立式壓濾機(jī)在銅爐渣精礦脫水工序中的應(yīng)用

閆勇，劉潤東，張紅軍

（山東煤機(jī)裝備集團(tuán)有限公司,山東泰安 271000）

立式壓濾機(jī)在銅爐渣精礦脫水工序中的應(yīng)用

閆勇，劉潤東，張紅軍

（山東煤機(jī)裝備集團(tuán)有限公司,山東泰安 271000）

詳細(xì)分析了全自動(dòng)立式壓濾機(jī)的工作原理及性能特點(diǎn)，并結(jié)合該設(shè)備在銅爐渣精礦脫水工藝環(huán)節(jié)中的應(yīng)用實(shí)例,總結(jié)了在工藝系統(tǒng)及配套設(shè)備選型設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。生產(chǎn)實(shí)踐證明，全自動(dòng)立式壓濾機(jī)可使濾餅水分穩(wěn)定在7%～10%,滿足冶煉工序直接使用的要求。

全自動(dòng)立式壓濾機(jī);銅爐渣;精礦脫水；濾餅；自動(dòng)控制

我國每年產(chǎn)出銅爐渣1．0×104～1．2×104kt,長期堆存不僅占用大量耕地,嚴(yán)重污染環(huán)境,還會(huì)造成銅爐渣中含有的銅及相當(dāng)數(shù)量的貴金屬和稀有等資源的浪費(fèi)。尤其是隨著礦產(chǎn)資源的日益枯竭,開發(fā)利用銅爐渣資源具有重要意義和十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益[1－2]。

目前,我國大多數(shù)銅冶煉企業(yè)都配套了銅爐渣選礦工序。銅爐渣精礦脫水是選礦的最后一道工序,濾餅水分含量的高低直接影響到下游冶煉工藝的正常與否。以前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)的銅爐渣精礦脫水選用的是陶瓷過濾機(jī),濾餅水分在12%～18%之間?，F(xiàn)在新建或改造項(xiàng)目中,為了降低濾餅水分,提高工作效率,降低生產(chǎn)成本,開始應(yīng)用新型的壓濾機(jī),并取得了良好的效果,比如國內(nèi)白銀公司、紫金銅業(yè)公司、廣西金川公司的銅精礦脫水工序中成功應(yīng)用了山東煤機(jī)裝備集團(tuán)有限公司（以下簡稱山東煤機(jī)）生產(chǎn)的全自動(dòng)立式壓濾機(jī)。經(jīng)過2年的使用,濾餅水分穩(wěn)定在7%～10%,滿足了冶煉工序直接使用的要求,無需再進(jìn)行二次干燥。

1 全自動(dòng)立式壓濾機(jī)的工作原理

全自動(dòng)立式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1 全自動(dòng)立式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意

由圖1可以看到,BLZG型全自動(dòng)立式壓濾機(jī)的過濾板在上壓緊板與下動(dòng)壓板之間水平放置,多塊濾板按上下方向垂直疊加,一根整條的環(huán)形無端濾布纏繞在主驅(qū)動(dòng)輥上,在板框間呈“S”形穿行。其工作原理主要有以下幾個(gè)方面組成。

1）泵壓力過濾。當(dāng)過濾板框閉合密封后,料漿同時(shí)通過料漿管進(jìn)入每個(gè)濾腔[3]。在入料泵壓力的作用下濾液通過濾布進(jìn)入濾液腔,然后進(jìn)入濾液軟管,最后到達(dá)總濾液管。固體被濾布截留在每個(gè)濾室中（圖2）。

圖2 泵壓力過濾原理示意

2）隔膜擠壓。高壓水（或高壓風(fēng)等其他介質(zhì)）通過高壓水軟管進(jìn)入隔膜上方,隔膜向?yàn)V布表面方向擠壓濾餅,濾餅變薄,從而將剩余濾液擠出濾餅（圖3）。

圖3 隔膜擠壓原理示意

3）高壓風(fēng)穿餅干燥。在隔膜擠壓完畢后,壓力為0．8 MPa的高壓風(fēng)進(jìn)入濾腔中的濾餅上方,穿透濾餅將濾餅中殘留的水分帶出,使濾餅水分更低（圖4）。

圖4 高壓風(fēng)穿餅干燥原理示意

4）自動(dòng)卸餅、濾布清洗。當(dāng)干燥過程完成后,板框組件打開,濾布驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)開始運(yùn)行,濾布上的濾餅從壓濾機(jī)兩邊自動(dòng)排出,同時(shí)洗滌水通過高壓噴嘴強(qiáng)力清洗濾布（圖5）[4]。

