板框廂式隔膜壓濾機(jī)
引言
新型精煤壓濾機(jī)所采用的脫水工藝是集靜壓脫水、壓榨脫水、氣體置換脫水為一體的綜合脫水工藝。就整個(gè)綜合脫水工藝來講,靜壓脫水是前提,是脫水的基礎(chǔ)，屬于預(yù)備性脫水，決定最終濾餅水分的關(guān)鍵是壓榨脫水和氣體置換脫水的合理運(yùn)用。但壓榨脫水和氣體置換脫水的脫水機(jī)理有很大區(qū)別，所以必須了解壓榨脫水和氣體置換脫水的脫水機(jī)理，這樣才能充分發(fā)揮壓榨脫水和氣體置換脫水的功能，最大限度地降低濾餅水分。
脫水機(jī)理的分析與討論
在壓濾脫水過程中,一般采用很高的流體靜壓來縮小濾餅的孔隙率，排出大部分水分。但在實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)單純的提高流體靜壓力,脫水效果并不理想。
因?yàn)殡S著壓力的增大，濾餅防隙率逐漸減小，濾餅孔隙的飽和度逐漸降低,當(dāng)濾餅的飽和度接受剰余飽和度時(shí)，濾餅水分基本不再降低。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。
另外，分析濾餅的顯微結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)這時(shí)濾餅顆粒形成拱橋結(jié)構(gòu)，這種拱橋結(jié)枸包含的水分很難用流體靜壓力排出。這種條件下，繼續(xù)降低濾餅水分必須施加更高的壓力，一般情況下，流體靜壓力靠給料泵實(shí)現(xiàn),靠泵增大壓力并不容易實(shí)現(xiàn)，而且會(huì)造成設(shè)備投資大和運(yùn)行成本高。單純的靜壓脫水，濾餅水分不能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的精煤水分的要求。所以必須從改善濾餅過濾阻力考慮，采用壓榨脫水或氣體置換脫水才能進(jìn)一步降低濾餅水分。
壓榨脫水的脫水機(jī)理。
精煤壓濾機(jī)壓榨作用的實(shí)現(xiàn)是靠隔膜擠壓濾餅減小濾餅孔隙率，從而降低濾餅水分。靜壓脫水后濾餅內(nèi)形成一定的拱橋結(jié)構(gòu),通過隔膜擠壓能破壞拱橋結(jié)構(gòu)。隔膜擠壓相當(dāng)于在濾餅上形成二維剪切力。從二維方向破壞拱橋結(jié)構(gòu)，從而可以改變?yōu)V餅的孔隙率。壓榨作用的實(shí)質(zhì)是濾餅內(nèi)部顆粒的重新排列，壓榨效果的好壞取決于濾餅的可壓縮性。浮選精煤有一定的可壓縮性，特別是細(xì)、粘的物料。所以對(duì)于浮選精煤的脫水采用壓榨脫水還是必要的。但是，由于浮選精煤中含有一些浮選藥劑，使濾餅顆粒表面形成一定的水化膜,另外，濾餅顆粒間形成毛細(xì)管中含有很多毛細(xì)水分,壓榨作用不能把這樣的水分排出。所以壓榨脫水也具有一定局限性。
氣體置換脫水的機(jī)理。
對(duì)于濾餅中的水化膜和毛細(xì)管中的水分可以利用氣體置換脫水排出。氣體置換脫水的機(jī)理是利用氣液兩相流的原理，很好地改善了濾餅的過濾阻力。通過科學(xué)給料管道引人壓縮氣體進(jìn)入濾餅內(nèi)部置換脫水，脫水機(jī)理如下：
表1龍湖選煤廠浮選精煤的粒度組成
| 粒級(jí)/mm | 0.5^0.25 | 0.25-0.125 | 0.125-0.074 | 0.074-0.045 | QO45 |
| 灰份展 | 8.42 | 8.86 | 932 | 9.87 | 10.67 |
| 含量/% | 21.24 | 4821 | 9.18 | 5.87 | 15,45 |
| 累積含量/% | 21.24 | 69.45 | 78.63 | 84.50 | 100 |
氣一液界面作用。
當(dāng)壓縮氣體壓力大于濾餅的毛細(xì)壓力時(shí),壓縮氣體從濾餅最大孔隙進(jìn)入，穿透毛細(xì)管把毛細(xì)管的水分置換出來。當(dāng)壓縮氣體通過濾餅孔隙時(shí)，由于兩相流體的界面作用使部分吸附在毛細(xì)管表面的水分氣化，被壓縮氣體帶走。
