introductory

壓濾脫水是一種在礦漿泵產(chǎn)生的壓力差作用下，使固、液兩相構(gòu)成的礦漿通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)（濾布），從而實(shí)現(xiàn)固液分離的脫水方法。由于該方法具有過(guò)濾強(qiáng)度高、濾餅水分低、濾液質(zhì)量好等特點(diǎn)，在選煤廠煤泥水處理工藝中常作為小于0.5mm細(xì)粒級(jí)物料實(shí)現(xiàn)固液分離的有效途徑。

1板框式壓濾脫水的原理及特點(diǎn)

我國(guó)目前應(yīng)用的多為凹板Plate and frame filter presses，通常稱(chēng)為箱式壓濾機(jī)。箱式壓濾機(jī)主要組成有：固定尾板、活動(dòng)頭板、濾板、主梁、液壓缸體和濾板移動(dòng)裝置。

壓濾脫水原理見(jiàn)圖1。每塊濾板為中間凹槽結(jié)構(gòu)，并且均由濾布包裹。壓濾機(jī)工作時(shí)，利用活動(dòng)頭板上液壓裝置的推力將所有濾板壓緊在頭板和固定的尾板之間。每相鄰濾板之間的凹槽壓緊對(duì)合后形成一個(gè)封閉的濾室。礦漿借助給料泵給入被濾布包裹的濾室內(nèi)，煤泥顆粒由于濾布的阻擋留在壓緊形成的濾室內(nèi)，濾液則通過(guò)濾布后再沿著濾板上布置的泄水溝排出機(jī)外。當(dāng)所有濾室被煤泥填滿(mǎn)后，不再有濾液流出，表明脫水過(guò)程已經(jīng)完成，停止給料。利用液壓系統(tǒng)將活動(dòng)頭板拉回原位，濾板移動(dòng)裝置，將濾板依次拉開(kāi)。濾餅在重力作用下自然脫落，完成整個(gè)壓濾過(guò)程。

整個(gè)壓濾過(guò)程分為入料、脫水和排料三部

 

圖1板框壓濾機(jī)工作原理示意

 

分。壓濾脫水作業(yè)是不連續(xù)排料工藝。壓濾機(jī)脫水效果較好，濾餅水分一般在20%-28%,而且濾液中的固體含量很低，基本為清水，一般在0.01-0.1g/L,無(wú)需再處理即可作為循環(huán)水重復(fù)使用。在選煤廠工藝設(shè)計(jì)中，壓濾機(jī)常常作為煤泥廠內(nèi)回收和洗水閉路循環(huán)的把關(guān)設(shè)備被大量用來(lái)處理原生煤泥、浮選精煤、浮選尾煤。

2快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)的特點(diǎn)

快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)是在傳統(tǒng)箱式壓濾機(jī)工作原理基礎(chǔ)上增加了快開(kāi)功能和隔膜壓榨功能，使得快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)的單個(gè)壓濾循環(huán)用時(shí)更短,單臺(tái)處理能力更大，濾餅水分更低。在相同入料條件下，快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)與傳統(tǒng)箱式壓濾機(jī)相比較，設(shè)備選用更少，空間占用更小，土建投資更低。

傳統(tǒng)箱式壓濾機(jī)只是依靠流體靜壓力進(jìn)料擠壓脫水，快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)在脫水階段有了更大改變。在入料初期兩種壓濾機(jī)的工作過(guò)程相同。當(dāng)過(guò)濾期結(jié)束后，傳統(tǒng)箱式壓濾機(jī)則繼續(xù)向?yàn)V室內(nèi)打入礦漿，此為過(guò)濾壓榨期。但這時(shí)只在入料口附近有濾液流動(dòng)，此時(shí)濾液流動(dòng)方向發(fā)生變化，導(dǎo)致濾餅中顆粒壓縮壓力分布隨之改變，從而降低了濾餅的含水率。但是快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)在過(guò)濾期終了后立即停止入料(傳統(tǒng)箱式壓濾機(jī)在這一期間過(guò)濾效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，占單循環(huán)時(shí)間60%-70%),從而大大縮短了單循環(huán)時(shí)間，提高了過(guò)濾效率。

