基本信息
- 项目名称：
- 煤泥电解脱水压滤机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基于选煤过程中细粒煤的数量剧增，常规的选煤方法对细、粘、难滤物料水分指标就难以保证。本研究利用电化学原理及煤带微电荷的基本特性，研制了煤泥电化学压滤脱水机。该设备由加液、电解、输液、压滤、二次电解、脱水、吹动滤饼脱落、收集滤饼等过程组成，连续进行。结果表明细粒煤的脱水效果及效率得到大幅度提高。
- 详细介绍：
- 近年来，随着采煤机械化程度的提高，选煤过程中细粒煤(-0.5mm)的数量剧增。细粒煤水分偏高，给生产和使用带来一系列的负面效应。对炼焦煤而言，水分偏高，会增加热能消耗，延长焦化时间，降低焦炉产率，缩短焦炉寿命。选煤厂生产时，煤中水分过高会使运输胶带打滑，北方冬季寒冷的地区会发生设备或车皮冻结事故，影响生产或者运输。另外，细粒煤水分偏高，其堆放场地周围煤泥水积聚，精煤随水分流失，造成煤炭资源的浪费和污染环境。因此降低细粒煤产品的水分是选煤工艺过程亟需解决的重要课题。 传统的脱水方法常采用抽滤法和压滤法，但随着细粒煤粒度的减小，这些设备已无法满足用户对水分的要求。例如普通压滤机，虽然较抽滤有所进步，压挤力较大，能脱除大部分表面水分，但当挤压力达到一定程度后细颗粒之间斥力起主要作用，因而无法脱除毛细管中的水分。 从20 世纪80 年代开始，随着表面化学研究的深入，通过加入表面活性剂改变颗粒表面的zate电位，使得电脱水的速率加快、成本降低。 因此近十几年来电脱水技术在污泥、磷酸盐粘土、洗矿残渣的脱水和土壤修复方面的探索性应用研究日趋活跃，在污泥脱水方面已经有中试规模的装置投入运营。 电化学脱水的优势在于深度脱水，与机械脱水过程相比，电化学脱水是在电场作用下，液体靠电动力推动与固体分离的过程。在该过程中液流对滤饼毛细管的变化不十分敏感，即流动速率不会因空隙度的减小而明显减弱。与机械脱水过程相比，电脱水过程中水的脱除发生在每一个絮凝体颗粒的内、外表面，毛细管水和自由水同时被脱除，颗粒密度均匀地增加。而机械脱水过程中，随着自由水的脱除，颗粒首先堆积在过滤介质上并最终导致介质堵塞。因此，电化学方法更适合于微细粒物料的脱水。 本研究利用煤带微电荷的基本特性，通过分析细粒煤性质、电化学各因素对脱水效果和能耗的影响以及各个因素之间的相互关系，进一步研究细粒煤电化学脱水机理，试制电解压滤机。该设备由加液、电解、输液、压滤、二次电解、脱水、吹动滤饼脱落、收集滤饼等过程组成，连续进行。结果表明细粒煤的脱水效果及效率得到大幅度提高。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 传统的脱水方法常采用抽滤法和压滤法，但随着细粒煤粒度的减小，这些设备已无法满足用户对水分的要求。例如普通压滤机，虽然较抽滤有所进步，压挤力较大，能脱除大部分表面水分，但当挤压力达到一定程度后细颗粒之间斥力起主要作用，因而无法脱除毛细管中的水分。 电化学脱水的优势在于深度脱水，与机械脱水过程相比，电化学脱水是在电场作用下，液体靠电动力推动与固体分离的过程。在该过程中液流对滤饼毛细管的变化不十分敏感，即流动速率不会因空隙度的减小而明显减弱。与机械脱水过程相比，电脱水过程中水的脱除发生在每一个絮凝体颗粒的内、外表面、毛细管水和自由水同时被脱除，颗粒密度均匀地增加。而机械脱水过程中，随着自由水的脱除，颗粒首先堆积在过滤介质上并最终导致介质堵塞。因此，电化学方法更适合于微细粒物料的脱水。 本研究利用煤带微电荷的基本特性，通过分析细粒煤性质、电化学各因素对脱水效果和能耗的影响以及各个因素之间的相互关系，进一步研究细粒煤电化学脱水机理，试制电解压滤机。该设备由加液、电解、输液、压滤、二次电解、脱水、吹动滤饼脱落、收集滤饼等过程组成，连续进行。结果表明细粒煤的脱水效果及效率得到大幅度提高。
科学性、先进性
