吳 恒，郭 宣

(榆北煤業(yè)榆林選煤分公司曹家灘選煤廠，陜西 榆林 719000)

0 引言

煤炭的洗選加工作業(yè)主要以水為介質(zhì)，每噸原煤大約需要3 m3水，并待兩者混合后會產(chǎn)生大量的煤泥水[1]，從而針對水資源匱乏與煤炭資源回收利用問題，煤泥水處理系統(tǒng)成為選煤廠安全、綠色、高效運營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時，隨著煤炭加工行業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，煤泥水系統(tǒng)逐漸細(xì)化為粗煤泥系統(tǒng)與細(xì)煤泥系統(tǒng)[2]，其中細(xì)煤泥系統(tǒng)是選煤廠實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)、保證循環(huán)水水質(zhì)的終端環(huán)節(jié)，其水質(zhì)直接影響洗選系統(tǒng)的運行情況。

細(xì)煤泥系統(tǒng)大致為溢流循環(huán)利用、煤泥濃縮沉降、煤泥脫水回收等3部分。然而，細(xì)煤泥受顆粒粒徑越小，比表面積越大，越難脫水的影響[3]，使其在設(shè)備選型與工藝改造中很難選取最佳脫水設(shè)備，因此本文針對性地研究了細(xì)煤泥常用脫水設(shè)備的技術(shù)特征與使用范圍，以期對細(xì)煤泥產(chǎn)品的脫水設(shè)備選型提供參考價值與借鑒意義。

1 細(xì)煤泥的定義

細(xì)煤泥是早前洗選工藝中煤泥里面的細(xì)顆粒成分，主要通過水力旋流器或弧形篩截取，其具體工藝流程與粒度上限見表1?？梢钥闯?，細(xì)煤泥顆粒粒度上限具有波動性，并無具體規(guī)定，由洗選工藝設(shè)計參數(shù)與截粗設(shè)備決定。目前，最常見的粒度上限主要有0.35 mm、0.3 mm、0.25 mm、0.2 mm與0.15 mm，表明細(xì)煤泥是一批含有大量細(xì)小顆粒的物料，且不同工藝的粒度上限差距較大，最大差距為0.2 mm，粒度縮小率為57.14%，因此脫水設(shè)備的選擇對細(xì)煤泥產(chǎn)品有效回收具有重要意義，應(yīng)科學(xué)選取符合工藝設(shè)計要求的脫水設(shè)備，綜合考慮脫水設(shè)備的最佳物料粒度范圍、處理能力、運行工況與脫水效果等。

表1 細(xì)煤泥工藝流程及粒度上限分布

2 細(xì)煤泥脫水設(shè)備

目前，常用的細(xì)煤泥脫水設(shè)備有板框壓濾機(jī)、加壓過濾機(jī)、隔膜式板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)等4種。為了更加全方位、系統(tǒng)性地掌握該部分脫水設(shè)備的工況性能，下面將從工作原理、技術(shù)特征與運行效果等方面進(jìn)行總結(jié)分析。

2.1 工作原理及特征

設(shè)備的設(shè)計理念變化會使其工作原理發(fā)生改變，技術(shù)特征截然不同，從而影響其工況性能與使用效果。表2為4種細(xì)煤泥脫水設(shè)備工作原理及特征等內(nèi)容的對比列表。

