TT100型陶瓷過濾機(jī)在某礦山應(yīng)用效果優(yōu)化

范亮亮 曹 軍 梁朝杰

（安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)姑山礦業(yè)公司）

某礦山為達(dá)到精礦品位不低于65.2%的技術(shù)要求，需對礦石進(jìn)行細(xì)磨，以實現(xiàn)有用礦物與脈石礦物的充分單體解離。目前的精礦-400目含量達(dá)76%以上，過濾難度很大。

為解決因物料粒度過細(xì)而致使精礦含水量超標(biāo)的問題，2016年對原4臺ZPG72-6型盤式過濾機(jī)進(jìn)行了升級改造，采用了4臺TT100型高效、節(jié)能的陶瓷過濾機(jī)［1］。從生產(chǎn)情況看，陶瓷過濾機(jī)存在陶瓷板毛細(xì)孔堵塞、反沖水壓過低、槽體內(nèi)物料濃度不均等問題。為解決這些問題，對陶瓷過濾機(jī)進(jìn)行了改造。

1 陶瓷過濾機(jī)的工作原理及工作過程

1.1 工作原理

陶瓷過濾機(jī)是基于陶瓷微孔的毛細(xì)作用而設(shè)計制造的固液分離設(shè)備，利用微孔陶瓷板通水不透氣的特性，抽空陶瓷板內(nèi)腔，與外部產(chǎn)生壓差，料槽內(nèi)懸浮在礦漿中的物料在負(fù)壓的作用下因不能通過陶瓷板微孔而吸附在陶瓷板上，礦漿中的水因壓差及陶瓷板的親水性而順利通過陶瓷板微孔，進(jìn)入氣液分離裝置（真空桶），從而實現(xiàn)固液分離［2-6］。

1.2 工作過程

陶瓷過濾機(jī)主機(jī)工作時由分配閥來控制轉(zhuǎn)子循環(huán)工作，在運轉(zhuǎn)一周的過程中完成吸漿、脫水干燥、卸料、反沖洗4個作業(yè)，周而復(fù)始、循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的目的。

為保證陶瓷板毛細(xì)孔的通透性，連續(xù)運轉(zhuǎn)8～10 h后，需停機(jī)進(jìn)行聯(lián)合清洗。聯(lián)合清洗過程中，向反沖水中注入一定濃度的硝酸溶液，濃度0.5%～1.0%的酸液用于溶解堵塞物，輔以反沖水沖洗及超聲波的外部振打，徹底清除濾板微孔及表面的細(xì)微顆粒及少量化學(xué)結(jié)垢物，保持濾板毛細(xì)管暢通，實現(xiàn)設(shè)備的高效運轉(zhuǎn)。聯(lián)合清洗時間通常持續(xù)1～1.5 h。

2 陶瓷過濾機(jī)應(yīng)用過程中存在的問題

（1）物料密度大、槽體內(nèi)礦漿上下濃度不均，致使濾餅薄厚不一、產(chǎn)品含水量不穩(wěn)定?，F(xiàn)場鐵精礦密度約4.2 g/cm3，生產(chǎn)過程中，陶瓷過濾機(jī)槽體內(nèi)礦漿沉降現(xiàn)象明顯，上下層質(zhì)量濃度相差約20個百分點，致使陶瓷板頭、尾部濾餅厚度相差約4 mm，尾部濾餅含水量大于11%，嚴(yán)重影響精礦產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2）反沖水影響陶瓷過濾機(jī)的效率，水質(zhì)則影響陶瓷板的壽命。為保證陶瓷板毛細(xì)孔的通透性，延長陶瓷板的有效使用壽命，開機(jī)生產(chǎn)過程中，陶瓷板需反沖水沖洗，水壓力為0.04～0.15 MPa。生產(chǎn)中，因反沖水的稀釋作用，陶瓷過濾機(jī)作業(yè)礦漿濃度明顯下降，嚴(yán)重影響陶瓷過濾機(jī)的臺時處理量，無法滿足日常生產(chǎn)需要；其次，由于毛細(xì)孔孔徑較小，對于反沖水水質(zhì)要求過高，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)會導(dǎo)致陶瓷板二次堵塞，弱化反沖效果，影響陶瓷板的壽命。

（3）聯(lián)合清洗殘存酸液腐蝕真空鐵質(zhì)管道。陶瓷過濾機(jī)的聯(lián)合清洗需用硝酸溶液清堵，但殘留酸液會經(jīng)過濾機(jī)兩側(cè)分配盤進(jìn)入真空管路，腐蝕鐵質(zhì)管道，管道通洞會致使真空泄漏，影響濾餅質(zhì)量，增加設(shè)備維修成本，影響設(shè)備作業(yè)率。

（4）真空系統(tǒng)氣動球閥工作氣壓不穩(wěn)定，氣閥有時無法正常打開。為提升自動化水平，陶瓷過濾機(jī)排水系統(tǒng)閘閥采用氣動球閥，通過PLC模塊控制電磁閥的方式控制氣動球閥的開閉。氣動球閥最佳工作氣壓為0.4～0.6 MPa，氣壓過低會致使氣動球閥無法正常開啟和關(guān)閉；氣壓過高會致使導(dǎo)氣管爆裂或者炸出，影響正常使用。生產(chǎn)初期，使用0.1 m3的空壓機(jī)與陶瓷過濾機(jī)進(jìn)行一對一供氣。由于用氣量較大，空壓機(jī)啟動頻次較高，設(shè)備故障頻繁，進(jìn)而影響陶瓷過濾機(jī)的作業(yè)率。

