徐亞男，張月琴，白建國

（國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司洗選中心，寧夏 石嘴山 753000）

因疫情發(fā)展和嚴格防控措施對下游市場需求低迷的影響，以及煤炭供應(yīng)政策致使無煙煤資源受限的不利條件下，為進一步拓寬企業(yè)效益增長點，抵御市場寒流，發(fā)揮煤炭產(chǎn)品深加工效能，發(fā)揮人才的優(yōu)勢和品牌，對產(chǎn)品開展前瞻性的研發(fā)布局，在現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，開發(fā)無煙凈水濾料市場，為拓寬海水凈化應(yīng)用市場，企業(yè)增盈提效奠定基礎(chǔ)。

1 可行性研究

通過現(xiàn)有煤料全面檢測，開展無煙凈水濾料原料初選試驗，對末尾煤、末入料、粗煤泥、精粒煤篩分產(chǎn)物按照濾料粒度指標要求檢測，測試可提取物產(chǎn)率，掌握具體指標情況從而與市場需求煤濾料技術(shù)指標進行對照分析，查找滿足生產(chǎn)需求的原料煤，為無煙凈水濾料生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

選取末尾煤、末入料、粗煤泥進行篩分試驗，從試驗結(jié)果看（表1），+1.6mm 粒級產(chǎn)率,末尾煤為56.00%、末入料為61.14%；0.8mm ～1.6mm 粒級產(chǎn)率,末尾煤為24.86%、末入料為19.44%；-0.8mm 粒級產(chǎn)率在19.14%～19.42%之間，且兩種煤堆積密度都偏高。粗煤泥在+0.8mm 粒級產(chǎn)率較低。

表1 0.8mm ～1.6mm 粒級篩分及密度試驗

選取精粒煤進行篩分、密度試驗。從檢測結(jié)果看（表2），0.8mm ～1.6mm 粒級產(chǎn)率為9.01%～14.57%，其中+1.6mm 以上產(chǎn)率為59.10%～74.83%，松散密度為711kg/m3～734kg/m3，堆積密度為789kg/m3～798kg/m3，可選取精粒煤為無煙煤濾料生產(chǎn)原料。

表2 精粒煤篩分及密度試驗

2 生產(chǎn)應(yīng)用研究

無煙煤具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，有利于微生物的附著，將無煙煤作為濾池濾料，可利用生物硝化作用去除氨氮，并截留顆粒物質(zhì)，發(fā)揮傳統(tǒng)的過濾性能[1]，它通過濾料的截留、沉降和吸附作用，達到凈水的目的。中心生產(chǎn)的無煙凈水濾料按照歐洲標準要求，具有低灰、低硫、高活性、低揮發(fā)性特點，產(chǎn)品為黑色光澤顆粒狀，具有機械強度高；化學(xué)性能穩(wěn)定，不含有毒有害物質(zhì)，在一般酸性、堿性、中性水中均不溶解；其粒徑級配合理，外觀呈球狀而有棱角，比表面積好，物料粒級主要集中在0.8mm ～1.6mm 之間，均質(zhì)性較好，機械振動篩分20min 后，顆粒級配符合有關(guān)技術(shù)指標要求，可有效減少用戶的裝填使用床層，降低使用成本，且物料中粉末狀物質(zhì)較為細少，可大大提高了其使用壽命，對用戶來說可減少裝填次數(shù)，帶來可觀的經(jīng)濟效益。

濾料級配是指在試驗室內(nèi)將不同大小粒徑的濾料按一定比例加以組合，以取得良好的過濾效果為依據(jù)的試驗活動。通過試驗性檢查確定一次入料粒級大小和破碎機齒輥間隙調(diào)整尺度大小，得出最佳破碎出率和調(diào)入原料質(zhì)量情況限定標準，將其結(jié)果進行應(yīng)用與生產(chǎn)實際中，取得了良好的效果。

