器对压滤机内压力的实时采集信息,使得系统能安全可靠运行[4]。

具体工作过程如下:首先根据送入的污泥类型,在上位机上设置压滤次数、各次压榨压力及保压时间,在压滤机内无料及压力情况下,进行送料操作,打开进料电磁挡板、将污泥送入压滤机内,料位计检测压滤机装好污泥之后,关闭进料电磁挡板,同时,根据所设置的压滤参数,进行自动压滤,直到压滤完成,停止压力,打开下料电磁挡板,进行下料。然后重新装料,周而复始,对污泥进行脱水操作。

3 PLC程序及组态软件设计

3.1 PLC系统组态

下位机采用三菱FX3U继电器输出模块为主机,三菱FX3U功能强大,主要由机架、CPU、通信接口、输入输出接口、扩展接口等组成,本系统在扩展接口中接入FX0-3A模拟量模块,对压滤机内压力进行采集。

上位机MCGS与PLC采用RA-485进行通信,上位机将设置的参数及控制信号传递给PLC,同时PLC将采集到信号及系统工作状态反馈给上位机,进行污泥脱水系统的状态显示。

3.2 变频器在系统中的压力控制

压滤型污泥脱水机的主要工作方式是对压滤机内的污泥进行挤压,将水分过滤出来。在工作中压滤机内活塞不断挤压和保压,并跟随设定压力不断变化挤压压力,这就要求一台能调速的电动机来实现。本次设计选用三菱FR-E740变频器[5]。FR-E740变频器采用先进磁通矢量控制,0.5Hz时能达到200%转矩输出,能以很高的精度进行宽范围的调速运行,经济耐用,并且多达15段速度设定方式,能满足各类负载对传动控制的要求。根据系统要求变频器速度控制方式为7段数运行,变频器控制原理图如图2所示。

L1、L2、L3为380V,50HZ的三相交流电、通过低压断路器QF1与变频器的交流输入端子R、S、T相连,U、V、W为变频器的交流输出,与电机之间接一个交流电抗器,它能抑制变频器的无线电干扰和导线分布电容引起的过流。

在控制回路中STF、STR、RH、RM、RL接PLC输出,SD接公共端。STF控制压榨前进运行,STR控制压榨后退,速断控制端RH、RM、RL搭配得到7种速度运行,在压榨过程中,就可以实现不同的压榨压力控制。

3.3 PLC的软件设计

污泥压滤脱水系统软件设计要求能实现设定的功能,公式要求可靠性好,便于操作等。因此根据压滤流程,本系统采用三菱PLC提供的流程图(SFC)编程,SFC程序的运行规则是:从初始步开始执行,当每步的转换条件成立,就由当前步转为执行下一步,在遇到END时结束所有步的运行。采用SFC进行PLC应用编程的优点是:1)在程序中可以直观地看到设备的动作顺序。程序采用SFC编写,所以程序的规律性较强,容易读懂,具有一定的可视性。2)在设备发生故障时能很容易的找出故障所在位置。3)不需要复杂的互锁电路,更容易设计和维护系统。采用这样的编程,本系统的程序很适合采用SFC编程,根据压榨流程,按部就班的进行设计,有利于整体控制的调试,维护[6]。在编程时,很方便的建立梯形图,随需要加入连锁,及安全保护,从而大大提高整个系统的可靠性及安全性。PLC程序流程图见图3。

4 结束语

采用MCGS和PLC作为控制系统的核心,不仅使得系统硬件结构简单化,便于接线及安装,而且通过MCGS实行人机交互,减少PLC的输入输出接口,实现了故障报警及工作状态显示;采用变频器多段速变速功能,实行压榨系统的压力平滑控制,系统更加稳定可靠,而且变频技术还能节约大量的电能;采用压榨工作方式,可以根据需要进行压力值及压滤次数的设置,可方便完成不同类型污泥的脱水,同时,使得脱水更加彻底。因此,压滤型脱水机具有很好地应用前景。

摘要：污泥脱水的目的是除去污泥中的大量水分,缩小其体积,减轻其重量;一般经过脱水、处理后,污泥含水量能从90%左右下降到20%以下,体积减小到仅为原来的1/10-1/5。文章基于PLC和变频器控制的压滤型污泥脱水系统设计,介绍了压滤型污泥脱水系统构成,对系统设计,原理及其程序设计等进行了详细分析。实际应用表明,压滤型脱水系统能提高脱水效率和安全性,具有良好的应用前景。

关键词：PLC,变频器,脱水系统

参考文献

[1]杨波,陈季华,奚旦立.剩余污泥的处理与处置技术[J].东华大学学报(自然科学版),2005,(2):126-127.