（5）陶瓷板毛細(xì)孔鈣化物富集，聯(lián)合清洗效果有限。由于反沖水中鈣、鎂離子的存在，長時間使用后會在毛細(xì)孔內(nèi)形成聯(lián)合清洗無法有效清除的鈣化物結(jié)晶。長時間運行后，陶瓷板毛細(xì)孔堵塞嚴(yán)重，影響陶瓷板的過濾效果。為保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，需定期對陶瓷板進(jìn)行整體更換，不僅影響設(shè)備作業(yè)率，還會增加生產(chǎn)成本。

3 改造措施

（1）攪拌耙架上安裝吹散氣裝置。為解決槽體內(nèi)上下層礦漿濃度差別較大的問題，在攪拌耙架上安裝2個高壓氣吹散氣裝置，呈外八字形配置，方向斜向下。此裝置在高壓氣的作用下使槽體內(nèi)礦漿呈“沸騰”景象，在不影響槽體內(nèi)作業(yè)濃度的前提下，大大緩解了槽體內(nèi)物料的沉降，確保了槽體內(nèi)礦漿上下層濃度的均一。同時，由于高壓氣的沖散作用，大大降低了攪拌耙架與槽體間隙內(nèi)物料的堆存，為后期聯(lián)合清洗創(chuàng)造了較好的條件。

（2）反沖氣替代反沖水進(jìn)行陶瓷板吹堵。為降低正常生產(chǎn)過程中反沖水對陶瓷過濾機(jī)作業(yè)濃度的影響，利用反沖氣無雜質(zhì)的特性，使用高壓反沖氣替代反沖水，通過閘閥控制，實現(xiàn)正常生產(chǎn)反沖氣吹堵，增強(qiáng)陶瓷過濾機(jī)正常生產(chǎn)過程中陶瓷板的吹堵效果。

（3）使用新型清洗劑替代硝酸溶液。借鑒同類礦山的經(jīng)驗，在滿足日常清洗要求的前提下，使用安全、環(huán)保、無腐蝕的有機(jī)新型清洗劑，減少了對真空系統(tǒng)鐵質(zhì)管道的腐蝕，降低了管道通洞率；同時減少清洗殘留酸液對環(huán)境的污染，避免酸液對操作、維修人員的傷害。

（4）安裝空壓機(jī)站，集中供氣。為滿足日常高壓氣的需求量，盡可能減少氣壓不足對陶瓷過濾機(jī)氣動球閥正常工作的影響，現(xiàn)場建造空壓機(jī)站，實現(xiàn)集中供氣?？諌簷C(jī)站安裝3臺柱塞式空壓機(jī)，分別配以2 m3的儲氣罐，根據(jù)氣動球閥用氣、攪拌吹散氣、反沖氣等用氣量實行兩開一備，為現(xiàn)場生產(chǎn)提供高品質(zhì)的壓縮空氣，確保設(shè)備正常工作。

（5）利用草酸浸泡法徹底清除毛細(xì)孔鈣化物結(jié)晶。停產(chǎn)檢修期間，在槽體內(nèi)配置濃度為0.5%～1.0%的草酸溶液對陶瓷板進(jìn)行長時間（＞24 h）浸泡，溶解、軟化鈣化物結(jié)晶。浸泡后期，輔以1 h超聲波振打，徹底清除毛細(xì)孔內(nèi)堵塞物。同時，為解決嚴(yán)寒天氣水溫過低的問題，確保最佳的反應(yīng)溫度，加速草酸晶體的溶解和鈣化物溶解、軟化，安裝溶液加溫裝置，保證浸泡溫度為30～35℃。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)過以上改造，目前4臺TT100型陶瓷過濾機(jī)運行平穩(wěn)，臺時處理量穩(wěn)定在55 t以上，較改造前提升10%以上。

（1）維修費用。陶瓷過濾機(jī)作業(yè)率由原來的70%左右提升至90%以上，年節(jié)約維修費用30余萬元。

（2）節(jié)約運輸費用。產(chǎn)品含水量由原來的10%左右降至9%以下，年節(jié)約運輸費用50余萬元。

（3）運行成本。陶瓷板使用周期由原來的6個月延長至10個月以上，4臺陶瓷過濾機(jī)年節(jié)約生產(chǎn)成本40余萬元。

（4）新增成本。改造后，年新增成本30余萬元。

陶瓷過濾機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化后年新增經(jīng)濟(jì)效益30+50+40-30=90萬元。

5 結(jié)語

（1）某鐵礦山精礦-400目含量達(dá)76%以上，采用4臺TT100型陶瓷過濾機(jī)過濾，現(xiàn)場存在5大突出問題：①物料密度大、槽體內(nèi)礦漿上下濃度不均，致使濾餅薄厚不一、產(chǎn)品含水量不穩(wěn)定；②反沖水影響陶瓷過濾機(jī)的效率，水質(zhì)則影響陶瓷板的壽命；③聯(lián)合清洗殘存酸液腐蝕真空鐵質(zhì)管道；④真空系統(tǒng)氣動球閥工作氣壓不穩(wěn)定，氣閥有時無法正常打開；⑤陶瓷板毛細(xì)孔鈣化物富集，聯(lián)合清洗效果有限。

（2）在研究、考察與論證的基礎(chǔ)上，針對主要問題，相應(yīng)提出了5項改進(jìn)措施：攪拌耙架上安裝吹散氣裝置、反沖氣替代反沖水進(jìn)行陶瓷板吹堵、使用新型清洗劑替代硝酸溶液、空壓機(jī)站進(jìn)行集中供氣、利用草酸浸泡法徹底清除毛細(xì)孔鈣化物結(jié)晶。

（3）改造后，不僅解決了長期困擾生產(chǎn)的突出問題，而且年新增經(jīng)濟(jì)效益90萬元。