圖5 自動(dòng)卸餅、濾布清洗原理示意

2 立式壓濾機(jī)的性能特點(diǎn)

立式壓濾機(jī)的性能特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

1）濾餅水分低。立式壓濾機(jī)采用高壓橡膠隔膜擠壓+高壓風(fēng)吹風(fēng)干燥,能大幅度降低濾餅水分,銅爐渣精礦水分可控制在7%～10%之間。

2）產(chǎn)量高。濾板水平放置,采用每塊濾板單獨(dú)快速入料,入料快,產(chǎn)量高，干基濾餅產(chǎn)能在180～280 kg/（m2·h）。1臺(tái)60 m2立式壓濾機(jī)干基濾餅產(chǎn)能在230～400 t/d之間。

3）全自動(dòng)化運(yùn)行。本設(shè)備集過濾、擠壓、風(fēng)干、自動(dòng)卸料、自動(dòng)清洗濾布等功能于一體,采用PLC可編程序控制器與設(shè)置在壓濾機(jī)各控制點(diǎn)上的信號(hào)控制裝置一同保證壓濾機(jī)安全、可靠地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉路循環(huán)工作,100%自動(dòng)化運(yùn)行,生產(chǎn)中無需人工干預(yù),減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4）可隨時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。電控柜采用觸摸屏顯示壓濾機(jī)每一個(gè)運(yùn)行動(dòng)作的實(shí)時(shí)畫面及數(shù)據(jù),可供用戶根據(jù)現(xiàn)場工況變化隨時(shí)調(diào)整壓濾工藝參數(shù)。

5）濾布再生。該設(shè)備配有濾布自動(dòng)清洗裝置,可對濾布雙面進(jìn)行清水洗滌。

3 工藝系統(tǒng)及配套設(shè)備選型設(shè)計(jì)

立式壓濾機(jī)工藝系統(tǒng)及配套設(shè)備在選型設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：

1）在選型前,要盡量測定銅爐渣精礦的密度。因?yàn)闉V餅中精礦品位及其它貴金屬含量變化時(shí),濾餅的比重會(huì)發(fā)生變化。

2）濾餅厚度參數(shù)選20～25 mm之間最為合適。因?yàn)闉V餅厚度達(dá)到30～35 mm以上時(shí)，濾餅太重,一次卸料濕基濾餅重量可達(dá)到4．6～5 t,容易使濾布拉長并損壞,同時(shí)也會(huì)影響各傳動(dòng)輥的使用壽命。

3）入料泵盡可能地選用變頻器控制。變頻器的啟停與頻率變化信號(hào)受立式壓濾機(jī)PLC的控制,實(shí)現(xiàn)前期入料時(shí)低壓大流量、后期濾餅變厚以后逐漸變成高壓小流量的控制目的。

4）入料泵的選型不能太小。立式壓濾機(jī)從入料至卸料一個(gè)循環(huán)總時(shí)間在10～15 min之間不等,礦漿濃度在35%～40%時(shí)入料泵入料的時(shí)間在2 min左右,因此在入料泵的選型時(shí)一定要注意短時(shí)大流量的特點(diǎn)。

5）建議在濾液管出口的末端濾液池上方配置1臺(tái)氣水分離器。因?yàn)樵诖碉L(fēng)干燥時(shí),高壓風(fēng)夾帶著濾液高速噴出,如不加氣水分離器,濾液會(huì)噴向四周,影響周圍環(huán)境。

6）濾液管在出口末端0．5 m以內(nèi)要與管道架之間緊固牢固。因?yàn)樵诖碉L(fēng)干燥時(shí)會(huì)在管口平面氣流的反方向形成強(qiáng)大的后坐力,如果不緊固會(huì)發(fā)生將管道折彎或折斷的危險(xiǎn)現(xiàn)象。

7）吹風(fēng)干燥必須配備單獨(dú)的儲(chǔ)氣罐,且儲(chǔ)氣罐額定工作壓力為0．8 MPa,吹風(fēng)干燥壓力區(qū)間在從0．8～0．6 MPa之間的高壓區(qū)比較好,在此壓力下吹風(fēng)時(shí)間1～1．5 min，平均每平方米過濾面積每分鐘耗氣量為0．57 m3(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓風(fēng))。當(dāng)壓力低于0．6 MPa時(shí)吹風(fēng)效果與效率明顯降低。儲(chǔ)氣罐體積選型按照“過濾面積×0．34系數(shù)=儲(chǔ)氣罐容積”計(jì)算,其中0．34系數(shù)是經(jīng)驗(yàn)值?？諌簷C(jī)的選型要與儲(chǔ)氣罐相配套,必須滿足在下一次吹風(fēng)之前能將儲(chǔ)氣罐的壓力從0．6 MPa補(bǔ)壓到0．8 MPa的條件。

