操作參數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采用的都是濕法選煤，隨著工業化的發展，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，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節。

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、占地面積小等優點。本文通過對實驗室現有一種新型煤泥離心沉降脫水設備的數據測試，分析入料濃度、轉鼓轉速、入料流量等參數對脫水效果的影響，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，其他操作參數保持不變，待離心機運行平穩后，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，其他操作參數和運行參數保持不變，進行單因素試驗。

（3）通過調節變頻器，改變轉鼓分別為1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min，其他操作參數和運行參數保持不變，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，產品水分出現了增加的現象，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對脫水效果的影響以及操作參數的主次順序。試驗結果表明，不同的操作參數對煤泥脫水效果有著不同的影響。