圓盤加壓過濾機(jī)在酒鋼400萬t選礦廠的應(yīng)用

王國棟 劉千帆 高澤賓

（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司選礦工程項(xiàng)目部）

圓盤加壓過濾機(jī)在酒鋼400萬t選礦廠的應(yīng)用

王國棟 劉千帆 高澤賓

（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司選礦工程項(xiàng)目部）

酒鋼原有650萬t選礦廠采用盤式真空過濾機(jī)過濾鐵精礦，濾餅水分一般達(dá)15.5%～16.0%，有時(shí)甚至更高。酒鋼新建400萬t選礦廠為使精礦濾餅水分低于13%以滿足燒結(jié)工序的需要，在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和半工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇了山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的GPJ－120型圓盤加壓過濾機(jī)作為精礦過濾設(shè)備。設(shè)備投入使用后濾餅水分平均在12.69%、干基利用系數(shù)平均為1.03 t／（m3·h）、濾液固含量小于3%，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。圓盤加壓過濾機(jī)在酒鋼新建400萬t選礦廠的成功應(yīng)用顯示了其在處理難過濾金屬礦產(chǎn)物料方面的推廣價(jià)值。

圓盤加壓過濾機(jī) 鐵精礦過濾 濾餅水分

酒鋼鏡鐵山鐵礦礦石中主要鐵礦物為鏡鐵礦、菱鐵礦，有少量赤鐵礦和褐鐵礦；脈石礦物主要為含鐵碧玉、鐵白云石，有少量石英、方解石、白云石、絹云母等。礦石鐵礦物嵌布細(xì)、礦物組成復(fù)雜，屬于典型復(fù)雜難選紅礦。選礦廠經(jīng)過多年的探索，目前形成了粉礦（－15 mm）強(qiáng)磁選、塊礦（15～100 mm）磁化焙燒—弱磁選—陽離子反浮選工藝，最終產(chǎn)品為強(qiáng)磁選精礦、反浮選精礦混合精礦。

鏡鐵山鐵礦除礦石難選外，還存在精礦脫水難的問題，其主要原因是塊礦焙燒后產(chǎn)生的裂隙吸收了一部分水分、弱磁選精礦發(fā)生磁團(tuán)聚現(xiàn)象、弱磁選精礦的陽離子反浮選以淀粉作抑制劑等。這些原因?qū)е戮V礦漿黏度增加，礦粒沉降困難，進(jìn)而造成常規(guī)過濾機(jī)濾布板結(jié)，濾餅及濾布透氣性顯著下降，過濾效率低，濾餅水分升高。酒鋼原有650萬t選礦廠的精礦礦漿采用盤式真空過濾機(jī)過濾，濾餅水分一般為15.5%～16.0%，有時(shí)甚至更高。較高的精礦水分對后續(xù)燒結(jié)工序產(chǎn)生不良影響，制約了燒結(jié)工序能耗的降低和產(chǎn)能的提高。

2010年，酒鋼新建400萬t選礦廠項(xiàng)目啟動，而已建成的燒結(jié)工序由于無熱篩作業(yè)構(gòu)成返回配料系統(tǒng)來平衡鐵精礦水分，故提出新建400萬t選礦廠的鐵精礦水分須低于13%。鑒于傳統(tǒng)盤式真空過濾機(jī)無法滿足這一要求，酒鋼選礦工程項(xiàng)目部在對圓盤加壓過濾機(jī)、陶瓷過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)等新型過濾設(shè)備進(jìn)行比較后，最終選擇圓盤加壓過濾機(jī)作為新建400萬t選礦廠的精礦脫水設(shè)備。該設(shè)備投入使用后效果顯著，解決了鏡鐵山鐵礦的鐵精礦脫水難題。

