李森

（安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽淮南232001）

當(dāng)前我國(guó)選煤廠絕大多數(shù)采用的都是濕法選煤，隨著工業(yè)化的發(fā)展，煤炭市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，用戶對(duì)煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，迄今為止我國(guó)煤炭的洗選比例已經(jīng)超過(guò)了60%。但是隨著機(jī)械化程度的提高和煤質(zhì)量逐漸降低，細(xì)粒煤由煤炭中所占的比例逐漸增高，煤泥含量的增加，加大了煤泥水的處理難度和煤泥脫水的回收和固液分離的實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致了細(xì)粒度產(chǎn)品脫水問(wèn)題日益突出，而評(píng)價(jià)煤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)就是煤泥的水分含量。因此煤泥脫水成為選煤場(chǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

選煤廠廣泛使用的脫水設(shè)備為離心脫水機(jī)，它具有產(chǎn)品水分低、脫水效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一種新型煤泥離心沉降脫水設(shè)備的數(shù)據(jù)測(cè)試，分析入料濃度、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、入料流量等參數(shù)對(duì)脫水效果的影響，為選煤廠提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本試驗(yàn)過(guò)程為：為保證煤泥與水充分混合，首先將煤泥水放入攪拌桶內(nèi)充分?jǐn)嚢?，然后通過(guò)給礦泵將其送入轉(zhuǎn)鼓的入料口內(nèi)，在入料口處安裝有電磁流量計(jì)計(jì)量入料流量。

（1）入料濃度分別取300 g/L、400 g/L、500 g/L、600 g/L，在不同的入料濃度下，其他操作參數(shù)保持不變，待離心機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)后，采集兩次底流口處的煤泥樣本，將樣品稱重并烘干后，計(jì)算其含水率，取其平均值。

（2）控制入料流量分別為100 L/min、300 L/min、500 L/min、700 L/min，其他操作參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)保持不變，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

（3）通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器，改變轉(zhuǎn)鼓分別為1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min，其他操作參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)保持不變，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

本試驗(yàn)的目的是為了得到不同操作參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室中已有的離心沉降脫水設(shè)備脫水效果的驗(yàn)證。

2 影響脫水效果的因素分析

2.1 入料濃度對(duì)脫水效果的影響

由表1可知，入料濃度是影響脫水效果的主要參數(shù)之一，隨著入料濃度的增加，產(chǎn)品水分逐漸降低。當(dāng)入料濃度較低時(shí)，在底流口由于煤泥餅的形成速度較慢，導(dǎo)致產(chǎn)品水分相對(duì)偏高；當(dāng)入料濃度為400～500 g/L時(shí)，產(chǎn)品的水分相對(duì)穩(wěn)定，約24%左右。但是隨著入料濃度的增加，使得單位體積內(nèi)的固體顆粒增多，顆粒間的干擾作用增加，破壞了內(nèi)部流場(chǎng)的穩(wěn)定性，使得產(chǎn)品水分降低效果小，甚至還可能有略微的增加。

表1 入料濃度對(duì)脫水效果的影響Tab.1 Effect of feed concentration on dehydration

2.2 入料流量對(duì)脫水效果的影響

由表2可知，隨著入料濃度的增加，產(chǎn)品水分逐漸降低，但是當(dāng)超過(guò)一定的入料濃度時(shí)，產(chǎn)品水分出現(xiàn)了增加的現(xiàn)象，說(shuō)明此時(shí)入料流量已經(jīng)超出了設(shè)備的處理范圍，導(dǎo)致煤泥的含水率增加。

表2 入料流量對(duì)脫水效果的影響Tab.2 Effect of feed flow on dehydration effect

2.3 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速對(duì)脫水效果的影響

由表3可知，隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增加，產(chǎn)品水分逐漸降低，并且細(xì)粒更容易從底流口流出，使得脫水效果得到提高。但是轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速并不是無(wú)限增加的，轉(zhuǎn)速越高，對(duì)設(shè)備的性能要求就越高，如果超出了設(shè)備所承受的范圍，會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。因此在選擇轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的時(shí)候，要充分考慮到脫水效果和設(shè)備承載能力兩方面的因素，在可以達(dá)到脫水效果的前提下，盡量選擇較小的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。

表3 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速對(duì)脫水效果的影響Tab.3 Effect of drum speed on dehydration effect

3 正交試驗(yàn)

3.1 因素和水平的選擇

由上文的操作參數(shù)可知，需要考慮物料的三個(gè)因素分別為入料濃度、入料流量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。三個(gè)因素都選取四水平，選取的因素和水平如下：

A：入料濃度：300 g/L、400 g/L、500 g/L、600 g/L

B：入料流量：100 L/min、300 L/min、500 L/min、700 L/min

C：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速：1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min

根據(jù)以上各因素列出因素水平表，如表4所示。

表4 因素水平表Tab.4 Level of factors

3.2 實(shí)驗(yàn)方案的確定

根據(jù)本試驗(yàn)的因素和水平，選用正交表L(4)安排試驗(yàn)，該正交表考慮了三個(gè)因素，每個(gè)因素四個(gè)水平，共計(jì)16次試驗(yàn)。

比較偏差平方和以及極差，均能得出各因素的主次順序?yàn)椋?/p>

因此，由以上分析可知，在本離心機(jī)內(nèi)操作參數(shù)對(duì)脫水效果的影響因素由主到次分別是轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、入料流量、入料濃度。

4 結(jié)束語(yǔ)

以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的一種新型煤泥沉降脫水設(shè)備為研究對(duì)象，探究不同的操作參數(shù)對(duì)脫水效果的影響以及操作參數(shù)的主次順序。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的操作參數(shù)對(duì)煤泥脫水效果有著不同的影響。