表2 4種細(xì)煤泥脫水設(shè)備工作原理及特征

2.2 設(shè)備的應(yīng)用性

經(jīng)文獻(xiàn)梳理，將4種細(xì)煤泥脫水設(shè)備的應(yīng)用效果進(jìn)行了匯總，其匯總內(nèi)容見表3。

表3 細(xì)煤泥脫水設(shè)備的應(yīng)用效果特征

從表中可知，在-0.074 mm比重為60.66%的相同細(xì)煤泥下，隔膜壓濾機(jī)可將板框壓濾機(jī)的產(chǎn)品水分由23%～25%降至16%～18%，這表明隔膜壓濾機(jī)的二次壓榨能顯著降低細(xì)煤泥產(chǎn)品水分，其工作效果優(yōu)于板框壓濾機(jī)；在劉太順[2]研究分析隔膜板框壓濾機(jī)與加壓過濾機(jī)的利用分析一文中，在同一物料下加壓過濾機(jī)的脫水效果較好，約比隔膜式板框壓濾機(jī)低3%左右，然而其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，風(fēng)量指標(biāo)要求較大，零配件使用壽命短、易損壞，維修與生產(chǎn)成本較高，多用于浮選精煤脫水；從王懷[12]帶式壓濾機(jī)在趙固二礦選煤廠的應(yīng)用可知，細(xì)煤泥中200目以上的含量為43.86%時，帶式壓濾機(jī)可將產(chǎn)品水分最低降至25.77%，與其他3種設(shè)備的處理物料相比，其極細(xì)顆粒含量較低，說明其比面積小，易于脫水，產(chǎn)品水分應(yīng)相對較低，但其實際脫水產(chǎn)品水分較高，因此可以判定該設(shè)備不適于處理較細(xì)煤泥水。

經(jīng)過以上對比分析，4種設(shè)備脫水作用的強(qiáng)弱依次為加壓過濾機(jī)、隔膜式板框壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)與帶式壓濾機(jī)。然而，在選煤廠設(shè)計與改造過程中，設(shè)計人員需結(jié)合洗選工藝系統(tǒng)、細(xì)煤泥物料性質(zhì)、產(chǎn)品銷售方式與用途、設(shè)備生產(chǎn)維修成本等方面來選擇合適的脫水設(shè)備，保證產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3 脫水設(shè)備的發(fā)展趨勢

在煤炭生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，千萬噸級煤礦逐步增多的趨勢下，為適應(yīng)煤炭行業(yè)發(fā)展，選煤人員必須堅持技術(shù)裝備大型化道路，結(jié)合選煤技術(shù)原理與機(jī)械設(shè)備原理來探索研究分選設(shè)備、脫水設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備的大型化開發(fā)技術(shù)。設(shè)備的大型化可減少設(shè)備數(shù)量，節(jié)省土建資金，便于選煤廠智能化參數(shù)整合，簡化控制程序，利于集控操作等。同時，隨著現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)的不斷深入，自動化、智能化也成為設(shè)備發(fā)展方向之一，人工仿真模擬與傳感器檢測技術(shù)不斷融入傳統(tǒng)選煤設(shè)備中，強(qiáng)化了單體設(shè)備的自動化控制程度，降低了現(xiàn)場人員操作設(shè)備難度，節(jié)約了人工投入成本，為選煤廠重介系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)、裝車系統(tǒng)等區(qū)域的自動智能化控制提供了硬件基礎(chǔ)，可確保實現(xiàn)全系統(tǒng)工藝流程自動化。

脫水環(huán)節(jié)是選煤廠安全平穩(wěn)運行的重要環(huán)節(jié)，且脫水設(shè)備數(shù)量大、操作技術(shù)高，因此脫水設(shè)備的大型化、自動化、智能化必將為選煤廠在經(jīng)濟(jì)方面帶來增長化效益。

4 結(jié)語

細(xì)煤泥脫水設(shè)備的選型關(guān)乎其產(chǎn)品水分，是制約選煤廠細(xì)煤泥產(chǎn)品銷售方式的瓶頸，不管在設(shè)計或改造過程中，應(yīng)根據(jù)物料量與粒度組成合理選擇脫水設(shè)備，保證其達(dá)到預(yù)期脫水效果，符合水分要求。同時，加強(qiáng)現(xiàn)場脫水設(shè)備參數(shù)與應(yīng)用效果的收集、整理與分析，掌握入料粒度組成與脫水產(chǎn)品水分的規(guī)律關(guān)系，以及脫水設(shè)備應(yīng)做到因地制宜，適時改造優(yōu)化，以為后期設(shè)備的大型化、自動化、智能化發(fā)展提供應(yīng)用性技術(shù)資料。