1 圓盤加壓過濾機(jī)簡介

1.1 圓盤加壓過濾機(jī)發(fā)展概況

圓盤加壓過濾機(jī)具有處理能力大、產(chǎn)品水分低的特點(diǎn)，是細(xì)粒物料的高效過濾設(shè)備。其技術(shù)理論由德國卡爾斯魯厄大學(xué)于上世紀(jì)80年代初提出，此后，德國的洪堡公司、克虜伯公司及奧地利的安德里茲公司相繼實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的工業(yè)化。國產(chǎn)圓盤加壓過濾機(jī)是由原煤炭科學(xué)研究總院唐山分院和山東煤礦萊蕪機(jī)械廠于1992年開始研制的，樣機(jī)于1993年9月在山東煤礦萊蕪機(jī)械廠完成制造，并于1994年10月在棗莊礦務(wù)局八一洗煤廠得到應(yīng)用。

在國外，圓盤加壓過濾機(jī)首先被用于煤泥的處理，此后在銅精礦、鉛精礦、鋁礬土等的過濾方面也得到應(yīng)用，用于過濾鐵精礦的有美國蒂爾登礦業(yè)公司。

在國內(nèi)，圓盤加壓過濾機(jī)主要在煤泥處理方面得到推廣，目前，用于國內(nèi)煤泥處理的圓盤加壓過濾機(jī)已達(dá)500余臺套，占國內(nèi)煤泥處理用過濾設(shè)備的60%左右。

1.2 圓盤加壓過濾機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)

圓盤加壓過濾機(jī)由主機(jī)、輔機(jī)及配套管道閥門組成。主機(jī)主要包括圓盤過濾機(jī)、加壓倉、倉內(nèi)濾餅輸送機(jī)、排料裝置、反吹裝置、清洗裝置、排水裝置、氣控系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等。其中，圓盤過濾機(jī)配備礦漿攪拌裝置，濾扇為不銹鋼材質(zhì)；加壓倉為一類壓力容器，通過充入壓縮空氣形成過濾所需正壓；排料裝置包括帶有液壓閘板的上排料倉和下排料倉，采用托輥支撐上、下閘板，配套充氣密封圈進(jìn)行有效密封。輔機(jī)主要包括高壓風(fēng)機(jī)、低壓風(fēng)機(jī)、給料渣漿泵、圓盤排料機(jī)、氣水分離器等。高壓風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)給氣控系統(tǒng)及閘板密封機(jī)構(gòu)供風(fēng)，低壓風(fēng)機(jī)提供過濾用風(fēng)源及下排料倉充氣用風(fēng)源，給料泵負(fù)責(zé)提供需過濾的礦漿，圓盤排料機(jī)用于收集下排料倉排出的濾餅并將其均勻給到外部皮帶輸送機(jī)上，氣水分離器則確保過濾過程中氣水的有效分離。圓盤加壓過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)示意見圖1。

1.3 圓盤加壓過濾機(jī)工作原理

圓盤加壓過濾機(jī)工作時(shí)，通過連續(xù)向加壓倉內(nèi)通入壓縮空氣，在圓盤過濾機(jī)濾扇分配閥與通大氣的氣水分離器之間形成壓差，使礦漿中的液體在正壓力的作用下穿過過濾介質(zhì)被脫除，固體顆粒則在過濾介質(zhì)上形成濾餅；濾餅在卸料區(qū)被反吹風(fēng)吹落到倉內(nèi)濾餅輸送機(jī)上，經(jīng)過排料裝置收集后排出。

圖1 圓盤加壓過濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意

圓盤加壓過濾機(jī)排料過程中，上下排料倉閘板交替動作。排料初期，上閘板打開，下閘板關(guān)閉；待下排料倉料位達(dá)到一定程度后，上閘板關(guān)閉，下排料倉開始泄壓，泄壓完畢后下閘板打開進(jìn)行排料；下排料倉排料完閉后，下閘板關(guān)閉，下排料倉充氣閥打開進(jìn)行提壓；待下排料倉與加壓倉壓力相同時(shí)，上閘板打開繼續(xù)排料。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)圓盤加壓過濾機(jī)連續(xù)運(yùn)行，周期排料。