[2]昝元峰,王树众,沈林华,段百齐,林宗虎.污泥处理技术的新进展[J].中国给水排水,2004,(6):25-27.

[3]高健磊,闫怡新,吴建平,万耀强.城市污水处理厂污泥脱水性能研究[J].环境科学与技术,2008,(2):108-111.

[4]刘亚勇.城市污水污泥的处理处置技术及工艺分析[D].广州:华南理工大学,2010.

[5]张敏菊.基于PLC的工业控制实验系统的研究[D].南京:南京理工大学,2012.

压滤脱水 篇4

1 项目改造内容

如何优化选煤公司脱水工艺, 提高设备脱水效果是降低选煤公司洗精煤水分的关键。

项目改造内容一:优化脱水系统工艺流程

根据实地了解其他选煤厂脱水工艺流程及脱水设备的应用情况, 结合2013年4月份选煤公司工业化试验, 最终我们提出了将原设计的浮选精煤二段脱水工艺改为一段脱水, 即浮选精煤不通过沉降过滤式离心脱水机而直接进入快开式压滤机进行脱水。通过优化脱水改善快开式压滤机脱水工况及入料特性, 提高压滤机处理能力, 能够很好的解决选煤公司精煤水分过高的问题。

项目改造内容二:优化配套脱水辅助设备

1) 将刮板机运载改为皮带运载:选煤公司原设计压滤机脱水后的滤饼是由刮板机进行运输转载, 其特点是运行稳定, 维护量小;但是我们在实际观察中发现, 压滤机在压榨吹风过程中大量的水气会经过下料溜槽进入刮板机内聚集, 而刮板机内部链条的存在和作为相对密闭的箱体, 此部分水汽难以排出, 即随着脱水后的滤饼进入精煤产品中, 增加产品水分。而将刮板机运载改为皮带运载后, 水气在皮带聚集后, 通过卸料前反转皮带, 即可将皮带聚集的水分带至机尾排除, 很好的解决了这部分水汽引起滤饼水分过高的问题。

2) 采购新型的快开压滤机进行设备升级, 此项目计划采购2台HMZG430/1500*2000-U新型压滤机其过滤面积为430㎡, 滤饼厚度仅为35mm-40mm, 现有的2台旧式的KZG350/1600-U型压滤机过滤面积为350平方米, 滤饼厚度为40-45mm。经市场了解, 新型的压滤机通过加大过滤面积、减少滤饼厚度在精煤脱水方面能够起到良好的效果。

2 项目的实施

我选煤公司通过在生产中不断调整压滤机入料粒度组成特性, 风压, 压榨时间和次数、吹风时间和次数, 入料方法等因素, 以一矿原煤为实验对象, 压滤机滤饼水分已经由原来的26%~27%, 降到现在的20%~22%, 洗精煤水分由原来的20%~22%, 将为现在的17%~19%, 达到预期效果, 具体调试过程如表一所示:

1) 通过不断调节压滤机的压榨、吹风时间及两过程的循环次数观察水分变化情况, 在保证脱水效果的同时, 最大化的提高设备利用率, 由原来的压榨20s, 吹风时间20s单循环操作, 最终降为现在的压榨40s、吹风30s各三循环操作;

2) 将原设计吹风过程中的吹风回料过程进行优化, 原设计吹风过程中回料阀始终保持打开, 这就使得大量高压风不通过滤板滤腔内而是直接通过回料管进入入料桶, 造成大量高压风损失, 起不到应有的吹风效果。, 现采取回料阀门预先打开10s, 将入料管内湿物料吹回入料桶中, 然后回料阀关闭, 同时继续吹风, 这就保证了大量高压风通过滤饼, 带走滤饼间隙中的水分, 提高了风压利用率, 起到了良好的降水效果;

3) 改变入料方法, 通过现场观测及理论分析, 选煤公司大胆创新的提出了一种新型的压滤机入料方式。将原有的压滤机一次入料完成即开始压榨吹风, 改为现在的一次入料完成后先进行预先压榨然后再二次入料, 二次入料完成后再开始压榨吹风过程。