快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)在壓榨期不采用連續(xù)供料的方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步壓榨脫水，而是釆用壓縮空氣充填隔膜，由隔膜變形所產(chǎn)生的雙向壓力破壞顆粒間形成的拱橋，將殘留在濾餅顆?？障堕g的濾液擠出。隔膜壓榨后，對(duì)濾餅再增加高壓吹風(fēng)操作，用強(qiáng)氣流對(duì)濾餅中的毛細(xì)水進(jìn)行穿流置換,進(jìn)一步排出濾餅中殘存的毛細(xì)水，最大限度地降低了濾餅水分。普通濾板及隔膜濾板脫水效率比快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)釆用的優(yōu)化設(shè)計(jì)有：高壓強(qiáng)進(jìn)料擠壓脫水、隔膜壓榨脫水和強(qiáng)氣流穿流濾餅脫水。在工藝和結(jié)構(gòu)上具有以下優(yōu)點(diǎn)：

大功率液壓缸大面積均勻壓緊，濾板受力更均勻，密封更好，且不噴料。大功率的變量泵液壓站能減少油缸行程時(shí)間，縮短壓濾機(jī)的循環(huán)周期。

設(shè)備從頭部、尾部?jī)深^中心口同時(shí)進(jìn)料，使得進(jìn)料速度快，濾室布料均勻，成餅效果好。避免了單口進(jìn)料的傳統(tǒng)箱式壓濾機(jī)布料不均勻、速度慢、濾腔容易缺料、濾板易損壞等問(wèn)題。

優(yōu)化濾板面設(shè)計(jì)，礦漿通流大，液阻小，濾液排出通暢，流量大。

濾板多段拉開(kāi)，每段六塊一次拉開(kāi)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，機(jī)體總長(zhǎng)度較傳統(tǒng)壓濾機(jī)縮短1/3-1/4,節(jié)省占地。

釆用鏈傳動(dòng)拉開(kāi)濾板、液壓缸傳動(dòng)合攏濾板，既實(shí)現(xiàn)了快速卸料，又保證了濾板快速、可靠地壓緊。這種拉開(kāi)合攏設(shè)計(jì)使得卸料時(shí)濾板抖動(dòng)，卸料更徹底；而合攏時(shí)濾板不抖動(dòng)，避免了濾布折損問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率。

采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口單絲濾布，濾布與泥餅的接觸面經(jīng)股光處理，便于泥餅脫落；且濾布具有足夠的強(qiáng)度及與泥質(zhì)相適應(yīng)的透氣率，適合煤泥處理。此外有配套襯墊濾布支撐，延長(zhǎng)了濾布的使用壽命。

3快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)選型

設(shè)計(jì)中，壓濾機(jī)的選型以《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50359-2005)作為依據(jù)。該規(guī)范中規(guī)定：“壓濾機(jī)的處理能力宜按所處理物料的試驗(yàn)值選取，也可參照本規(guī)范中所提供數(shù)值選取……，或釆用廠家提供的保證值”。規(guī)范中所提供的保證值見(jiàn)表1。

設(shè)備名稱(chēng)	Materials handled	入料濃度/g?”	處理能力/t?m-2?h1	產(chǎn)品水分M/%	工作壓力/MPa
箱式壓濾機(jī)	尾煤	350-500	0.01~0.02	22-26	0.25~0.35
	煤泥	350~500	0.02~0.03	20-24	0.25~0.35
Quick-opening diaphragm filter press	refined coal	200-250	0.05~0.07	18~23	0.50~0.70
	煤泥	350-500	0.03~0.06	20-24	0.50~0.70