與傳統(tǒng)真空過濾機(jī)相比，加壓圓盤過濾機(jī)由于加壓倉內(nèi)的壓縮空氣與外部大氣形成的壓差遠(yuǎn)大于真空方式造成的壓差，因而其過濾效率更高。與機(jī)械壓榨式過濾機(jī)相比，加壓圓盤過濾機(jī)由于采用空氣壓縮方式脫水，因而可有效緩解濾餅板結(jié)問題，從而使水分更容易穿過濾餅及濾布，同時(shí)加壓空氣還可置換濾餅顆粒間隙中的水分，從而使脫水效果更好。

2 圓盤加壓過濾機(jī)過濾試驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

為考察采用圓盤加壓過濾機(jī)過濾酒鋼鐵精礦的可行性，酒鋼選礦工程項(xiàng)目部委托國外某研究機(jī)構(gòu)對酒鋼原650萬t選礦廠的綜合鐵精礦礦漿樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在給礦濃度為50%條件下，圓盤加壓過濾機(jī)可將濾餅水分控制在12%以下，過濾機(jī)利用系數(shù)與圓盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖2所示。

2.2 半工業(yè)試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，酒鋼選礦工程項(xiàng)目部與山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司聯(lián)合，以酒鋼原650萬t選礦廠綜合鐵精礦礦漿為對象進(jìn)行了圓盤加壓過濾機(jī)過濾半工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備為2 m2圓盤加壓過濾機(jī)，最終試驗(yàn)結(jié)果見表1。

圖2 過濾機(jī)利用系數(shù)與圓盤轉(zhuǎn)速關(guān)系實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果

表1 半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

表1結(jié)果表明，在合適的過濾壓力和主軸轉(zhuǎn)速下，精礦濾餅的水分可以達(dá)到11.48%～11.89%，過濾機(jī)的干基利用系數(shù)為813.6～985.6 kg／（m2· h）。同時(shí)可觀察到濾餅呈散狀排出，排料順暢。這進(jìn)一步證明了圓盤加壓過濾機(jī)用于酒鋼鐵精礦的脫水是可行的，且效果比較理想。

2.3 圓盤加壓過濾機(jī)參數(shù)選擇

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，酒鋼決定新建400萬t選礦廠以山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的圓盤加壓過濾機(jī)作為精礦過濾設(shè)備，其干基利用系數(shù)按≥0.85 t／（m2·h）選擇，倉內(nèi)壓力按0.2～0.5 MPa選擇，卸餅反吹壓力比倉內(nèi)壓力高50 kPa，主軸轉(zhuǎn)速范圍為0.4～1.5 r／min，濾餅水分要求在13%以下，濾液固含量要求小于3%。根據(jù)這些要求，最終選用了4臺GPJ－120型圓盤加壓過濾機(jī)（3用1備）。

3 圓盤加壓過濾機(jī)的優(yōu)化及工業(yè)應(yīng)用效果

3.1 圓盤加壓過濾機(jī)的優(yōu)化

鑒于圓盤加壓過濾機(jī)目前主要應(yīng)用于煤泥的過濾，而鐵精礦與煤泥的性質(zhì)存在較大差異，若將圓盤加壓過濾機(jī)直接應(yīng)用于鐵精礦的過濾可能引起設(shè)備磨損和腐蝕加快、礦漿攪拌困難、濾布壽命短等問題，酒鋼選礦工程項(xiàng)目部經(jīng)過與山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司技術(shù)人員多次論證，預(yù)先對將要使用的GPJ－120型圓盤加壓過濾機(jī)進(jìn)行了以下幾方面的優(yōu)化：

（1）設(shè)備、管道耐磨、防腐優(yōu)化。加壓倉內(nèi)壁做防腐處理，過濾機(jī)槽體采用不銹鋼材質(zhì)；主軸軸頸內(nèi)濾液管采用裝配形式，磨損后可以進(jìn)行更換；軸頸內(nèi)濾液管、主濾液管、倉內(nèi)入料管內(nèi)襯剛玉耐磨材料，提高其使用壽命；上下排料倉內(nèi)襯高分子聚乙烯材料，解決耐磨問題又防止粘料；系統(tǒng)閥門采用特殊耐磨閥門，以防快速磨損。