压滤机的压榨过程其实就是膈膜板在高压风的作用下向两侧膨胀压缩滤腔内滤饼的过程, 一次入料完成后进行压榨, 能够将滤饼内存在的大量水分排除的同时, 也减少了滤饼厚度, 使得滤饼在滤板两侧形成了细微的“薄腔”, 压榨后的滤饼并不是饱满的填充在滤腔中, 这样后续的压榨及吹风过程由于这些细微“薄腔”的存在, 压榨脱水效果不明显, 吹风也由于高压风不通过滤饼而是通过薄腔进入滤液嘴排出, 起不到很好的脱水效果。而通过二次入料, 重新用物料填充这些“薄腔”, 滤腔内滤饼更饱满, 后续的压榨吹风脱水效果也就变得十分明显。

3 效果评价

调试过程中不同操作方式下压滤机调试情况如下表所示:

通过表1我们可以看出, 洗精煤综合水分在不断改造压滤机操作方式下水分得到了良好改善, 由原来的21.5%降至现在的18.3%, 因此我们得出最终的压滤机操作方案, 即采用二次入料, 压榨40s, 炊粉30s各三次循环操作。

综上所述, 通过项目实施过程中不断的调整压滤机入料粒度组成, 压榨、吹风时间和次数, 改善压滤机入料及吹风方式, 压滤机脱水效果得到了良好的改善, 精煤综合水分也相应降低, 取得了很好的效果。

摘要：近年来, 如何减低精煤水分以满足客户要求, 成为选煤公司迫在眉睫的问题。本文通过不断调节压滤机的压榨、吹风时间及两过程的循环次数, 将原设计吹风过程中的吹风回料过程进行优化, 将一次入料改为二段入料等方式研究压滤机滤饼水分的降低, 取得了很好的效果。

压滤脱水 篇5

1 煤泥脱水设备

用于煤泥的脱水设备有圆盘真空过滤机、加压过滤机、板框 (或厢式) 压滤机等, 但应用这部分设备进行煤泥脱水, 效果不十分理想。

1.1 真空过滤机脱水困难

浮选精煤传统的脱水设备是圆盘真空过滤机, 即在滤网两边造成负压, 形成压力差, 进行固液分离, 但真空泵产生的真空压力差最高只能达到0.06MPa, 实际过滤物料表面的压力差则更低, 一般小于0.02MPa, 所以真空过滤机指标存在脱水效率低、滤饼水分高、能耗大的问题。尤其处理细而粘的物料时, 过滤脱水则更为困难。具体表现在:

(1) 滤饼脱落困难, 要借助人工捅饼;

(2) 真空过滤机滤液浓度高, 必须返回浮选系统, 导致细煤泥在系统内循环, 无疑增加了无用功, 并恶化了浮选和过滤效果;

(3) 真空泵动力消耗大;

(4) 滤布更换麻烦, 成本也较高。

1.2 加压过滤机的不足

首先加压过滤机昂贵的价格使中、小选煤企业望而却步, 另外, 实际使用中也有不尽人意之处, 如结构、控制系统复杂, 故障率高, 对操作人员技术要求高;还有密封排料装置的密封圈寿命短;刮板运输机粘煤严重;对入料浓度、粒度组成要求苛刻, 入料粒度组成变化较大时, 产品水分和过滤机处理量波动大。当粒度组成中-200目含量大于80%时, 细粒煤泥通过滤布网孔进入滤液的量较大, 滤饼薄时加压过滤机压力难以维持, 造成水分偏高。

1.3 板框 (或厢式) 压滤机在浮选精煤脱水中的不足

(1) 板框 (或厢式) 压滤机最突出的特点是脱水后的产品间断集中卸料, 这对于浮选精煤需要连续脱水的工艺是最大缺陷。目前国内选煤厂使用的压滤机一般过滤面积为340m2以上, 最大至1050m2, 一次循环工作时间太长。另外单块滤饼的体积大, 不易破碎。因此, 若板框 (或厢式) 压滤机直接用于浮选精煤脱水, 难以保证出厂最终精煤粒度、水分和质量的均匀性。

(2) 大型压滤机最适宜的入料浓度约500g/L, 用泵压入。而浮选精矿是含有大量泡沫的矿浆, 浓度通常小于250g/L, 尤其是采用底流大排放和直接浮选的选煤厂, 其浓度一般小于200g/L, 用泵加压过滤难度较大。这是因为矿浆内的泡沫会加重水泵使用中的汽蚀现象, 使泵的工作效率大幅度下降;另外, 低浓度压滤成饼所需时间长, 效果差, 生产效率低。

