introductory

淮北礦業煤炭資源豐富，煤種齊全，煤炭洗選以煉焦煤為主，主要產品有焦 煤、肥煤、瘦煤、1/3焦煤四個煤種6種規格，多為低中灰、特低硫、特低磷， 粘結性強、結焦性好的“綠色環保型”煤炭，其中焦煤、肥煤和瘦煤為國家保護開 發的稀缺煤種，占礦區總儲量的85%以上。

淮北礦業煉焦煤廠現有淮北、臨渙、渦北三座礦區型選煤廠及一座礦井型蘆 嶺選煤廠，年入洗總量在20Mt以上，選煤工藝均采用較成熟的原煤全重介旋流 器分選、煤泥濃縮浮選、尾煤壓濾聯合工藝。釆用浮選工藝從煤泥中回收細粒煤， 提升精煤產率，避免資源浪費，對于企業而言具有很好的社會和經濟效益，但是 長期以來存在著浮選精煤水分高造成綜合精煤水分偏高的情況。

精煤降水的重要性

水分高的煤給運輸帶來不便，特別是高寒地區濕煤冬運，煤炭的凍結會給鐵路 裝卸車帶來困難，同時，水分高還增加了無效的運輸，隱形中增加了運輸費用。

對于下游焦化企業而言，精煤中水分在煉焦高溫干餡過程中大部分會形成焦 化廢水，焦化廢水是一種典型的有毒難降解有機廢水，其污染物濃度高，難于降 解，由于焦化廢水中氮的存在，致使生物凈化所需的氮源過剩，給處理達標帶來 較大困難。同時，精煤中水分的汽化需要吸收大量的熱量，從而增大煉焦耗熱量， 如果水分過大，汽化吸收的熱量就越大，從而延長了結焦時間，使得焦炭產量降 低。

隨著環保政策的日益嚴格，部分城市對焦化企業實行煤炭使用總量（運量） 控制，這就意味著精煤水分高，有效的精煤量就相對減少，焦炭產量就降低。

以上因素足以說明精煤水分對焦化企業的效益影響較大。近年來，淮北礦業 不少精煤用戶紛紛提出精煤降水要求。精煤降水歸根到底是煤炭企業滿足市場需 要，提升產品競爭力，增加經濟效益的一種需求。

精煤水分現狀分析

在目前的工藝條件下，淮北礦業各煉焦煤廠洗后精煤產品由重介精煤、粗精 煤、浮選精煤三部分構成，受制于浮選精煤粒度組成及脫水設備性能，浮選精煤 水分遠高于重介精煤、粗精煤水分（見表1）。同時，因入洗原煤中煤泥含量含量 高且易泥化，造成精煤中浮選精煤占比高達30%以上，甚至更高（見表2）,導 致精煤水分偏高。

表1：各部分精煤水分實際范圍及產量占比

name (of a thing)	重介精煤	粗精煤	浮選精煤
			臥式沉降離心機	filter press
水分Mt/%	4?6	10 ?14	20 ?24	25 ?28

表2:某一時期蘆嶺原煤、精煤粒度組成

粒級/mm	原煤		refined coal
	產率/%	灰分/%	產率/%	灰分/%
+13	22.92	73.51	5.12	7.47
13?6	10.84	52.20	8.85	8.30
6^3	13.25	39.60	11.67	8.48
3 ?0.5	29.10	32.87	31.03	8.65
-0.5	23.89	29.83	43.33	9.23
總計	100	44.45	100	8.79

浮選精煤壓濾機工藝改進歷程

當前國內用于浮選精煤脫水的設備類型較少且設備脫水性能未有突破性進展，選煤廠用戶選擇性較小。面對精煤降水的迫切需要，針對浮選精煤水分高的 問題，淮北礦業從降低浮選精煤壓濾水分入手，聯合設備生產廠家在現有精煤壓 濾機的基礎上不斷進行工藝改進或試用新設備，此歷程可分為四個階段。

KZG型高效快速壓濾機

高效快速壓濾機，其是一種間歇性 操作的加壓過濾設備，適用于各種懸浮液的固液分離，適用范圍廣、分離效果良 好、結構簡單、操作方便、安全可靠，主要應用于冶金、洗煤等領域。它主要由 機架、過濾、液壓、卸料機構、電氣控制五大部分組成。