根據(jù)規(guī)范中所述“壓濾機(jī)的處理能力宜按所處理物料的試驗(yàn)值選取”，但是由于獲得煤樣較為困難，而且試驗(yàn)條件不足很難做到按照試驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。所以只能按照表1提供的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果獲得的處理能力范圍比較大，例如：處理原生煤泥，300m²快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)計(jì)算小時(shí)處理能力為9~18t干煤泥。這就給設(shè)備選型帶來(lái)了較大的差異。

快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)的工作周期由以下五部分組成：濾板合攏壓緊、進(jìn)料一次脫水、隔膜壓榨二次脫水、強(qiáng)氣流反吹、濾板拉開(kāi)卸料。在這五部分中除了“進(jìn)料一次脫水”之外，其余四部分所用時(shí)間幾乎和煤泥性質(zhì)無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)這四部分所用時(shí)間是固定的。而“進(jìn)料一次脫水”所用時(shí)間與入料濃度有關(guān)，但是目前壓濾機(jī)入料泵一般選用的是流量為120-300m³/h的渣漿泵。在這樣大的流量下，入料濃度在350g/L和500g/L時(shí)相比較，用時(shí)相差約2min左右。而整個(gè)壓濾過(guò)程至少需要15min以上，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的單循環(huán)時(shí)間見(jiàn)表2。所以入料濃度對(duì)入料時(shí)間的影響較小。

Materials handled	平均單個(gè)循環(huán)用時(shí)/min
浮選精煤	15
原生煤泥	25
浮選尾煤	32

根據(jù)處理物料的不同，也可以按照下述方法計(jì)算快開(kāi)壓濾機(jī)的設(shè)備選型：

N=077(60×1.2F)

式中：N—設(shè)備臺(tái)數(shù)，臺(tái)；

Q——小時(shí)處理煤泥量(含水)，t/h；

T—處理物料單個(gè)循環(huán)時(shí)間，min；

V—所需機(jī)型的濾室總?cè)莘e，m3/臺(tái)。

例如：300m²快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)濾室容積為5.8m3,處理濃度為350g/L的原生煤泥時(shí)，快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)一個(gè)工作循環(huán)需要25min左右。這樣在1h內(nèi)可以完成2.4個(gè)循環(huán)，故1h內(nèi)可排料體積為2.4×5.8m³=13.92m³。其中包含約25%的水分，所以每小時(shí)的干煤泥處理量為13.92m³x0.75×1.2t/m³=12.52t。

4快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)輔助設(shè)備設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)

4.1壓濾機(jī)下刮板機(jī)設(shè)計(jì)選型需注意的問(wèn)題

刮板機(jī)盡量選擇大槽寬型號(hào)，以增加壓濾機(jī)下排料溜槽的角度，防止堵料；

刮板機(jī)盡量有2。的傾角并在尾部設(shè)置排污口，當(dāng)清洗上部壓濾機(jī)時(shí)能保證洗水及時(shí)排出；

刮板機(jī)的運(yùn)輸量應(yīng)該不小于150t/h。由于壓濾機(jī)為不連續(xù)排料設(shè)備，排料時(shí)間短，如果刮板機(jī)的運(yùn)量按照工藝流程的數(shù)值進(jìn)行選取則會(huì)造成堵料存料現(xiàn)象。

4.2壓濾機(jī)配套壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選型需注意的問(wèn)題

一般壓風(fēng)機(jī)的隔膜壓榨和反吹風(fēng)的風(fēng)壓為0MPa,如果選擇0.8MPa的風(fēng)機(jī)，脫水效果相對(duì)較差；

壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量盡量小，配套風(fēng)包盡量大。壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量可以選擇10-20m³/min,并根據(jù)壓濾機(jī)臺(tái)數(shù)及型號(hào)配置風(fēng)包；

應(yīng)為氣動(dòng)閥門(mén)單獨(dú)配置小風(fēng)包，容量約1m³,氣動(dòng)閥門(mén)用風(fēng)需要進(jìn)行空氣濾清處理。

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