8）在不入料時(shí),入料管路必須能循環(huán)運(yùn)行。礦漿密度比較高,沉降速度快,在停止入料的7～10 min內(nèi),為了防止入料管道內(nèi)的礦漿沉降堵塞,入料泵應(yīng)變?yōu)榈皖l、低壓小流量循環(huán)運(yùn)行。

4 在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的問題

全自動(dòng)立式壓濾機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問題：

1)立式壓濾機(jī)是全自動(dòng)運(yùn)行的設(shè)備,要求配備的電氣與液壓維修工的素質(zhì)比較高,能快速準(zhǔn)確地分析判斷出故障的原因與所在位置。

2）每班要對以下幾個(gè)位置進(jìn)行一次巡檢：(1)濾板周邊密封條的密封性。如果出現(xiàn)漏液現(xiàn)象要及時(shí)更換,一般要求每4個(gè)月定期更換1次。(2)各傳動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活。每個(gè)加油嘴每星期加潤滑油1次。(3)濾布刮刀與輥?zhàn)庸蔚妒欠褚奄N緊濾布與輥?zhàn)?如果出現(xiàn)間隙需及時(shí)調(diào)整。

3）因?yàn)闉V餅比較干,卸料時(shí)容易產(chǎn)生揚(yáng)塵現(xiàn)象,時(shí)間一長壓濾機(jī)表面會(huì)落一層粉塵。建議每個(gè)月將壓濾機(jī)用高壓水沖洗1次，每半年對落在PLC控制柜內(nèi)的金屬粉塵進(jìn)行一次吸除。

5 總結(jié)

作為國內(nèi)立式壓濾機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的起草單位,山東煤機(jī)生產(chǎn)的立式壓濾機(jī)在銅爐渣精礦脫水工藝中成功穩(wěn)定地運(yùn)行，已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),并受到了用戶的好評。至今國內(nèi)銅爐渣精礦脫水,使用山東煤機(jī)生產(chǎn)的BLZG型立式壓濾機(jī)的單位見表1。

表1 BLZG型立式壓濾機(jī)使用實(shí)例

山東煤機(jī)生產(chǎn)的全自動(dòng)立式壓濾機(jī)在銅爐渣精礦脫水工藝環(huán)節(jié)中的成功應(yīng)用表明,全自動(dòng)立式壓濾機(jī)可使濾餅水分降低到7%～10%，滿足了冶煉工序直接使用的要求,較傳統(tǒng)的陶瓷過濾機(jī)更具優(yōu)勢。

[1]徐明．銅冶煉爐渣浮選回收銅的初步研究[D]．沈陽：東北大學(xué)，2009．

[2]雷存友,吳彩斌,余?。~冶煉爐渣綜合利用技術(shù)的研究與探討[J]．有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2014,35(1):1－4．

[3]閆學(xué)良．活性硅酸鈣強(qiáng)化脫水工藝開發(fā)與優(yōu)化[J]．輕金屬，2014（1）：14－18．

[4]張兆光．立式壓濾機(jī)的特點(diǎn)及其在鈾礦冶中的應(yīng)用設(shè)想[J]．煤炭與化工,2013(12):112－115．

The Application of Vertical Press Filter in Copper Slag Concentrate Dewatering Process

YAN Yong,LIU Rundong,ZHANG Hongjun
(Shandong Coal Machinery Group Co．,Ltd．,Taian,Shandong 271000,China)

The paper analyzes the working principle and performance feature of full－automatic vertical press filter．According to application example of this equipment in copper slag concentrate dewatering process,the paper summarizes the matters need to be noticed during process system and corollary equipment model selection．Production practice has proved that filter cake water can be stable from 7%to 10%by using full－automatic vertical filter so as to the smelting process can be used directly．

full－automatic vertical press filter;copper slag;concentrate dewatering;filter cake;automatic control

TD462

B

1004－4345（2014）06－0048－03

2014－07－22

閆勇（1966—），男，高級(jí)工程師，主要從事立式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)與在選礦、化工、醫(yī)藥等行業(yè)固液分離工序中的應(yīng)用與工藝研究。