操作參數(shù)對煤泥脫水效果的影響

李森

（安徽理工大學材料科學與工程學院，安徽淮南232001）

當前我國選煤廠絕大多數(shù)采用的都是濕法選煤，隨著工業(yè)化的發(fā)展，煤炭市場的競爭也越來越激烈，用戶對煤炭產品的質量要求也越來越高，迄今為止我國煤炭的洗選比例已經超過了60%。但是隨著機械化程度的提高和煤質量逐漸降低，細粒煤由煤炭中所占的比例逐漸增高，煤泥含量的增加，加大了煤泥水的處理難度和煤泥脫水的回收和固液分離的實現(xiàn)，從而導致了細粒度產品脫水問題日益突出，而評價煤質量的一個重要指標就是煤泥的水分含量。因此煤泥脫水成為選煤場的一個重要環(huán)節(jié)。

選煤廠廣泛使用的脫水設備為離心脫水機，它具有產品水分低、脫水效率高、占地面積小等優(yōu)點。本文通過對實驗室現(xiàn)有一種新型煤泥離心沉降脫水設備的數(shù)據(jù)測試，分析入料濃度、轉鼓轉速、入料流量等參數(shù)對脫水效果的影響，為選煤廠提供參考。

1 實驗過程

本試驗過程為：為保證煤泥與水充分混合，首先將煤泥水放入攪拌桶內充分攪拌，然后通過給礦泵將其送入轉鼓的入料口內，在入料口處安裝有電磁流量計計量入料流量。

（1）入料濃度分別取300 g/L、400 g/L、500 g/L、600 g/L，在不同的入料濃度下，其他操作參數(shù)保持不變，待離心機運行平穩(wěn)后，采集兩次底流口處的煤泥樣本，將樣品稱重并烘干后，計算其含水率，取其平均值。

（2）控制入料流量分別為100 L/min、300 L/min、500 L/min、700 L/min，其他操作參數(shù)和運行參數(shù)保持不變，進行單因素試驗。

（3）通過調節(jié)變頻器，改變轉鼓分別為1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min，其他操作參數(shù)和運行參數(shù)保持不變，進行單因素試驗。

本試驗的目的是為了得到不同操作參數(shù)對實驗室中已有的離心沉降脫水設備脫水效果的驗證。

2 影響脫水效果的因素分析

2.1 入料濃度對脫水效果的影響

由表1可知，入料濃度是影響脫水效果的主要參數(shù)之一，隨著入料濃度的增加，產品水分逐漸降低。當入料濃度較低時，在底流口由于煤泥餅的形成速度較慢，導致產品水分相對偏高；當入料濃度為400～500 g/L時，產品的水分相對穩(wěn)定，約24%左右。但是隨著入料濃度的增加，使得單位體積內的固體顆粒增多，顆粒間的干擾作用增加，破壞了內部流場的穩(wěn)定性，使得產品水分降低效果小，甚至還可能有略微的增加。

表1 入料濃度對脫水效果的影響Tab.1 Effect of feed concentration on dehydration

2.2 入料流量對脫水效果的影響

由表2可知，隨著入料濃度的增加，產品水分逐漸降低，但是當超過一定的入料濃度時，產品水分出現(xiàn)了增加的現(xiàn)象，說明此時入料流量已經超出了設備的處理范圍，導致煤泥的含水率增加。

表2 入料流量對脫水效果的影響Tab.2 Effect of feed flow on dehydration effect

2.3 轉鼓轉速對脫水效果的影響

由表3可知，隨著轉鼓轉速的增加，產品水分逐漸降低，并且細粒更容易從底流口流出，使得脫水效果得到提高。但是轉鼓的轉速并不是無限增加的，轉速越高，對設備的性能要求就越高，如果超出了設備所承受的范圍，會發(fā)生危險。因此在選擇轉鼓轉速的時候，要充分考慮到脫水效果和設備承載能力兩方面的因素，在可以達到脫水效果的前提下，盡量選擇較小的轉鼓轉速。

表3 轉鼓轉速對脫水效果的影響Tab.3 Effect of drum speed on dehydration effect

3 正交試驗

3.1 因素和水平的選擇

由上文的操作參數(shù)可知，需要考慮物料的三個因素分別為入料濃度、入料流量、轉鼓轉速。三個因素都選取四水平，選取的因素和水平如下：

A：入料濃度：300 g/L、400 g/L、500 g/L、600 g/L

B：入料流量：100 L/min、300 L/min、500 L/min、700 L/min

C：轉鼓轉速：1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min

根據(jù)以上各因素列出因素水平表，如表4所示。

表4 因素水平表Tab.4 Level of factors

3.2 實驗方案的確定

根據(jù)本試驗的因素和水平，選用正交表L(4)安排試驗，該正交表考慮了三個因素，每個因素四個水平，共計16次試驗。

比較偏差平方和以及極差，均能得出各因素的主次順序為：

因此，由以上分析可知，在本離心機內操作參數(shù)對脫水效果的影響因素由主到次分別是轉鼓轉速、入料流量、入料濃度。

4 結束語

以實驗室現(xiàn)有的一種新型煤泥沉降脫水設備為研究對象，探究不同的操作參數(shù)對脫水效果的影響以及操作參數(shù)的主次順序。試驗結果表明，不同的操作參數(shù)對煤泥脫水效果有著不同的影響。