(3) 大型压滤机的脱水功能单一, 只单纯依靠给料泵的压力脱水, 致使压滤时间长, 滤饼水分偏高, 滤饼脱落困难。

2 精煤隔膜快开压滤机的特点

针对真空过滤机和板框 (或厢式) 压滤机存在的不足, 河南汤阴机械制造公司与中国矿业大学化工学院联合研制开发了浮选精煤隔膜快开压滤机, 并共同进行了相关的工艺性试验研究。

2.1 浮选精煤隔膜快开压滤机的结构

(1) 浮选精煤隔膜快开压滤机突出的特点是:采用了双面过滤, 双隔膜压榨, 其结构简图见图1。大梁采用中间无支腿形式, 彻底解决了滤饼、滤液二次混污现象;滤板采用超高分子量聚乙烯材料制成, 重量轻、寿命长、耐腐蚀、不老化;进气结构采用双排独立式, 滤饼水分均匀, 利于卸饼, 并可保证气道不堵塞, 易维护;可进行挤压脱水, 降低水分, 同时利于卸饼, 杜绝喷料现象。滤板上装有高强度双面隔膜, 可实现高压强流体进料、强气流风吹滤饼和隔膜压榨挤压滤饼脱水, 增加了脱水功能, 可降低精煤水分, 提高滤饼脱落效果, 并产生低浓度可以直接进入循环水系统的滤液, 克服了真空过滤机因滤液浓度高, 必须返回浮选, 导致恶化浮选效果的缺点。

(2) 为了克服传统尾矿压滤机机型大, 单循环时间长, 间断集中卸饼导致总精煤质量不均匀等弊端, 同时考虑到料罐和风包的最佳经济容积。在初期设计时, 尽量选择小规格机型, 过滤面积100m2, 滤室数量小于50个, 以达到过滤速度快的综合效果, 即入料速度快、开板速度快、卸饼速度快、辅助时间短。

(3) 尽管上述设计取得了很好的效果, 但随着整个洗煤技术的不断进步, 也逐渐暴露出一些不足之处, 突出的问题有两点:一是机型规格小, 用于大型选煤厂时不经济;二是虽然过滤速度加快了, 但最终仍然不能彻底摆脱间断集中卸饼的影响。为此, 研究人员又设计了一种适宜大型选煤厂使用的隔膜快开压滤机。新机型除了保留原机型双面压榨等特点外, 在结构上采用一套压紧机构、两端轮流交替入料的新型式, 其结构简图如图2所示。

1、11—止推板;2、9—过滤板;3、10—滤板;4、6—插板缸;5、15—插板;7—大梁 (导轨) ;8—索链;12、13、19—链条传动机构;14—限止块;16、18—压紧板;17—主油缸

(4) 新机型的工作原理。由图2可以看出, 两压紧板的对应里面, 分别与主油缸的缸体和活塞杆相连, 其另一面均为与滤板同尺寸的大平面, 当固定任何一块压紧板时, 另一块则可在主油缸的推动下向相反的方向移动。压紧板由插板油缸控制, 通过拉上或落下插板, 控制压紧板的移动情况。止推板、压紧板之上均可安装入料口。链条传动机构是压紧板、过渡板的拉动机构, 可正、反两方向旋转。左边的滤板3分别与过渡板2、压紧板18, 右边的滤板10分别与过渡板9、压紧板16通过索链8等间距块块相连, 当插板缸6插下插板15, 限制压紧板16不动时, 压紧板18在主油缸缸体的推动下压紧左边滤板, 左端滤板组开始入料。左端入料结束时, 插板15抽出, 链条机构将二压紧板拉动右移, 拉开左边1/3滤板卸饼;同时合拢右端滤板组, 插下插板5, 限止压紧板18不动, 压紧板16则在主油缸活塞杆的推动下, 压紧右端滤板组, 右端滤板组即开始入料。入料的同时, 过渡板2的链条传动机构正反转动一次, 分别又各拉1/3滤板, 即拉动其余2/3滤板卸饼。此时, 右端滤板组基本完成入料, 抽出插板5。同理, 各链条机构分别拉动压紧板退回一次, 拉1/3滤板, 过滤板9分别正、反转拉其余的2/3滤板卸饼。如此机器两端的滤板组轮流交替入料, 不入料时间间隔很短, 完全不卸饼的时间间隔也很短, 达到了准连续入料、准连续卸饼的效果。另外, 与同等过滤面积的压滤机相比, 该机型占地面积小, 非常适合大型选煤厂选用。