通過篩分級配曲線求得的有效粒徑d10，以及d80 和不均勻系數(shù)K80。d10 是表示通過濾料重量10%的篩孔孔徑，它反映濾料中細顆粒尺寸，即產(chǎn)生水頭損失的“有效”部分尺寸；d80 系指通過濾料重量80%的篩孔孔徑，它反映粗顆粒尺寸；K80 為d80與d10 之比，即K80=d80/d10。K80 越大表示粗顆粒尺寸相差越大，濾料粒徑越不均勻，這樣的濾料對過濾及反沖洗不利[2，3]。不均勻系數(shù)越大表明濾料粒徑的分布越不均勻。采用試驗室配級曲線分析，確定破碎出料粒級區(qū)間范圍，及時指導(dǎo)生產(chǎn)車間調(diào)整破碎機齒輥間隙及初級入料工業(yè)指標，實現(xiàn)濾料產(chǎn)品各粒級分布情況達到有效尺寸，從而保證產(chǎn)品有效粒徑、松散密度、堆積密度、不均勻系數(shù)均達到技術(shù)指標要求。

2.1 工業(yè)試驗分析

工業(yè)試驗分析對比分析破碎后出料不同產(chǎn)率對產(chǎn)品粒度分布、有效粒徑、不均一系數(shù)、堆積密度及松散密度的影響，從而及時指導(dǎo)生產(chǎn)。通過對濾料級配各粒級分布關(guān)系，可有效掌握各車間破碎機運行情況，為車間順利完成生產(chǎn)任務(wù)提供堅實的保障基礎(chǔ)工作。同時為后續(xù)生產(chǎn)濾料積累先進的操作經(jīng)驗。

（1）當(dāng)破碎后出料0.8mm ～1.6mm 粒度級篩分產(chǎn)率為33.9%時，+1.6mm 粒度級產(chǎn)率51.9%，-0.8mm 粒度級產(chǎn)率14.2%。松散密度801kg/m3，堆積密度839kg/m3，粒徑分布情況見表3。

表3 濾料粒度分布表

（2）當(dāng)破碎后出料0.8mm ～1.6mm 粒度級篩分產(chǎn)率為61%時，+1.6mm 粒度級產(chǎn)率18.4%，-0.8mm 粒度級產(chǎn)率20.6%。綜合產(chǎn)品濾料松散密度788kg/m3，堆積密度808kg/m3，粒徑分布情況見表4。

表4 濾料粒度分布表

破碎后物料的出率直接影響產(chǎn)成品質(zhì)量，當(dāng)破碎出率≦50%時，綜合產(chǎn)品的松散密度、堆積密度、不均一系數(shù)均不滿足工藝指標要求。當(dāng)破碎出率＞50%時，綜合產(chǎn)品的各項指標均符合要求。因此，通過對破碎后出料的快速篩分檢測試驗，能夠有效指導(dǎo)車間及時調(diào)整工藝條件，確保產(chǎn)品滿足工藝指標要求，符合合同要求。

2.2 與當(dāng)前國內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的綜合比較

按照技術(shù)要求，濾料的原料為天然無煙煤礦石，并基于EN12909 標準生產(chǎn)，檢測方法按照歐洲標準EN12902 進行質(zhì)量檢測，通過與有權(quán)威資質(zhì)的第三方試驗室質(zhì)量對標結(jié)果來看（見表5），關(guān)鍵工藝指標檢測結(jié)果均在技術(shù)要求范圍內(nèi)，且滿足技術(shù)指標要求。

表5 無煙凈水濾料指標

3 結(jié)果與討論

無煙煤濾料在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對生產(chǎn)過程及最終產(chǎn)品嚴格把關(guān)，通過對破碎出料、產(chǎn)品綜合樣檢測理化指標、粒度分布、密度檢測，通過試驗檢測數(shù)據(jù)開展了無煙煤濾料顆粒配級曲線分析及生產(chǎn)應(yīng)用研究，提出生產(chǎn)無煙煤濾料的可行性建議。在生產(chǎn)加工過程中，通過對破碎機出料的快速粒級篩分檢測試驗，有效指導(dǎo)車間及時調(diào)整破碎機齒輥間隙等工藝條件，提高濾料生產(chǎn)產(chǎn)能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，推動產(chǎn)業(yè)鏈條向“微笑曲線”高附加值的兩端延伸，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不再“傳統(tǒng)”，打開出口市場。