新型精煤压滤机脱水工艺的实验研究

新型精煤压滤机脱水工艺的实验研究

李丽琴

李丽琴（龙煤七台河分公司新兴选煤厂，黑龙江七台河154600）

摘要：新型精煤压滤机所采用的是综合脱水工艺，综合脱水工艺主要由静压脱水、压榨脱水、气体置换脱水三部分组成，这三种脱水方式的脱水机理不同，对精煤水分的影响很大。通过对脱水方式的研究，优化静压脱水、压榨脱水、气体置换脱水的组合方式，提高精煤压滤机的脱水效果。

关键词：静压；压榨；气体置换；脱水；机理

新型精煤压滤机所采用的脱水工艺是集静压脱水、压榨脱水、气体置换脱水为一体的综合脱水工艺。就整个综合脱水工艺来讲，静压脱水是前提，是脱水的基础，属于预备性脱水，决定最终滤饼水分的关键是压榨脱水和气体置换脱水的合理运用。但压榨脱水和气体置换脱水的脱水机理有很大区别，所以必须了解压榨脱水和气体置换脱水的脱水机理，这样才能充分发挥压榨脱水和气体置换脱水的功能，最大限度地降低滤饼水分。

1脱水机理的分析与讨论

在压滤脱水过程中，一般采用很高的流体静压来缩小滤饼的孔隙率，排出大部分水分。但在实际操作中，发现单纯的提高流体静压力，脱水效果并不理想。

因为随着压力的增大，滤饼防隙率逐渐减小，滤饼孔隙的饱和度逐渐降低，当滤饼的饱和度接受剩余饱和度时，滤饼水分基本不再降低。实验已经证明了这一点。

另外，分析滤饼的显微结构，发现这时滤饼颗粒形成拱桥结构，这种拱桥结构包含的水分很难用流体静压力排出。这种条件下，继续降低滤饼水分必须施加更高的压力，一般情况下，流体静压力靠给料泵实现，靠泵增大压力并不容易实现，而且会造成设备投资大和运行成本高。单纯的静压脱水，滤饼水分不能达到国家规定的精煤水分的要求。所以必须从改善滤饼过滤阻力考虑，采用压榨脱水或气体置换脱水才能进一步降低滤饼水分。

（1）压榨脱水的脱水机理。

精煤压滤机压榨作用的实现是靠隔膜挤压滤饼减小滤饼孔隙率，从而降低滤饼水分。静压脱水后滤饼内形成一定的拱桥结构，通过隔膜挤压能破坏拱桥结构。隔膜挤压相当于在滤饼上形成二维剪切力。从二维方向破坏拱桥结构，从而可以改变滤饼的孔隙率。压榨作用的实质是滤饼内部颗粒的重新排列，压榨效果的好坏取决于滤饼的可压缩性。浮选精煤有一定的可压缩性，特别是细、粘的物料。所以对于浮选精煤的脱水采用压榨脱水还是必要的。但是，由于浮选精煤中含有一些浮选药剂，使滤饼颗粒表面形成一定的水化膜，另外，滤饼颗粒间形成毛细管中含有很多毛细水分，压榨作用不能把这样的水分排出。所以压榨脱水也具有一定局限性。

（2）气体置换脱水的机理。

对于滤饼中的水化膜和毛细管中的水分可以利用气体置换脱水排出。气体置换脱水的机理是利用气液两相流的原理，很好地改善了滤饼的过滤阻力。通过科学给料管道引人压缩气体进入滤饼内部置换脱水，脱水机理如下：

a.气—液界面作用。

当压缩气体压力大于滤饼的毛细压力时，压缩气体从滤饼最大孔隙进入，穿透毛细管把毛细管的水分置换出来。当压缩气体通过滤饼孔隙时，由于两相流体的界面作用使部分吸附在毛细管表面的水分气化，被压缩气体带走。

另外，气体在水中的溶解度随压强的增大而增大，溶解在水中的气体进入滤饼后可以强化气液界面作用，在颗粒表面析出，也可以带走颗粒的表面水。

b.压缩作用。

气体对滤饼的压缩作用就是在气体压力的作用下，滤饼中的小颗粒能够填充大的孔隙，压缩后的滤饼的孔隙率降低，水分也随之降低。

2实验部分

对于目前浮选精煤压滤脱水工艺，大多数是静压脱水、压榨脱水、气体置换脱水的综合运用，但其中二种方式的联合使用比较多，即使是三种方式的联合使用，气体置换脱水也只是用来净化管道中残留的料浆，简单的压缩一下滤饼，并没有真正发挥气体置换脱水的优势本实验主要研究压榨脱水、气体置换，脱水的效果及压榨脱水和气体置换脱水的优化组合。

（1）实验条件。

在同一压滤条件下，料浆经流。体静压脱水后，进行气体置换脱水和压榨脱水。流体静压力值为0.6MPa，压榨与气体置换时间均为15s，压力均为0.6MPa。实验煤样采用龙湖选煤厂的浮选精煤。筛分化验结果，见表1。

（2）实验结果与讨论，实验结果，见表2。

通过实验可以看出：气体置换脱水优于压榨脱水，先气体置换后压榨脱水优于先压榨后气体置换脱水。通过实验也发现，压榨脱水时压力不宜过大，一般在0.4~0.6MPa，否则滤板容易断裂，气体置换脱水时，压力也不宜过大，一般在0.4~0.7MPa，否则也容易使滤板断裂。

从实验结果可以看出：先气体置换后压榨脱水效果好于先压榨后气体置换脱水的效果。

分析原因：静压脱水后，滤饼中形成自然的流体通道，这时候不破坏滤饼结构，压缩气体使颗粒表面的润湿流体沿滤饼内部的流动的阻力最小，在有限的时间内能及时排出，有利于脱出水分，如果先压榨破坏滤饼结构，滤饼颗粒重新排列，自然的流体流动通道被破坏，气体置换脱水阻力增大不利于降低滤饼水分。

精煤压滤机的脱水工艺优化结果：静压脱水→气体置换脱水→压榨脱水。

结语

通过以上实验与讨论看出：压榨脱水，气体置换脱水的脱水机理不同，为了使精煤压滤机发挥最好的脱水效果，最大限度的降低浮选精煤的水分，必须对压榨脱水、气体置换脱水进行比较分析，形成最佳脱水工艺。但气体置换脱水的操作水平要求很高，不易把握，关于气体置换脱水的机理、工艺还有待于进一步研究。