另外,氣體在水中的溶解度隨壓強(qiáng)的增大而增大，溶解在水中的氣體進(jìn)入濾餅后可以強(qiáng)化氣液界面作用，在顆粒表面析出，也可以帶走顆粒的表面水。
壓縮作用。
氣體對(duì)濾餅的壓縮作用就是在氣體壓力的作用下，濾餅中的小顆粒能夠填充大的孔隙,壓縮后的濾餅的孔隙率降低，水分也隨之降低。
實(shí)驗(yàn)部分
對(duì)于目前浮選精煤壓濾脫水工藝，大多數(shù)是靜壓脫水、壓榨脫水、氣體置換脫水的綜合運(yùn)用，但其中二種方式的聯(lián)合使用比較多,即使是三種方式的聯(lián)合使用，氣體置換脫水也只是用來凈化管道中殘留的料漿,簡(jiǎn)單的壓縮一下濾餅，并沒有真正發(fā)揮氣體置換脫水的優(yōu)勢(shì)本實(shí)驗(yàn)主要研究壓榨脫水、氣體置換,脫水的效果及壓榨脫水和氣體置換脫水的優(yōu)化組合。
實(shí)驗(yàn)條件。
在同一壓濾條件下，料漿經(jīng)流。體靜壓脫水后，進(jìn)行氣體置換脫水和壓榨脫水。流體靜壓力值為0.6MPa,壓榨與氣體置換時(shí)間均為15s,壓力均為0.6MPao實(shí)驗(yàn)煤樣采用龍湖選煤廠的浮選精煤。篩分化驗(yàn)結(jié)果，見表1。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見表2。
| 操作條件 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 平均 |
| 壓榨脫水/% | 22.47 | 23.08 | 22.24 | 22.09 | 23.87 | 22.11 | 22.64 |
| 氣體置換脫水 | 22.05 | 21.64 | 22.13 | 21.86 | 21.42 | 21.63 | 21.78 |
| 先壓榨后氣體轉(zhuǎn)換脫水/》 | 21.23 | 20.56 | 20.18 | 20.64 | 20.06 | 21.14 | 20.63 |
| 先氣體置換后壓榨脫水/% | 20.48 | 19.96 | 19.62 | 19.73 | 19.42 | 20.18 | 19.89 |
通過實(shí)驗(yàn)可以看出:氣體置換脫水優(yōu)于壓榨脫水，先氣體置換后壓榨脫水優(yōu)于先壓榨后氣體置換脫水。通過實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),壓榨脫水時(shí)壓力不宜過大，一般在0.4~0.6MPa,否則濾板容易斷裂,氣體置換脫水時(shí)，壓力也不宜過大,一般在0.4~0.7MPa,否則也容易使濾板斷裂。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出:先氣體置換后壓榨脫水效果好于先壓榨后氣體置換脫水的效果。
分析原因:靜壓脫水后,濾餅中形成自然的流體通道,這時(shí)候不破壞濾餅結(jié)構(gòu)，壓縮氣體使顆粒表面的潤(rùn)濕流體沿濾餅內(nèi)部的流動(dòng)的阻力最小,在有限的時(shí)間內(nèi)能及時(shí)排出,有利于脫出水分,如果先壓榨破壞濾餅結(jié)構(gòu)，濾餅顆粒重新排列，自然的流體流動(dòng)通道被破壞，氣體置換脫水阻力增大不利于降低濾餅水分。
精煤壓濾機(jī)的脫水工藝優(yōu)化結(jié)果：靜壓脫水-氣體置換脫水一壓榨脫水。
結(jié)語
通過以上實(shí)驗(yàn)與討論看出：壓榨脫水，氣體置換脫水的脫水機(jī)理不同，為了使精煤壓濾機(jī)發(fā)揮最好的脫水效果，最大限度的降低浮選精煤的水分，必須對(duì)壓榨脫水、氣體置換脫水進(jìn)行比較分析，形成最佳脫水工藝。但氣體置換脫水的操作水平要求很高，不易把握，關(guān)于氣體置換脫水的機(jī)理、工藝還有待于進(jìn)一步研究。
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