高效快速壓濾機在淮北礦業淮北選煤廠、蘆嶺選煤廠使用較多，主 要過濾工序為：壓緊達到壓緊壓力上限入料進料達到設定時間后，停止進料 空氣壓榨達到設定時間反吹風達到設定時間松開，開始自動卸料。

KZG型高效快速壓濾機主要工藝特點：

入料方式為雙向中心入料，即從壓緊板、止推板入料口同時入料，過 濾壓力5?0.8MPa;

壓榨介質為空氣，高壓空氣從隔膜板上邊角進入濾腔，因高壓供風系 統原因實際使用過程中壓榨壓濾為7MPa。

隔膜板與廂式板按交替順序放置，通過向隔膜板濾腔充氣后改變其腔 室的容積，使濾板變形，對濾餅進行擠壓，進一步降低濾餅含水率；

反吹風從壓緊板入料口進入。

存在問題：現有工序將壓榨和反吹風兩個環節分開進行，壓榨停止后隔膜板 變形恢復，與濾餅之間余量過大，沒有阻力，造成風壓的泄漏，高壓風不能穿透 濾餅孔隙，把水分置換出來，反吹風降水效果不明顯。實際使用中，反吹風時間 短，主要作用僅為將中心孔中殘余料漿吹回入料桶中。精煤壓濾水分長期維持在 27%左右。

KZG型高效快速壓濾機改進型

針對KZG型高效Rapid filter presses存在的問題，淮北選煤廠在原有的基礎上對相 關工藝進行了改進。

一是入料方式的改變。由雙向入料改為從止推板入料口單向入料，兩端入料 造成中間壓力的互沖，延長了入料時間。

二是吹風方式的改變。由單側吹風改為兩側吹風，用管道將風管與回料管聯 通，并增加控制閥，作為止推板側吹風管，加上原壓緊板側的吹風管，一共兩個 吹風管。

三是過濾工序的改變。將原來的先壓榨后吹風改為吹風、壓榨同時進行，兩 個工序合二為一。因為在壓榨的同時，吹風進行，防止了風壓的快速泄露，通過 壓榨又改變了濾餅孔隙的排列格局，再一次把濾餅內的水分置換出來。

工藝改進后的主要過濾工序為：壓緊達到壓緊壓力上限入料進料達到設 定時間后，停止進料_次壓榨達到設定時間壓緊板側反吹風達到設定時 間二次壓榨、兩側吹風同時進行達到設定時間松開，開始自動卸料。

工藝改進后，精煤壓濾機脫水效果有所改善，精煤壓濾水分降低約2個百分 點，維持在25%左右。

HMZG型角吹風式壓濾機

蘆嶺選煤廠二次浮選精煤采用KZG型高效快速filter press脫水，因煤質粒度原 因，二次浮選精煤水分約27%,且二次浮選精煤量占總精煤量的20%左右，造成 蘆嶺精煤水分長期維持在14.0%左右。2015年引進了角吹風式壓濾機，其工作原理與KZG型高效快速壓濾機基 本相似。

HMZG型角吹風式壓濾機主要工藝改進及特點：

入料方式為雙向中心入料，即從壓緊板、止推板入料口同時入料，過 濾壓力 5~0.8MPa;

壓榨介質改為清水，壓榨壓力OMPa,水從隔膜板側邊進入濾腔，每 塊隔膜板通過膠管與壓榨水管連接，需單獨配置一臺水泵及水箱，壓榨結束水泵 停止后，壓榨水自流到水箱，水循環使用。

隔膜板變形擠壓降水原理與KZG型壓濾機相似，但其壓榨壓力能達到 OMPa,脫水效果更好。

在設備調試期間，濾液暗流管道改為了明流，濾液只能從廂式板兩側 水嘴流岀。

增加了角吹風管道，高壓風從濾板左上角進入濾室，因隔膜板與廂式 板是交替放置的，在進氣通道設計上，高壓風只能從隔膜板進入濾室，而不能從 廂式板進入，這就形成了一條在濾室內高壓風從隔膜板側穿透中間濾餅到廂式板 側，從水嘴流出的吹風線路。高壓風穿透中間濾餅將水分帶出，脫水效果更好。

主要過濾工序為：壓緊達到壓緊壓力上限入料進料達到設定時間后，停 止進料?水壓榨達到設定時間?壓榨、角吹風同時進行達到設定時間反吹風 達到設定時間松幵，開始自動卸料。