- 对于微细物料的脱水，传统的方法如使用压滤机、添加絮凝剂、助滤剂等，由于受设备投资大、药剂来源和成本等条件的限制，微细物料的脱水问题仍然没得到很好的解决。 电化学脱水技术作为一种新型的脱水技术在工业应用刚刚起步,但是对煤泥、高龄土、下水道污泥和活性污泥脱水的工业性实验，已经取得非常可喜的成果。它是研究化学能与电能之间相互转变规律的科学，利用该技术促进矿浆脱水已引起世界各国的选矿工作者的高度重视。本课题以煤的表面特性、物相结构为基础，针对细粒煤与水组成的粗分散胶体体系内在的本质特性和规律，进一步研究电化学脱水的机理。 试验中充分利用现有脱水方法，结合了机械脱水、电脱水、及表面活性剂预处理调节脱水的优点。该方法较不仅能够降低滤饼水分，有利于细粒煤的回收，而且还可以节约能源、减少运力、保护环境，对煤炭的洗选加工与洁净煤技术的发展都有着深远的意义。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 已完成实验室研究并试制出煤泥电解脱水压滤机
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 煤泥电解脱水压滤机
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该研究的技术特点在于以煤表面特性、物相结构为基础，针对细粒煤与水组成的电化学体系，研究细粒煤脱水特性及规律。该装置针对细、粘性物料有较好的脱水效果。该作品采用了新的脱水技术，细粒煤经电解过滤，脱水效果十分明显，而且很容易脱水，滤饼全水分由压滤脱水的24.3％降至13.8％，全水分降低10.5％，内水脱水率为71.7％，有效的解决了细粒煤脱水难、含水率高、易污染环境的难题，此电解压滤脱水方法效率高、质量好、一次性连续完成，很大程度上提高了产品质量同，是十分理想的细粒煤的脱水方法，此方法也可用于其他矿粉的脱水处理。
同类课题研究水平概述
- 近年来发展起来的电化学脱水新工艺，是最适应于微细粒物料脱水的新工艺，电脱水技术通过加入表面活性剂改变颗粒表面的zate电位，使得电脱水的速率加快、成本降低，因而在污泥、磷酸盐粘土、洗矿残渣的脱水和土壤修复方面的探索性应用研究日趋活跃，在污泥脱水方面已经有中试规模的装置投入运营。它正逐渐成为固液分离的新途径，并为环境保护工作提供了新的手段，现在对煤泥、高岭土、下水道污泥和活性污泥的电渗脱水的工业性试验，已经取得了非常可喜的结果。 苏联早在1978年就提出用电凝聚法处理格鲁谢夫选矿厂呈细粒分布的锰矿泥，认为电凝聚是强化锰矿脱泥过程的有效途径，研制了用于澄清洗煤厂煤泥水的电凝聚装置；保加利亚的科学家发明了用直流非对称电流处理悬浮液的电凝聚方法和设备。该方法和设备用于矿浆浓缩和净化废水，可克服一般电凝聚效率低、能耗高的缺点，凝聚效率远高于一般方法。澳大利亚的Lockhart和美国的Sprute等人也在同期进行了大量研究。 电化学脱水在选煤工业中的应用最早应用于尾煤的脱水，中国的单忠健教授于70年代开始了这方面的研究，从理论上建立了简单的数学模型，并进行了工业试验。在 1986-1992主持：加压电化学脱水在煤炭洗选中的应用，研究了电渗脱水工艺与机械过滤的结合方法和不同煤种的浮选精煤采用机械过滤—电渗脱水效率的差别，并制定了煤—水系统的电化学性质，分析了它们对浮选精煤电渗脱水效率的影响，探讨了电渗在细粒浮选精煤脱水中的适应性。他指导研究生将电化学方法应用于浮选尾煤的脱水，研究了电化学方法以及与真空过滤活塞挤压脱水和带式挤压等机械过滤组合的工艺形式用于各种浮选精煤脱水的基本理论和可行性，研制了基本的样机，并进行了半工业性试验，取得了一些阶段性成果。国内的郭余庆研究了用电化学脱水设备于深锥浓缩机进行浮选尾煤的脱水，无论从产品水分及电耗来讲都较现有某些设备经济。总之电化学脱水法在选煤工艺中是一种较有发展前途的方法。