2.2 压滤脱水工艺

大型隔膜快开压滤机的突出特点是改变传统的渣浆泵入料方式, 采用压缩空气入料。与泵入料的显著不同点是, 从开始就可瞬时达到高压入料, 其压滤脱水工艺流程如图3所示。采用自流与风压给料, 较好地处理了因浮选精矿浓度低、泡沫量大、易产生气蚀现象等不利因素, 既解决了泡沫矿浆的泵压困难, 又可在较短时间最大限度地提高进料压力, 从而提高了过滤速度。脱水过程采用PC程序自动控制, 运行可靠, 配置合理, 调节灵活。

1、2、4—气动蝶阀;3、5、6—电磁截止阀;7—手动闸阀;8—料位计;9、10—压力表; 11—浮选精矿槽;12—料罐;13—水池;14—精煤快开压滤机;15—风包;16—空压机

3 浮选精煤隔膜快开压滤机的应用效果

根据现场生产自然来煤条件, 分别取压滤入料做小筛分试验, 在相同条件下, 同时测定真空过滤机和浮选精煤隔膜快开压滤机滤饼水分和压滤时间, 并对滤饼做小筛分试验。试验结果如表1所示。

注:试验1中:Mt过滤饼=28.90%;Mt压滤饼=22.2%;试验2中:Mt过滤饼=33.5%;Mt压滤饼=24.5%。

由表1可知, 浮选精煤隔膜快开压滤机对入料粒度组成有较好的适应性。不同入料粒度组成对产品水分影响较大。在试验中, 压滤入料颗粒当量直径-74μm含量为51.60%, 此时真空过滤机滤饼水分为28.90%, 浮选精煤隔膜快开压滤机的滤饼水分为22.20%, 进料过滤时间只需2.5min。结果表明, 在相同入料条件下, 压滤机滤饼水分比真空过滤机滤饼水分下降6～9百分点, 滤饼脱落率提高30%～40%, 同时节能60%～70%, 显然, 脱水效果很理想。

4 结论

(1) 隔膜快开压滤机对浮选精煤脱水效率高。在相同入料条件下, 不仅滤饼水分低, 而且省时节能。

(2) 浮选精煤隔膜快开压滤机脱水工艺指标先进, 动力消耗小, 维修量小, 运行稳定可靠, 是一种有效而经济的浮选精煤脱水设备。

摘要：介绍了圆盘真空过滤机、加压过滤机、板框 (或厢式) 压滤机在煤泥脱水方面存在的问题, 论述了研制开发的浮选精煤隔膜快开压滤机的结构特点和工作原理;应用结果表明, 新型压滤机脱水效率高, 精煤滤饼水分低, 工艺指标先进, 节能效果明显, 具有广阔的推广应用前景。

关键词：浮选精煤,隔膜快开压滤机,应用,效果

参考文献

[1]王敦曾, 洪瑞燮, 秦梁.选煤新技术的研究与应用[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.

压滤脱水 篇6

神华乌海能源公司平沟选煤厂是一座设计入选原煤120万t/a的炼焦煤选煤厂, 采用跳汰粗选—重介质旋流器精选—煤泥直接浮选的联合工艺流程。2006年核定年入选原煤能力160万t。随着矿井大规模机械化开采, 原煤中煤泥含量日益增高。矿井改造前原生煤泥量为18%~19%、次生煤泥量约为7%;改造后, 原生煤泥量增至23%~25%、次生煤泥量约为8%, 煤泥总量增加了约5%。众所周知, 煤泥水处理系统的运行效果取决于所采用的工艺类型、设备及运行与管理制度, 直接关系到选煤厂的各项生产技术指标、经济效益和环境效益。对于炼焦煤选煤厂, 煤泥水处理系统更显重要。

1 煤泥水系统存在的问题

平沟选煤厂煤泥水系统主要设备为1台Φ30m浓缩机、2台高频筛和2台箱式压滤机, 由于煤泥含量占入选原煤量的28%~30% (包括次生煤泥) , 浓缩底流受高频筛处理粒度、处理量和压滤机间歇作业影响, 处理能力低, 洗水浓度>30g/L。如此高的洗水浓度致使浮选入料浓度达110g/L, 入料灰分>20%, 最终浮选精煤灰分>11.5%。

