＊?jiǎng)⒓t宇 宋玉

（上海同臣環(huán)保有限公司 上海 200092）

引言

煤泥是濕法選煤過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，粒度小于0.5mm、固體含量在600g/L以上的煤漿，主要成分為煤粉和泥化的矸石，具有持水性強(qiáng)、水分含量高、黏性大、灰分含量高、熱值低、粒度細(xì)、微粒含量多等特點(diǎn)[1-5]。行業(yè)內(nèi)常采用加壓過濾機(jī)回收，大部分的選煤廠采用隔膜壓濾機(jī)對煤泥進(jìn)行脫水后回收使用。該工藝下泥餅的含水率在25%～40%左右，熱值提高低，后續(xù)還需干燥脫水才能實(shí)現(xiàn)真正的資源化利用，隨著我國環(huán)保相關(guān)政策越來越嚴(yán)格，安全性差、能源消耗高的干燥工藝的應(yīng)用也越來越少或已禁止采用。超高壓隔膜壓濾機(jī)通過提高進(jìn)泥壓力、壓榨壓力，從而大幅度地降低尾煤泥水分（減少選煤廠水分損失，降低補(bǔ)水量）、提高尾煤泥價(jià)值、摻配增效，經(jīng)超高壓隔膜壓濾機(jī)脫水后的煤泥含水率比普通壓濾機(jī)脫水后的煤泥含水率可降低5%～10%，平均提高發(fā)熱量400～500kcal左右，經(jīng)過破碎處理，最終煤泥產(chǎn)品的狀態(tài)近似于顆粒狀，摻入產(chǎn)品煤可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

本文研究超高壓隔膜壓濾機(jī)對陜西省延安市某選煤廠的煤泥進(jìn)行處理，驗(yàn)證在調(diào)理藥劑相同，不同壓榨壓力、不同壓榨時(shí)間、不同型號(hào)濾布的情況下脫水后的煤泥含水率的變化。

1.試驗(yàn)部分

(1)污泥來源與性質(zhì)

試驗(yàn)所用煤泥取自陜西省延安市某選煤廠洗選過程中產(chǎn)生的煤泥水，該地區(qū)煤層頂?shù)装屙肥啄嗷?，洗選過程中會(huì)形成大量高黏性次生煤泥。這些煤泥粒度細(xì)、水分高、黏度大（具有高嶺土性質(zhì)）、透水性差，處理難度較大[6]。試驗(yàn)煤泥的基本特性見表1。

表1 煤泥基本性質(zhì)

(2)試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)設(shè)備包含TP型超高壓隔膜壓濾機(jī)、進(jìn)料隔膜泵、污泥調(diào)理攪拌罐、空壓機(jī)等設(shè)備以及所需的藥劑、測試濾布，其中超高壓隔膜壓濾機(jī)的主要性能參數(shù)如表2所示。實(shí)驗(yàn)儀器采用快速水分測定儀對煤泥的水分進(jìn)行檢測。

表2 主要性能參數(shù)

①超高壓隔膜壓濾機(jī)

試驗(yàn)采用的超高壓隔膜壓濾機(jī)相比普通壓濾機(jī)最大的特點(diǎn)是可以進(jìn)行二次壓榨（即由高壓水泵將水注入隔板內(nèi)部，漲鼓隔板來減小濾室容積，達(dá)到壓榨作用），且最大壓榨壓力達(dá)10MPa。其主要由機(jī)架、濾板、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成[7]，濾板為鋼制隔膜板，分隔板和配板，隔板為空心結(jié)構(gòu)，配板為實(shí)心板，隔板和配板交錯(cuò)相間排布形成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的濾室。

②進(jìn)料隔膜泵

隔膜泵的主要工作原理是在隔膜泵的兩個(gè)對稱工作腔中，各裝有一塊有彈性的隔膜，連桿將兩塊隔膜結(jié)成一體，在氣源進(jìn)口處安裝兩位五通電磁閥，壓縮空氣從泵的進(jìn)氣接頭進(jìn)入中間體后，推動(dòng)兩個(gè)工作腔內(nèi)的隔膜，驅(qū)動(dòng)連桿連接的隔膜同步運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，另一工作腔中的氣體則從其隔膜的背面排出泵外。

③污泥調(diào)理藥劑

由于該地區(qū)煤層頂?shù)装鍘r石泥化比較嚴(yán)重，是高嶺土的成分；以及受綜采綜掘生產(chǎn)工藝的影響，煤矸石的含量較高，煤泥水的灰分高、黏性大、粒度細(xì)，該類型的煤泥處理難度較大。故本次試驗(yàn)需添加調(diào)理藥劑來提高壓濾機(jī)的脫水性能。

(3)試驗(yàn)方法

待處理的濃縮池煤泥水通過輸送泵送至污泥調(diào)理攪拌罐內(nèi)進(jìn)行加藥調(diào)理，經(jīng)過助濾劑和絮凝劑調(diào)理后的煤泥通過高壓進(jìn)料隔膜泵泵入超高壓隔膜壓濾機(jī)中，在壓濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓榨脫水。具體工藝流程見圖1。

濕度是果蔬中的水分含量。果蔬在采收以后的運(yùn)輸期間發(fā)生失水現(xiàn)象是不可避免的。影響濕度的因素主要有果蔬本身的水分蒸騰強(qiáng)度和包裝的材料種類兩個(gè)方面。控制濕度的方法主要有在水紙箱或在紙箱中用聚乙烯薄膜鋪墊和定期澆水兩種。

