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1、固液分离技术,固液分离技术,固液分离是指从固液两相体系中把二者分开的过程。选煤厂固液分离则是围绕分选产品脱水和生产水再生复用，把水从煤中脱除(脱水)把煤从水中脱除(澄清水)的一系列作业。 意义 1) 达到用户和运输部对产品水分要求。 2) 充分利用水资源，维持选煤厂正常生产。 3) 减少或堵绝废水外排，改善厂区及周围环境。 4) 防止煤泥流失，及时回收并合格利用能源。,固液分离技术,固液分离技术,选煤厂固液分离是分选的辅助作业，但在整个选煤过程中具有十分重要的地位。从工艺环节，设备各类与数量、固定资产投资与运行费用、占地面积与占有空间几方面，它占选煤厂一半以上的构成。它是选煤厂降低成本，提高效
2、率，增加效益的一个重要方面。由于涉及到整个微细粒级料物的处理，这部分作业也成为选煤研究、组织生产以及提高管理水平的一个热点与难点。降低选煤产品水分，实现洗水闭路循环、煤泥厂内回收是选煤长期奋斗的目标。,固液分离技术,固液分离技术,第一节 固液分离体系,第三节 粗粒物料的脱水设备,第二节 固液分离工艺,第四节 细粒物料的脱水方法与设备,第五节 分离效果及评价,固液分离技术,第一节 固液分离体系,在上述三种体系中，粗粒悬浮体系和细粒悬浮体系是固液分离的对象，松散体则是固液分离的产品与目标。掌握它们的组成、性质、特点是我们进行固液分离作业的基础。,固液两相体系的类型,固液分离技术,第二节 固液分离工
3、艺,固液分离工艺： 1. 粗粒产品脱水(重选产品脱水) 2. 细粒产品脱水(浮选精煤、浮选尾煤、煤泥脱水) 3. 煤泥水处理(以细粒悬浮液的沉降分离为核心，包括分级、浓缩、澄清、煤泥厂外沉淀、洗水循环、散失煤泥水回收等作业)。 实际上没必要也不可能对上述三部分进行严格分割，但作为一个完整选煤厂，这三部分都是不可缺少的。不同形式的三部分的组合，构成了各式各样固液分离工艺。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,一、粗粒产品脱水工艺 粗粒产品脱水实质上是粗粒物料与煤泥水的固液固泥分离。由于产品水分要求，各粒级物料脱水特比以及脱水设备性能差异，形成了不同的脱水工艺。 1.粗粒精煤脱水工艺 2. 粗粒中
4、煤脱水工艺 3. 矸石脱水工艺,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,三、煤泥水流程 煤泥水处理应从解决煤泥在洗水中循环积聚，解决洗水浓度和粘度入手。实现“煤泥厂内回收，洗水闭路循环”。 动力煤选煤厂单纯涉及煤泥回收，多采用前述的二段浓缩二段回收工艺。 炼焦煤选煤厂除了上述要求外，还涉及到浮选作业。按照煤泥水去向(直接入浮还是循环)，炼焦煤选煤厂煤泥水流程分为：浓缩浮选、直接浮选、半直接浮选。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,1. 浓缩浮选 它是一种传统工艺。流程结构特点是：全部煤泥水先进行浓缩，底流进入浮选；溢流与尾煤浓缩机溢流共同作为循环水。浓缩浮选优点是，可有效调节浮选入料浓度与通过量
5、。缺点:1)细泥循环并对重选、浮选及煤泥水处理系统构成影响。较高浓度煤泥水进入重选作业，恶化了较细物料的分选效果，提高了重选设备的分选粒度上限；对浮选和煤泥水的影响主要是降低了煤泥的可浮性，沉降特性和可过滤性。 2)细泥循环容易导致细泥积聚，造成不得不外排煤泥水，洗水系统平衡受到破坏，影响选煤生产的正常进行。因此，该工艺目前推广应用较少。 在已应用该工艺的选煤厂探索采用“底流大排放”和“全底流排放”的运行方法，在适当调节入浮浓度的同时，有效地减少了细泥循环和积聚带来的不利影响。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,2. 直接浮选 直接浮选流程是把全部重选煤泥水直接给入浮选机加以处理。浮选尾煤浓
6、缩机的溢流作为循环用水的唯一来源。从理论上讲，这种流程的煤泥循环系数为零。 直接浮选优点是：1)流程简单；2)减少细泥循环与积聚；3)克服由于长时间滞留造成的煤泥泥化与氧化，提高煤泥可浮性；4)由于可浮性改善和低浓度浮选，有效地降低浮选精煤灰分；5)循环水浓度降低以至清水洗煤，改善了重选及整个煤泥水系统的作业环境，为细粒煤分选以及实现洗水闭路循环创造了条件。 相比较于浓缩浮选的缺点是：入浮浓度低，电耗药耗偏大；浮选机台数多；过程波动大。因此在实际中要注意控制重选用水量，以确保合适的浮选入料浓度；同时必须在浮选前设置入料缓冲池，以确保给料的均衡稳定。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,3. 半