（2）礦漿攪拌裝置優(yōu)化。將礦漿攪拌裝置改為耙式攪拌，解決物料密度大、沉淀快的問題，同時(shí)避免臥式攪拌密封磨損快的問題。

（3）倉內(nèi)濾餅輸送機(jī)優(yōu)化。煤礦系統(tǒng)使用的圓盤加壓過濾機(jī)多采用刮板機(jī)輸送倉內(nèi)物料，檢修空間小，而且刮板機(jī)的刮板在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與滑道直接接觸，用于處理鐵精礦時(shí)易磨損，為此將刮板機(jī)改為皮帶運(yùn)輸機(jī)。

（4）濾布優(yōu)化。選用山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司提供的PYNTK120－05－10－03型濾布，使用壽命可達(dá)到20 d以上。

3.2 圓盤加壓過濾機(jī)工業(yè)應(yīng)用效果

2012年11月20日，酒鋼新建400萬t選礦廠投入運(yùn)行，GPJ－120型圓盤加壓過濾機(jī)同步投入使用，運(yùn)行實(shí)踐表明，其過濾效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)（見表2）。

表2 圓盤加壓過濾機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)

生產(chǎn)運(yùn)行期間，圓盤加壓過濾機(jī)在濾布無破損的情況下，其濾液固含量均在3%以下，而酒鋼原有650萬t選礦廠采用的盤式真空過濾機(jī)在濾布無破損的情況下，其濾液固含量一般在7%左右。相比之下，圓盤加壓過濾機(jī)在濾液固含量方面也有較大的優(yōu)勢。

需要說明的是，圓盤加壓過濾機(jī)在前期試生產(chǎn)過程中故障較多，影響連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，為此主要進(jìn)行了以下改進(jìn)工作：

（1）圓盤排料機(jī)減速機(jī)改型。圓盤排料機(jī)用于收集圓盤加壓過濾機(jī)下排料倉排出的濾餅并將其均勻給到外部皮帶輸送機(jī)上。投產(chǎn)初期，圓盤加壓過濾機(jī)啟動時(shí)濾餅水分偏高，排料不暢，導(dǎo)致圓盤排料機(jī)所用減速機(jī)損壞頻繁。酒鋼選礦工程項(xiàng)目部組織設(shè)計(jì)單位、設(shè)備廠家通過論證，將原行星擺線針輪減速機(jī)更換為擺線減速機(jī)，取得了良好的效果。

（2）倉內(nèi)濾餅輸送皮帶減速機(jī)密封改進(jìn)。倉內(nèi)濾餅輸送皮帶所用減速機(jī)為SEW減速機(jī)，原有透氣塞為單向閥且位置太低，當(dāng)加壓倉內(nèi)壓力大于0.2 MPa時(shí)，SEW減速機(jī)會由于其內(nèi)部壓力無法短時(shí)間內(nèi)與加壓倉內(nèi)壓力達(dá)到平衡而從單向透氣塞進(jìn)礦，從而影響設(shè)備運(yùn)行。現(xiàn)場通過在減速機(jī)空心軸輸出端外側(cè)加悶蓋、內(nèi)側(cè)加透蓋，同時(shí)在滾筒軸上加尼龍防塵罩，并將透氣塞加長至高于加壓倉內(nèi)維護(hù)用平臺，有效解決了這一問題。

（3）降低設(shè)備負(fù)荷。圓盤加壓過濾機(jī)產(chǎn)量不易控制，當(dāng)給料濃度大于65%時(shí)，會出現(xiàn)濾餅較厚，設(shè)備負(fù)荷超過設(shè)計(jì)指標(biāo)的現(xiàn)象，對倉內(nèi)皮帶輸送機(jī)、圓盤排料機(jī)運(yùn)行不利。生產(chǎn)中通過封閉兩盤濾扇來降低設(shè)備負(fù)荷，從而保證了過濾機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 建 議