HMZG型角吹風式壓濾機幾經參數調整，目前在蘆嶺選煤廠使用效果較好， 在同樣的煤質情況下，水分比KZG型壓濾機降低約10個百分點，維持在17.5% 左右。而且脫水周期更短，比KZG型壓濾機縮短約5分鐘。

為進一步降低精煤水分，蘆嶺選煤廠通過管路改造及更換隔膜板， 將原有的四臺KZG型高效快速壓濾機改造成HMZG型角吹風式壓濾機，脫水效果同樣較好，但因濾餅厚度原因，改造后水分維持在20%左右。

HMZG型角入料式壓濾機

淮北選煤 廠對HMZG型角入料式壓濾機進行工業性試驗，為首次運用在煤炭脫水上。

HMZG型角入料式壓濾機主要工藝改進及特點：

濾板取消了中心孔，降低了濾布安裝更換的難度，易于實現濾布快速 更換。

入料方式為單向邊角入料，即從止推板左上角入料口入料，通過箱式 板進入慮室，過濾壓力0.5?8MPa,相比于中心孔入料，過濾壓力更集中。

壓榨方式、介質及壓力與HMZG型角吹風式壓濾機相似。

隔膜板變形擠壓降水原理與HMZG型角吹風式壓濾機相似。

取消了濾板出水嘴，釆用暗流方式，在濾板左右下方分別設置濾液水 通道。

吹風與濾液水共用一側管道，可通過閥門切換，起到吹風或排濾液水 作用，吹風降水原理與HMZG型角吹風式壓濾機相似。

采用新型潑膠濾布，形成相對密閉的過濾室，減少了壓榨能量的損耗， 提高了過濾效果。

反吹風管道與入料管道在壓緊板側通過管道相連，中間有閥門控制， 反吹風作用與其他壓濾機一樣，僅為將入料管道中殘余料漿吹回入料桶中。

主要過濾工序為：壓緊達到壓緊壓力上限入料進料達到設定時間后，停 止進料反吹風達到設定時間水壓榨達到設定時間吹風達到設定時間 二次反吹風達到設定時間松開，開始自動卸料。

目前HMZG型角入料式壓濾機試驗機己在淮北選煤廠正常使用，脫水效果 好，水分大幅降低，維持在15%左右。水分降低后，濾餅易碎，經過自由下落及 刮板機擠壓，濾餅松散程度好，更利于產品均質，可以減少煤泥破碎環節。

總結及后期展望

通過不斷的工藝改進，取得了較好的效果，浮選精煤壓濾水分不斷降低,脫水工藝處于國內先進水平。其中蘆嶺選煤廠精煤水分由以前的14.0%降 為現在的11.5%,效果十分明顯。在生產過程中吹風壓力及時間對壓濾機脫水效 果影響大，為保證吹風壓力及時間，需配置相應的高壓供風系統，淮北選煤廠、 蘆嶺選煤廠吹風壓濾保持在0.6MPa左右，入料、吹風、壓榨等時間都可根據實 際情況進行設定。

表3：不同類型精煤壓濾機的濾餅水分

類型	KZG型	KZG改進 型	HMZG 型 角吹風式	KZG型改造成 HMZG型角吹風 式	HMZG 型 角入料式
使用地點	淮北選煤廠 蘆嶺選煤廠	淮北選煤 廠	蘆嶺選煤廠	蘆嶺選煤廠	淮北選煤廠
水分MJ%	27左右	25左右	17.5左右	20左右	15左右

HMZG型角入料式壓濾機產品水分低，相對于加壓過濾機、臥式沉降離心機 設備可靠性高，具有較好的推廣前景。

淮北選煤廠、蘆嶺選煤廠一次浮選精煤用臥式沉降離心機脫水，水分偏高， 筆者認為在保證浮選工藝效果的情況下，可以通過浮選工藝的改造，棄用臥式沉 降離心機，即一次浮選三、四室精礦去二次浮選，將一次浮選一、二室及二次浮 選精煤全部用壓濾機脫水回收，但脫水效果還將進一步驗證。

隨著國家環保政策要求越來越嚴格，選煤廠煤泥的堆放、運輸等影響環保的 問題日益突出，煤泥減量化或無煤泥化生產將是未來選煤廠工藝發展趨勢。將 HMZG型角入料式壓濾機應用于動力煤廠煤泥的脫水回收,其濾餅松散程度好， 易于產品均質，再將低水分的煤泥摻入洗混煤中，作為最終產品銷售，即可實現 無煤泥化生產的目的，但其經濟性、技術可行性有待驗證。