操作参数对煤泥脱水效果的影响

李森

（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001）

当前我国选煤厂绝大多数采用的都是湿法选煤，随着工业化的发展，煤炭市场的竞争也越来越激烈，用户对煤炭产品的质量要求也越来越高，迄今为止我国煤炭的洗选比例已经超过了60%。但是随着机械化程度的提高和煤质量逐渐降低，细粒煤由煤炭中所占的比例逐渐增高，煤泥含量的增加，加大了煤泥水的处理难度和煤泥脱水的回收和固液分离的实现，从而导致了细粒度产品脱水问题日益突出，而评价煤质量的一个重要指标就是煤泥的水分含量。因此煤泥脱水成为选煤场的一个重要环节。

选煤厂广泛使用的脱水设备为离心脱水机，它具有产品水分低、脱水效率高、占地面积小等优点。本文通过对实验室现有一种新型煤泥离心沉降脱水设备的数据测试，分析入料浓度、转鼓转速、入料流量等参数对脱水效果的影响，为选煤厂提供参考。

1 实验过程

本试验过程为：为保证煤泥与水充分混合，首先将煤泥水放入搅拌桶内充分搅拌，然后通过给矿泵将其送入转鼓的入料口内，在入料口处安装有电磁流量计计量入料流量。

（1）入料浓度分别取300 g/L、400 g/L、500 g/L、600 g/L，在不同的入料浓度下，其他操作参数保持不变，待离心机运行平稳后，采集两次底流口处的煤泥样本，将样品称重并烘干后，计算其含水率，取其平均值。

（2）控制入料流量分别为100 L/min、300 L/min、500 L/min、700 L/min，其他操作参数和运行参数保持不变，进行单因素试验。

（3）通过调节变频器，改变转鼓分别为1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min，其他操作参数和运行参数保持不变，进行单因素试验。

本试验的目的是为了得到不同操作参数对实验室中已有的离心沉降脱水设备脱水效果的验证。

2 影响脱水效果的因素分析

2.1 入料浓度对脱水效果的影响

由表1可知，入料浓度是影响脱水效果的主要参数之一，随着入料浓度的增加，产品水分逐渐降低。当入料浓度较低时，在底流口由于煤泥饼的形成速度较慢，导致产品水分相对偏高；当入料浓度为400～500 g/L时，产品的水分相对稳定，约24%左右。但是随着入料浓度的增加，使得单位体积内的固体颗粒增多，颗粒间的干扰作用增加，破坏了内部流场的稳定性，使得产品水分降低效果小，甚至还可能有略微的增加。

表1 入料浓度对脱水效果的影响Tab.1 Effect of feed concentration on dehydration

2.2 入料流量对脱水效果的影响

由表2可知，随着入料浓度的增加，产品水分逐渐降低，但是当超过一定的入料浓度时，产品水分出现了增加的现象，说明此时入料流量已经超出了设备的处理范围，导致煤泥的含水率增加。

表2 入料流量对脱水效果的影响Tab.2 Effect of feed flow on dehydration effect

2.3 转鼓转速对脱水效果的影响

由表3可知，随着转鼓转速的增加，产品水分逐渐降低，并且细粒更容易从底流口流出，使得脱水效果得到提高。但是转鼓的转速并不是无限增加的，转速越高，对设备的性能要求就越高，如果超出了设备所承受的范围，会发生危险。因此在选择转鼓转速的时候，要充分考虑到脱水效果和设备承载能力两方面的因素，在可以达到脱水效果的前提下，尽量选择较小的转鼓转速。

表3 转鼓转速对脱水效果的影响Tab.3 Effect of drum speed on dehydration effect

3 正交试验

3.1 因素和水平的选择

由上文的操作参数可知，需要考虑物料的三个因素分别为入料浓度、入料流量、转鼓转速。三个因素都选取四水平，选取的因素和水平如下：

A：入料浓度：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：转鼓转速：1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min

根据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 实验方案的确定

根据本试验的因素和水平，选用正交表L(4)安排试验，该正交表考虑了三个因素，每个因素四个水平，共计16次试验。

比较偏差平方和以及极差，均能得出各因素的主次顺序为：

因此，由以上分析可知，在本离心机内操作参数对脱水效果的影响因素由主到次分别是转鼓转速、入料流量、入料浓度。

4 结束语

以实验室现有的一种新型煤泥沉降脱水设备为研究对象，探究不同的操作参数对脱水效果的影响以及操作参数的主次顺序。试验结果表明，不同的操作参数对煤泥脱水效果有着不同的影响。