圖1 工藝流程圖

(4)試驗(yàn)過程

①試驗(yàn)原泥含水率的測定

利用含水率測定儀對待處理的煤泥進(jìn)行含水率的測定，平行取樣3個(gè)，取平均值作為試驗(yàn)煤泥的最終含水率數(shù)值。

測試前先對測定儀進(jìn)行水平調(diào)整和內(nèi)部天平校準(zhǔn)；取濃縮池煤泥約2g放置在樣品盤內(nèi)并均勻攤開；設(shè)置干燥溫度105℃，按下干燥鍵進(jìn)行泥樣含水率的測定。

②污泥調(diào)理與壓榨

在污泥調(diào)理攪拌罐內(nèi)依次投加助濾劑和絮凝劑對煤泥進(jìn)行調(diào)理，經(jīng)過藥劑調(diào)理的煤泥通過高壓隔膜泵輸送至超高壓隔膜壓濾機(jī)內(nèi)，再通過高壓隔膜泵對煤泥進(jìn)行一次壓榨，當(dāng)煤泥充滿整個(gè)腔室后進(jìn)料過程結(jié)束。啟動(dòng)高壓壓榨泵，對煤泥進(jìn)行二次壓榨，在壓榨壓力的作用下，煤泥內(nèi)的大部分水分被擠出，實(shí)現(xiàn)深度脫水。

2.試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)濾布型號(hào)對煤泥脫水效果的影響

通過以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在煤泥的深度脫水過程中，采用錦綸單絲PA800型號(hào)的濾布深度脫水后的煤泥出泥含水率低于采用丙綸復(fù)絲750B濾布的煤泥出泥含水率，且泥餅的脫落性更好。

(2)壓榨壓力對深度脫水效果的影響

在相同的進(jìn)泥時(shí)間（25min）、壓榨時(shí)間（20min）、泥餅厚度（55mm）和濾布種類（PA800）的情況下，第2組、10組、18組和第4組、12組、20組的不同進(jìn)泥壓力（1.0MPa、1.2MPa）對于煤泥深度脫水出泥含水率的影響如圖2。

圖2 壓榨壓力對煤泥深度脫水效果的影響

由圖2可知，在相同的進(jìn)泥時(shí)間、壓榨時(shí)間、泥餅厚度、濾布種類和進(jìn)泥壓力的情況下，壓榨壓力分別為6MPa、8MPa、10MPa三種壓力下，隨著壓榨壓力逐漸升高，煤泥經(jīng)深度脫水后的含水率呈下降趨勢，壓榨壓力從6MPa升至8MPa時(shí)煤泥含水率下降較明顯，當(dāng)壓榨壓力從8MPa升至10MPa時(shí)煤泥含水率下降較少。

(3)進(jìn)泥壓力對深度脫水效果的影響

分別從第2組、4組、第6組、8組、第10組、12組、第14組、16組、第18組、20組、第22組、24組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在相同的進(jìn)泥時(shí)間（25min）、壓榨時(shí)間（20min）、壓榨壓力（6MPa、8MPa、10MPa）、泥餅厚度（55mm）和濾布種類（PA800）的情況下，進(jìn)泥壓力的增加對煤泥深度脫水后出泥含水率的影響很小，只有0.1%左右。

試驗(yàn)表明，在煤泥的深度脫水過程中，進(jìn)泥壓力的變化對煤泥出泥含水率幾乎無影響。

(4)壓榨時(shí)間對深度脫水效果的影響

在相同的進(jìn)泥時(shí)間（25min）、進(jìn)泥壓力（1.0 MPa）、泥餅厚度（55mm）、壓榨壓力（6MPa、8MPa、10MPa）和濾布種類（PA800）的情況下，第2組、6組、10組、14組、18組、22組的不同壓榨時(shí)間（20min、15min）對于煤泥深度脫水出泥含水率的影響如圖3。

圖3 壓榨時(shí)間對煤泥深度脫水效果的影響

由圖3可知，在相同的進(jìn)泥時(shí)間、進(jìn)泥壓力、泥餅厚度、濾布種類和壓榨壓力的情況下，隨著壓榨時(shí)間的延長，煤泥經(jīng)深度脫水后的含水率呈下降趨勢，試驗(yàn)的壓榨時(shí)間從15min增至20min，同等壓榨壓力條件下煤泥出泥含水率會(huì)降低1%～2%。試驗(yàn)表明，煤泥出泥含水率隨著壓榨時(shí)間的增加而降低，實(shí)際運(yùn)行中可通過調(diào)節(jié)壓榨時(shí)間來調(diào)整煤泥的出泥含水率。

3.結(jié)論

（1）單絲濾布（試驗(yàn)用PA800）更適合煤泥的深度脫水，脫水效果更好、泥餅脫落率更高。

（2）在壓榨壓力為8MPa的情況下，煤泥深度脫水后的含水率在17%左右，在降低含水率的同時(shí)也提高了煤泥的發(fā)熱量，從而大大提高煤泥的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了煤泥的摻配增效。

（3）壓濾機(jī)進(jìn)泥壓力的變化對煤泥出泥含水率幾乎無影響。

（4）煤泥出泥含水率隨著壓榨時(shí)間的延長而降低，實(shí)際運(yùn)行中可通過調(diào)節(jié)壓榨時(shí)間來調(diào)整煤泥的出泥含水率。

（5）本次試驗(yàn)只研究了壓濾機(jī)對煤泥進(jìn)行深度脫水時(shí)，隨著壓榨壓力的升高，煤泥的出泥含水率會(huì)下降，并未研究在最佳壓榨壓力下單批次時(shí)間的變化情況，后續(xù)還可繼續(xù)研究。