2 煤泥水系统的改造方案

(1) 制定合理的药剂制度, 避免浮选尾煤中高灰细泥在循环水系统中恶性循环, 实现清水选煤;

(2) 采用絮凝剂自动制备装置, 使药剂在预定的时间内搅拌均匀, 充分发挥药剂的架桥作用;

(3) 使用螺杆泵取代原叶轮泵, 以保护药剂分子链不被破坏;

(4) 采用连续入料的带式压滤机, 实现浓缩机底流连续供料。

3 带式压滤机的结构及工作原理

带式压滤机的结构如图1所示。其主要部件有机架/滤带、滤带冲洗系统、滤带调整系统、滤带张紧系统、安全装置、卸料装置、排水装置、轴承、管线/驱动系统, 主要附属设备有管式静态混凝器和电控柜。

1—驱动装置;2—卸料装置;3—电控柜;4—气控柜;5—进料口;6—张紧装置;7—冲洗装置;8—集液槽;9—预压装置

进人带式压滤机两层滤带间的煤泥受力分析如图2所示, 汽缸内张紧的滤带给煤泥的拉力为F, 滤带和煤泥通过缠绕辊筒后在滤带表面形成的剪切力为F1。由图2可知, 剪切力F1远大于滤带拉力F。由此可以看出, 带式压滤机可利用很小的动力产生较大的剪切力, 对煤泥进行脱水, 其脱水过程分三段, 即重力过滤脱水、预压脱水和压榨脱水。

(1) 重力过滤脱水段。重力过滤脱水段是来自系统的煤泥在静态混合器内与药剂充分混合, 再经过加压“紊流”和减压扩充“稳流”装置流淌到脱水机的滤带上。通过可调节高度的围堰式阻泥器来调节和限制滤层的厚度, 使物料能够沿滤布宽度方向均匀分布, 再由交错排列的犁形器对向前运行的煤泥进行犁形微压脱水, 使煤泥最大限度地脱掉游离水。

(2) 预压脱水段。利用上、下滤带的楔形变化, 对来自重力脱水段的煤泥逐渐施加预压力, 以进一步脱掉煤泥的表层水, 减少进入压榨区煤泥的含水量, 使煤泥完全失去流动性。根据煤泥的特性, 带式压滤机预压段分为可调式的柔性预压和刚性预压两级装置。柔性预压采取上、下板式可调装置, 这种装置对煤泥进行逐步加压, 在调整时预压板形成一定的弧度, 两边将上、下滤带封紧, 使煤泥不外溢, 煤泥的表层水被加压挤出;刚性预压采取一端可调辊式装置, 煤泥被进一步加压预脱水, 完全失去流动性。采取两级预压装置脱水比仅靠上、下滤带楔形变化预压脱水的脱水效率可提高1倍以上, 为下一段压榨脱水奠定了基础。

(3) 压榨脱水段。该段设置了6个脱水辊筒, 形成S形的运动方式, 使煤泥在反复挤压的过程中达到理想的脱水状态。

4 带式压滤机在平沟选煤厂的应用

4.1 工艺流程

煤泥由泵打入管式混合造粒器, 在此与絮凝剂充分混合, 并达到良好的絮凝状态;然后流淌到带式压滤机滤带的重力浓缩脱水段, 在自重和犁形器的作用下进行重力脱水;脱掉大部分游离水后, 煤泥再经过上、下滤带连接的导流槽翻转到压滤机的预压脱水段进行预压脱水;经预压脱水后失去流动性的煤泥, 在滤带的夹持下进入压榨脱水段进行压榨脱水;最后, 由卸料装置将煤泥饼剥落到输送机上。在工作中, 需用冲洗泵对带式压滤机的滤带进行连续冲洗。

4.2 应用效果

带式压滤机投入运行后, 取得了良好效果:

(1) 工作连续, 与选煤生产实现了同步运行, 处理能力提高到6~10t/h;

(2) 滤饼滤液互不污染, 滤饼水分为25%~30%, 滤液浓度为3~5g/L;

(3) 工况参数调整合适后, 可以双人操作多机, 节省了人力;

(4) 作业环境易于保持, 工人劳动强度降低;

(5) 处理量受煤泥粒度影响较小, 保证了处理能力与脱水效果。

5 结 语