选煤厂加压过滤机优化研究

马义杰

（汾西矿业双柳煤矿选煤厂，山西 柳林 033300）

引言

随着环境保护重视程度的不断增加，矿井生产的煤炭洗选率及洗选量均快速提升。随着选煤厂洗选量的增加，煤炭洗选系统产生的煤泥量随之加大，煤泥中水分含量直接关系洗选的原煤产品品质[1-3]。加压过滤机是选煤厂煤泥脱水常用设备之一，其具备生产能力大、能耗低等优点。现阶段选煤厂使用的加压过滤机类型包括转鼓式、圆盘式、定盘式及筒式等[4-5]。为了提高加压过滤机工作性能，本文在对加压过滤机运行原理及制约因素分析的基础上，提出通过调整加压过滤机工作参数、入料参数及使用助滤剂等措施，对加压过滤机进行优化，从而达到提高加压过滤机工作效率及应用效果的目的。

1 加压过滤机结构及应用过程中存在的问题

1.1 加压过滤机结构及运行原理

山西某选煤厂使用圆盘式加压过滤机，其结构包括搅拌器、过滤机、加压过滤室、反吹系统、变频器等。将过滤机布置在密闭的加压仓内，加压过滤的煤泥用位于浓缩池内的底流泵运送至矿浆槽内，通过在密闭加压仓内增加压力，将煤泥中大分子物质及粗颗粒等截留压缩至滤盘上，形成具有一定厚度的滤饼。通过滤盘旋转，滤饼经过干燥区（压差脱水）进一步降低滤饼中水分，后经过刮板输送机、压滤机料箱等将干燥的滤饼排出至加压过滤机外。现阶段选煤厂使用的加压过滤机基本可实现自动化控制，同时具备操控提醒及故障报警等功能。

1.2 加压过滤机现场应用存在的问题

煤炭厂洗选过程时煤泥水中含有的粗、细煤泥分别回收，其中粒径3 mm以下煤泥水使用弧形筛脱水，粒径在3～3.5 mm物料使用煤泥离心机脱水，筛下物分别通过旋流器分级、浓缩、脱水后使用离心机回收粗煤泥。细煤泥水主要来源于弧形筛筛下水、旋流器溢流、离心机离心液、加压过滤机滤液等，细煤泥水由于黏度大、灰分高，处理难度相对较高，此部分处理效果成为制约选煤厂洗选系统稳定性的主要因素。

山西某选煤厂使用的加压过滤机型号为GPJ-720，入料质量浓度设计值为200～350 g/L，粒径0.074 mm以内占比在60%以内、灰分在30%以内，按照料位800 mm排料，排料量、周期分别为1.4～1.6 t/次、120～200 s/次。加压过滤机现场应用时存在产品水分高、排料耗时长及处理能力不达标等问题，在一定程度上影响煤泥处理系统工作效率。

2 加压过滤机优化分析

加压过滤机处理效果与矿浆浓度、粒度、药剂、主轴转速、过滤压力等有关。加压过滤机处理的煤泥应尽量均匀，粒径在0.074 mm以内的煤泥越小处理效果越好，粗颗粒占比越高则形成的滤饼中孔隙越多、透气性越好，滤饼厚度大且水分低。矿浆浓度直接影响滤饼厚度及主轴旋转脱水效果，应依据现场情况合理调整矿浆浓度。主轴转速会直接影响加压过滤机处理能力，转速过慢，则煤泥、滤布间接触时间增加，滤饼厚度较大，但是水分含量较高；转速过快，则滤饼厚度较薄，当入料浓度较高时可适当增加主轴转速，入料浓度较低时则降低转速[6-7]。

本文针对选煤厂加压过滤机现场应用需要，对加压过滤机应用进行优化，以便提高设备工作效率。

2.1 加压过滤机处理效率

现场统计发现，某选煤厂使用的加压过滤机与其他选煤厂加压过滤机使用相比，存在排料时间过长问题。浓度池底流小筛分试验表明，选煤厂加压过滤机入料粒径在0.045 mm以内的超细煤泥占比达到20%。因此，缩小分级旋流器底流口径同时增加溢流口口径，从而实现跑粗，增加溢流中粗颗粒占比，使得分级旋流器溢流中0.075 mm以上粒径产率由70.3%增长至78%、0.5 mm以上粒径物料占比由0.5%增加至6.1%。为此，将弧形筛筛缝由0.35 mm增加至1.0 mm，弧形筛筛下物通过分流管引入加压过滤机料筒、浓度机内，从而优化加压过滤机入料参数。加压过滤机入料掺粗后具体底流筛分结果见表1。

表1 加压过滤机入料掺粗后底流筛分结果

从表1可看出，跑粗后0.075 mm以下物料粒径占比由69.2%降至46.9%、0.5 mm以上粒径物料占比则由1.3%增加至4.4%。现场应用后，加压过滤机排料耗时基本在240 s以内。

2.2 矿浆浓度

为了考察入料浓度给加压过滤机造成的影响，对入料浓度进行适当调整，具体结果见表2。

从表2中可看出，当把入料质量浓度调整至375 g/L时，加压过滤机产生的滤饼水分约为25%，其既可以保证加压过滤机性能，又可以满足滤饼水分需要。为此，在加压过滤机给料泵上增加浓度计，用以实时监测入料浓度，从而使得入料质量浓度始终在375 g/L左右，以便提升加压过滤机整体工作效果。

表2 入料浓度给加压过滤机影响统计

2.3 药剂类型

煤炭洗选过程中使用的药剂一般根据现场煤泥水参数确定。选煤厂使用药剂为PAC(聚合氯化铝)、PAM（聚丙烯酰胺），同时部分时段采用进口药剂，以便提升煤泥沉降效果。目前选煤厂采用的药剂添加模式为国产PAC、PAM药剂单独使用，进口+国产药剂混合使用。现场实测发现，使用进口药剂替代国产药剂后，PAM、PAC使用量降幅分别为25%、10%，在沉降效果及经济性方面均取得较好效果。

当出现泥化时，选煤厂通过使用助滤剂添加设备，从而将高灰细泥处理时间由500 s降至300 s，处理能力及效率提升幅度均在60%以上。

3 结语

1）选煤厂在对煤炭洗选时，入料浓度、添加剂类型、入料粒径等因素均会影响加压过滤机运行效果。现场应用时，应根据处理的煤泥性质对入料参数进行综合优化，同时改变加压过滤机主轴转速、工作压力等，以便提升加压过滤机整体运行效果。

2）通过适当跑粗，可提升加压过滤机排料时间，具体将弧形筛筛缝由0.35 mm增加至1.0 mm，从而使得底流中0.075 mm以下粒级由69.2%降至46.9%、0.5 mm以上粒级由1.3%增加至4.4%，排料时间由以往的400 s以上降低至240 s以内，显著增强了加压过滤机排料效果。

3）对加压过滤机入料浓度进行优化，具体将入料质量浓度由以往的200～350 g/L增加至375 g/L，此时加压过滤机工作性能可满足要求、生产的滤饼水分控制在25%左右；同时完善加压过滤机中的助滤剂添加设备，通过增加助滤剂添加设备增强高灰细泥处理效率，具体处理时间由以往的500 s降至300 s，处理能力及效率提升达到60%以上。