7、直接浮选 半直接浮选形式上即部分直接浮选，即部分煤泥水直接进入浮选，部分用作循环水。但从循环角度，由于始终有部分煤泥水循环，该流程从实质上等同于浓缩浮选(只是量上的差别)。这是该工艺应用受到限制的主要原因。 常见的有三种情况如：1)主洗捞坑溢流进入浮选，低浓度的再洗捞坑溢流作为循环水；2)捞坑溢流部分用于循环水，部分进入浮选；3)捞坑溢流部分进入浓缩设备，溢溢作循环水，底流和剩余部分进入浮选。 显然，这种流程在实际当中有较大的灵活性和合理性。同时保证了浮选入料应用浓度，降低了循环水浓度，兼有浓缩浮选和直接浮选的优点。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,应该强调指出，煤泥水流程从两方面去评价：
8、1)对可浮性改变及浮性效果；2)煤泥循环系数。随着选煤技术发展，人们从观念上接受了“低浓底浮选”和清水洗煤”。这是直接浮选得到广泛应用的根本原因。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,四、洗水闭路循环 1. 洗水闭路循环系统 2. 循环系数 3. 洗水闭路循环状况 4. 洗水闭路循环的实施,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,1. 洗水闭路循环系统 洗水闭路循环必须通过洗水闭路循环系统来实施，这套系统包括煤泥水回收、澄清及洗水循环三个环节。并从两部分得到体现：一部分是我们已讲到的原煤浓缩机和尾煤浓缩机的溢流，以及厂外沉淀池的回水，它是构成该系统的主体；另一部分包括中煤、矸石、尾煤的脱出水，厂房
9、卫生用水、跑、冒、漏、滴水、设备事故排放水。这部分通过事故捞坑或集中水仓收集后，打到尾煤浓缩机或厂外煤泥沉淀池。尽管这部分水量不大，但不容忽视。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,2.循环系数 用水量既是湿法选煤工艺过程的生产用水量 重复利用水量是指工艺生产的循环水量 循环系数既是水重复利用率，它表示的是循环水量或重复用水量与生产水量的比值。选煤厂洗水闭路循环状况用循环系数去体现（参见选煤手册）。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,3. 洗水闭路循环状况 1) 一级洗水闭路循环。它要求煤泥厂内回收，洗水全部复用，事故放水也要复用；选煤清水消耗0.2m3/t以下。 2) 二级洗水闭路循环。它
10、要求洗水全部复用，煤泥采用包括机械化沉淀池在内的设备进行厂内回收，事故放水仍复用；选煤清水消耗在0.3m3/t以下。 3) 三级洗水闭路循环。它要求大部分洗水回收复用，不污染环境，煤泥用沉淀池、尾矿坝回收。排放水达到国家或地区环保标准；清水消耗低于0.5m3/t。 4) 开路洗煤。用沉淀池回收一部分粗煤泥，细泥随洗水流失，污染周围环境，清水消耗较大。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,目前，统配矿大多数选煤厂已实现洗水闭路循环，少数选煤厂已实现一级洗水闭路循环。开路洗煤主要局限于中小选煤厂，实现洗水闭路循环是完善选煤厂管理，提高企业经济效益的主要方面。,固液分离技术,第二节 固液分离工艺,4
11、. 洗水闭路循环的实施 洗水闭路循环状况涉及煤泥水性质、生产工艺、设备条件、生产组织、技术管理诸多因素。实现洗水闭路循环必须从以下几方面着手进行。 1) 确定合理的煤泥水处理方法与流程； 2) 完善各作业环节，保证和提高设备能力； 3) 了解煤泥水性质，确定合理加药制度与措施； 4) 强化各项管理。,固液分离技术,第三节 粗粒物料的脱水设备,粗粒物料脱水设备分 类：,固液分离技术,第三节 粗粒物料的脱水设备,一、重力脱水设备,三、离心脱水设备,二、振动筛脱水,固液分离技术,第三节 粗粒物料的脱水设备,三、离心脱水设备 离心脱水设备用于经过振动筛脱水后的末煤的进一步脱水。这类设备来用离心过滤的原
