美國是世界上的產煤大國,其產量和消費量僅次于中國,列世界第二位。美國有200多座選煤廠,根據入洗原煤煤質和最終產品質量要求,粉煤處理工藝主要有三種典型流程:一段水力旋流器與螺旋分選機流程,兩段水力旋流器與螺旋分選機流程和一段水力旋流器與浮選流程。這三種流程生產的精煤粒度組成分別為:1 00～0 149mm,1 00mm～325目和1 00～0mm[1]。由于美國選煤廠對產品水分要求比較高,所以多數選煤廠,尤其是新建或改造的選煤廠,粉煤脫水都采用了篩網沉降離心機。篩網沉降離心機以其獨特的結構、先進的性能和完備的保護、控制功能成為美國最主要的粉煤脫水設備。

　　1　篩網沉降離心機的構造和工作原理

　　圖1是篩網沉降離心機結構示意圖。整機由入料、主機、傳動、保護、潤滑、沖洗和排料等部分組成。

　　該機的脫水包括沉降脫水和過濾脫水兩過程。礦漿由入料管給入旋轉的轉筒中部,受離心力作用,礦漿開始沉降,固體顆粒沉降到轉筒內壁,液體越過溢流堰形成主濾液。轉筒內裝有與轉筒旋轉方向相同、但速度略低的螺旋推進器。固體顆粒在螺旋推進器的帶動下,向前移動,通過轉筒內的坡形段,進入篩網段。此為沉降過程。進入篩網段的固體顆粒在離心力作用下,其中剩余的液體通過篩網被排出,形成離心液,固體顆粒在螺旋推進器的作用下繼續向前移動,至排料口排除。此為過濾過程。最入篩網段的物料,排除部分小于篩網開孔尺寸的顆粒后,在篩網內壁形成過濾“介質”,阻止隨后進入的物料中小顆粒被排出,這也是篩網沉降離心機采用大開孔篩網卻能夠實現小粒級回收的原因。

　　篩網沉降離心機的脫水兼有沉降離心機和篩網過濾離心機的特點。在沉降段排出大部分液體,形成主濾液,這部分濾液濃度低、粒度細;篩網段進一步脫水,形成篩網液,這部分液體量少、濃度高、粒度大。因此,篩網沉降離心機同其他的粉煤脫水設備(如真空過濾機、加壓過濾機、板框壓濾機、沉降離心機等)相比,處理能力大,產品水分低,但固體回收率也比較低。

　　2　篩網沉降離心機在美國的研究與應用

　　2 1　加工制造

　　DMI 公司是美國的篩網沉降離心機制造商,在美國市場占有90%的份額。目前該公司生產6種型號的篩網沉降離心機。機型轉筒直徑達到1118mm,長 3352mm,其加強型在處理1 0～0 105mm精煤時單臺處理能力可以達到71～89t/h,即使細粒煤泥含量(-0 149mm)在 20%～25%時,處理能力也可達到53～58t/h,產品水分可以保證在15%以下。表1列出了DMI公司生產的篩網沉降離心機的處理能力。

　　DMI公司的篩網沉降離心機由美國實驗材料標準A36碳化鋼制造,在沉降段、排料口、入料管等部位鑲有耐磨陶瓷,增加抗磨性。設備附帶篩網沖洗系統、齒輪潤滑系統、過載保護等輔助功能。與選煤廠控制系統配套,還可實現集中啟停機、自動調整入料量、過載自動放料等。

　　2 2　應用場合與工藝

　　篩網沉降離心機在美國選煤廠主要做為細粒精煤脫水設備,入料粒度上限2 00mm。根據美國的粉煤分選工藝,篩網沉降離心機的入料主要有三種:水力旋流器的溢流與螺旋分選機的精煤,粒度范圍1 00～0 149mm;第二段水力旋流器的溢流與螺旋分選機的精煤(或者第一段、第二段水力旋流器的溢流與螺旋分選機混合的精煤),粒度范圍100～325目(1 0mm～325目);水力旋流器的溢流、螺旋分選機的精煤與浮選精煤,粒度范圍1 00～0mm。由于篩網段的存在和強大的離心力作用,無論哪種入料,應用篩網沉降離心機脫水后,產品水分都比較理想。

　　為了提高固體回收率,美國選煤廠對兩種濾液采用不同方式分別處理:因主濾液流量大、濃度低、粒度細,直接進入尾礦系統;而篩網液因流量小、濃度高、粒度大,多數情況下返回上一工藝環節循環處理。圖2是美國典型的煉焦煤選煤廠粉煤處理工藝流程圖。從圖中可以看出,這種流程采用水力旋流器和螺旋分選機分選1 0～0 149mm的粉煤,其精煤與浮選精煤(0 149～0mm)混合在一起進入篩網沉降離心機脫水,離心機的主濾液直接進入了尾礦,篩網液則返回水力分級旋流器循環處理。

　　由于篩網沉降離心機脫水過程中在篩網段形成“濾層”,對細粒煤也有一定的回收作用,因此真正損失到尾礦的固體顆粒只有沉降段的細顆粒。這種篩網液循環處理工藝大大提高了固體回收率。按照這一原則,篩網沉降離心機的固體回收率可以用表2近似計算。