煤泥离心过滤过程的综合助滤机理研究

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1、万方数据第32卷第6期2003年11月中国矿业大学学报JournalofChinaUniversityofMining＆TechnologyV0132No．6Nov．2003文章编号：10001964(2003)06—0705—04煤泥离心过滤过程的综合助滤机理研究张文军，欧泽深，李延锋，高敏(中国矿业大学化工学院，江苏徐州221008)摘要：利用实验室小型变频调速离心过滤机进行了煤泥悬浮液脱水试验，研究了连续离t心动态过滤过程中的滤饼过滤效应厦其影响截留粒度的因素，同时分析了滤饼离·心助滤、动态滤饼及变驱动力强化助滤的机理和效果．结果表明

2、：综合滤饼过滤、动态过滤、变驱动力离。过滤等因素对改善细粒煤泥过滤脱水效果具有非常积极的意义．关键词：煤泥脱水；过滤；离。过滤机中图分类号：TD926．2文献标识码：A高效细粒煤泥脱水技术是湿法深度选煤的前提．传统的盘式真空过滤机虽然可以连续作业，但由于受真空度的限制其产品的水分往往满足不了用户的要求}在此基础上发展起来的加压过滤机虽然产品水分及处理量大幅度改善，滤饼水分可降到20％或更低，但是其系统复杂、占据空间大、设备投资高；在尾煤压滤机基础上发展起来的浮选精煤压滤机的滤饼水分可以达到加压过滤机同样的水平，但是由于属于间歇作业，产品的掺

3、配比较困难，影响产品的均匀性，且单位处理量小．因此新型连续作业、经济高效、高可靠性的细煤泥脱水技术与装备的研究，是当前洁净煤技术领域的一个重要研究和发展方向．离心力场是简单有效地增大过滤推动力的重要途径，所产生的过滤推动力远远高于真空、加压等所能提供的过滤推动力，同时还具有对滤饼层的自压缩和降低残余饱和度的效应，且系统简单、占地面积小、效率高．与沉降离心脱水机相比，离心过滤对所分离的固相和液体之间没有密度差的要求．离心过滤脱水技术已广泛地应用于末煤的脱水，用于粗煤泥回收的离心过滤技术近年来也取得了较大的发展．如澳大利亚Ludowici公司开

4、发的离心机处理量大、产品水分达15％～16％，固体回收率可以到70％～80％，但在国内目前主要用于原煤泥的脱水和粗煤泥的回收，且需要较高的入料浓度(固体浓度60％～70％)．而浮选精煤离心过滤脱水技术尚未见工业化应用的报导．本研究拟采用实验室小型变频调速螺旋排料离心过滤机对两种不同粒度组成的煤泥进行常规浓度(200g／L)的脱水实验，探讨煤泥悬浮液离心过滤过程中的离心强化脱水机理和离心因数对产品水分及截留粒度的影响．1离心强化助滤机理1．1对脱液阶段过滤速度的影响离心转鼓半径为R，自由液面半径为r。时的离心过滤分离速度为r”2诸×10叫∞“

5、一州。。一—聂Fi瓦一‘DI““一骘S鬻1m㈤2(一仍)p”⋯⋯R+70h—T’式中：s为颗粒的比表面积}c为离心因数；^为液体体积分数；‘。I为液体的密度；h为半径平均值；u为转鼓转速}g为重力加速度；卢为液体动力粘度．离心力场可以加速颗粒的沉降速度即成饼速度，也提高了饱和渗流的流体压差“‘21，提高过滤速度，改善脱水结果(表1，2，图1)；对同样的入料，当离心因数增加时，滤渣水分逐渐降低．该结果同时表明，随着离心因数的增加，产品水分降低的幅度逐渐减小，说明脱液难度随滤渣水分的降低而增加．收稿日期：2003—04—22作者筒介：张文军(1

6、970一)，男．陕西省宝鸡市人，中国矿业大学讲师．工学博士，从事重介质选煤、细粒矿物分选及固液分离等方面的研究万方数据706中国矿业大学学报第32卷注：Dsn为进人滤液与滤饼均为50％的粒度lD。为人料悬浮液颗粒的加权甲均粒度．表2煤泥悬浮液中的颗粒粒度组成150Table2Sizefractionofthefeedingslurry13040乏30霪20i100图1离心因数畸产品水分的关系Fig1Therelationshipbetweencentrifugalfactorandeakcmoisture1．2对滤饼毛细液含量的影响离心力场

7、中含水多孔体系可眦用毛细管模型分析．毛细管中的毛细液体上升高度^可以表示为一一糕rcI，㈤，nLg式中∽。为毛细管半径；一为液体的表面张力；a为同液接触角，实验中，将螺旋刮刀和滤网的间隙调到5mm，那么在停止加料后，有·层非饱和态的滤饼层保留在过滤转鼓的锥面上．沿着母线方向采样并对样品进行残余水分分析．根据同转运动的规律，锥形过滤转鼓沿着母线方向的离心因数是线性增加的，因此非饱和滤渣的水分含量变化可以说明离心因数对降低滤渣残余水分的影响规律(图2)．结果表明，对非饱和阶段的滤渣脱水过程，提高离心因数可以降低滤饼层的毛细上升高度，减少毛细液的

8、含量，降低滤渣残余水分．通过上述分析，离心强化助滤主要体现在过滤推动力的增加、提高初期过滤速度及毛细液体脱除能力加强，降低滤渣残余水分，改善脱水效果．叁妻{图2滤饼残余水分沿锥型