12、理。即当呈松散体的物料给到旋转筛面后，形成厚度大体均匀的料层(滤层)随筛兰旋转；受离心力作用，物料水份和部分细料物料穿过料层与筛孔排出，形成脱水产品与离心液。,固液分离技术,第三节 粗粒物料的脱水设备,离心力是离心脱水机关键所在，它的大小用分离因数F表示(或称离心强度)。 F = 离心加速度/重力加速度 显然，分离因数越大，物料所受的离心力越强，固体和液体分离效果越好，但会造成煤的破碎量增加。通过调节转筒半径和转速，可有效改变离心机分离因数的大小。 末煤脱水的离心分离因数一般为80-200。即离心力比重力大相同的倍数；因而离心脱水效果是重力条件下无法达到的。这就是离心脱水机作为末煤脱水把关设备
13、的原因所在。,固液分离技术,第三节 粗粒物料的脱水设备,卧振特点：产品水份8-10%，离心液固含量200-260g/L， 其中+40目的量极少(2) 动平衡好，噪音小，可直接固定在地板上。(3) 结构紧凑，体积小，重量轻，筛兰更换方便。(4) 功率小，有自动控制系统。(5) 筛网易磨损、安装、检查、维修技术要求较高。,固液分离技术,第三节 粗粒物料的脱水设备,立振特点(LTL-1000型)：(1) 筛体强烈振动，脱水效率较高。 (2) 重量轻，构造简单。(3) 单位面积处理量高，功率消耗小。(4) 煤不易破碎，离心液中固体损失量小。,固液分离技术,第四节 细粒物料的脱水方法与设备,原理划分，细
14、粒物料脱水方法:,固液分离技术,第四节 细粒物料的脱水方法与设备,1. 过滤过程 借助于微孔材料介质，使悬浮液在压力差作用下，实现固液分离的过程称为过滤。过滤得到滤饼与滤液。 过滤过程用过滤基本微分方程描述。dV/dt = K P/（R + r） 过滤阻力( R + r )有两部分构成，一部分来自于过滤介质的滤布阻力r，一部分来自于滤并的滤饼阻力R。在过滤过程中，随着滤并的不断增厚，滤并阻力不断增大且构成主要的过滤阻力。,固液分离技术,第四节 细粒物料的脱水方法与设备,2. 可过滤性 可过滤性是煤泥水的又一工艺性质，它表征煤泥脱水过滤的难易程度。由于细粒物料脱水以过滤方法为主，因而采用比滤阻采
15、表征其可过滤性。 比滤阻是指过滤单位质量物料的滤饼阻力，单位为m/kg。显然，比滤阻越大，可过滤性越差，比滤阻首先取决于煤泥水的组成与性质。实践表明，矿物质含量越大，粒度越细，水质越弱，相应的比滤阻就越大。其次，滤饼结构对比滤阻有较大影响。再者，通过添加助滤剂可显著减少比滤助。提高煤泥水可过滤性是改善过滤效果的有效途径。 比滤阻可通过专门的压滤试验与过滤试验去获得。可用来预测煤泥过滤性的难易程度和过滤效果，还可用于助滤剂、过滤设备的效果评价。,固液分离技术,第四节 细粒物料的脱水方法与设备,4. 过滤与压滤的比较 这里所讲过滤，确切讲为真空过滤。 1)共同点 本质相同，即过滤基本原理。 2)差
16、异 (1)推动力性质及大小。过滤是利用真空系统在滤有两侧形成压力差，压力差小。一般 200-600mmHg柱高；而压滤则是通过流体加压(矿浆或空气)，形成滤布两侧的压力差，压力差可达0.5-1Mpa，且调节方便。 (2)过滤过程不同。真空过滤为恒压过滤，过滤过程中压力不变，过滤速度逐渐减少。压滤先为恒速过滤，过滤速度不变，压力增加；待形成一定滤饼后，转为恒压过滤，压力保持不变，过滤速度逐渐减小。 (3)适用对象。过滤用于比滤阻小的易过滤物料，如浮选精煤、以粗粒为主的浮选尾煤；压滤则用于难滤物料，如以高灰细粒为主的浮选尾矿。,固液分离技术,第四节 细粒物料的脱水方法与设备,4. 过滤与压滤的比较
17、 2)差异 (4)固液分离程度。过滤介质的孔径大，滤液浓度高且须形成循环。过滤过程没有实现彻底的固液分离；压滤介质孔径小，滤液为清水，固液分离彻底，目前被视为选煤厂实现煤泥厂内回收，洗水闭路循坏的把关设备。 (5)作业方式及效率。过滤连接作业，产品水分为26-28%，新型设备可达到18-20%；设备单位面积处理量大；压滤目前国内以间断作业为主，产品水分为30-32%，设备处理量低。 (6)系统投资及运行弗用。压滤系统总投资高，但运行费用低；而过滤系统投资可降低，但电耗、运行费用较高。,固液分离技术,第四节 细粒物料的脱水方法与设备,二、过滤机及过滤系统1. 真空过滤机,在选煤厂，目前基本上用园盘真空过滤机处理浮选精煤。过去多采用折带式过滤机处理尾煤，现已逐渐淘汰。,