圓盤加壓過濾機(jī)用于鐵精礦的過濾在國內(nèi)尚屬首次，還需要在實(shí)踐中不斷摸索和改進(jìn)，為此提出如下建議：

（1）優(yōu)化配套設(shè)施選型。鐵精礦與煤泥相比，礦漿密度大、沉降快。圓盤加壓過濾機(jī)用于鐵精礦的過濾，其配套設(shè)備的選型還有待優(yōu)化，以便進(jìn)一步發(fā)揮主體設(shè)備的效能。

（2）優(yōu)化工藝參數(shù)。圓盤加壓過濾機(jī)加壓倉的工作壓力是決定設(shè)備能耗的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)礦漿濃度的變化選擇合理的工作壓力范圍，以達(dá)到降低能耗的目的。入料濃度是影響圓盤加壓過濾機(jī)過濾效果的另一個(gè)重要參數(shù)，應(yīng)探索合適的圓盤加壓過濾機(jī)入料濃度，以提高設(shè)備的生產(chǎn)率。

（3）提高設(shè)備管理水平。圓盤加壓過濾機(jī)自動化程度較高、使用維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)，需要在實(shí)踐中不斷完善操作規(guī)程，提高管理水平，促進(jìn)設(shè)備的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

5 結(jié) 語

圓盤加壓過濾機(jī)具有利用系數(shù)高、濾餅水分低、濾布使用周期長、濾液固含量低的特點(diǎn)，較好地解決了酒鋼鐵精礦的過濾難題。當(dāng)前，大量品位低、嵌布粒度細(xì)、構(gòu)成復(fù)雜的金屬礦產(chǎn)資源得到開發(fā)利用，其選礦流程趨向復(fù)雜，入選物料趨于泥化，精礦產(chǎn)品的過濾已成為相關(guān)選礦廠普遍面臨的難題，圓盤加壓過濾機(jī)在酒鋼新建400萬t選礦廠的成功應(yīng)用對這些選礦廠具有重要的借鑒價(jià)值。

［1］謝廣元.選礦學(xué)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

［2］張榮瑞.國產(chǎn)加壓過濾機(jī)的技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用及前景［J］.山西焦煤科技，2005（增刊）：3-5.

［3］朱長勇.盤式加壓過濾機(jī)的應(yīng)用分析［J］.煤炭工程，2004（6）：48-49.

App lication of Disc Press Filter in Concentrator of Jiusteel w ith Capacity of 4 000 000 t

Wang Guodong Liu Qianfan Gao Zebin
（Mineral Processing Department of Gansu Jiusteel Group Hongxing Iron and Steel Co．，Ltd．）

In Jiuquan Iron and Steel Company，the original concentrator with capacity of 6 500 000 t adopts the disc vacuum filter to treat iron concentrate，bywhich the cakemoisture generally reaches15.5%～16.0%，and sometimes even higher.A capacity of 4 000 000 tnew concentrator in Jiusteel expected to control the cakemoisture less than 13%in order tomeet the needs of the sintering process.Based on the laboratory tests and semi-industrial tests，GPJ-120 disc press filter produced by Shandong Laiwu Coal Mining Machinery Co.，Ltd.is adopted as filtration equipment to filter the concentrate. After putting into operation，the cake with moisture of 12.69%on average，dry basis average coefficient of 1.03 t／（m3·h），and filtrate solids content of less than 3%reaches the goal expected.Its successful application in 4 000 000 t new concentrator in Jiusteel indicates that it has a promotion potential in filtering the refractorymetalminerals.

Disc press filter，F(xiàn)ilter of iron ore concentrate，Cakemoisture

2013-06-18）

王國棟（1984—），男，助理工程師，735100甘肅省嘉峪關(guān)市酒鋼冶金廠區(qū)。