加压过滤机的改进和在有色金属行业的应用.pdf

2 0 1 8 年第3 期有色金属 选矿部分 7 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 3 ．0 1 6 加压过滤机的改进和在有色金属行业的应用 江奇峰，王小岗，漆庆龙，胡铜保 伊春鹿呜矿业有限公司，黑龙江伊春1 5 2 5 0 0 摘要加压过滤机是一项国际公认的先进技术成果，其在选煤J 的应用十分广泛，也取得了较好的使用效果， 但在有色金属的固液分离应用中效果并不理想。简要论述了加压过滤机的发展历程和工作原理，对在有色金属固液 分离应用过程中存在的问题进行了分析和改进，以及改进后在伊春鹿鸣矿业有限公司的应用情况。 关键词有色金属；固液分离；加压过滤机；改进 中图分类号T D 4 6 2 ．2 文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 3 - 0 0 7 9 - 0 3 I m p r o v e m e n to fP r e s s u r eF i l t e ra n di t sA p p l i c a t i o ni nN o n - f e r r o u sM e t a l s J I A N GQ i f e n g ，W A N GX i a o g a n g ，Q 1Q i n g l o n g ，H UT o n g b a o Y i c h u nL u m i n gM i n i n gC o ．，匕反，K c h u nH e i l o n g j i a n g1 5 2 5 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t P r e s s u r ef i l t e ri sa na d v a n c e da c h i e v e m e n tl e g a l i z e di n t e r n a t i o n a l l y ，i ti sw i d e l yu s e di nc o a l p r e p a r a t i o np l a n t s ，a n da l s oa c h i e v e dg o o du s ee f f e c t ，b u ti n t h ea p p l i c a t i o no fn o n f e r r o u sm e t a l ss o l i d l i q u i d s e p a r a t i o n ．t h ee f f e c ti s n o ti d e a l ．T h i sp a p e rb r i e f l yd i s c u s s e st h ed e v e l o p m e n ta n dw o r k i n gp r i n c i p l eo fp r e s s u r e f i l t e r ，a n a l y s e sa n di m p r o v e st h ep r o b l e m si nt h ea p p l i c a t i o no fn o n - f e r r o u sm e t a l s ，a n de l a b o r a t e st h ea p p l i c a t i o ni n Y i c h u nL u m i n gM i n i n gC o ．，L t d ．，a f t e rt h ei m p r o v e m e n t ． K e yw o r d s n o n f e r r o u sm e t a l s ；s o l i d l i q u i ds e p a r a t i o n ；p r e s s u r ef i l t e r ；i m p r o v e m e n t 加压过滤脱水技术是一项国际公认的先进技 术成果，而加压过滤机正是基于这一技术而设计 的固液分离设备，具有生产能力高、滤饼水分低、 能耗低、自动化程度高、工作环境污染小等特点， 广泛应用于商品煤水分超标的处理，并取代了其 它类型的过滤机0 1 - 2 ] 。2 0 1 0 年，加压过滤机在国内 首次应用于内蒙古某大型铜钼矿，进行有色金属 铜精矿 的脱水作业，但表现出来的问题较多，故 障率高。中铁资源集团伊春鹿鸣矿业有限公司对 该大型铜钼矿的脱水作业进行了调研，深入分析 了铜精矿脱水的工艺和设备问题成因，并结合精 矿的特点，对加压过滤机进行了改进，并于2 0 1 3 年成功用于钼精矿和铜精矿的脱水作业，取得了 良好的应用效果。 1 概述 1 ．1 加压过滤机的发展历程 为着手解决难于过滤物料的脱水问题，2 0 世 纪5 0 年代德国已着手连续加压过滤设备的基础 研究工作。1 9 8 5 年，第一台过滤面积为9 6m 2 的加 压过滤机由K H D 一洪堡公司在卡尔斯鲁大学的加 压过滤机技术的理论研究基础上研发试制成 功4 | ，并于1 9 8 6 年在联邦德国正式投入工业运 行。其后，荷兰、奥地利等国家也相继推出了加压 过滤机产品，并广泛应用于选煤的脱水作业。这 些设备充分显示出产品水分低、处理能力大、能耗 低和噪音小的优点。 在我国随着井下采煤机械化程度的不断提高， 煤炭中小于0 ．5m m 的煤泥含量不断增加，而传统 的真空过滤机的滤饼水分普遍偏高，达3 0 ％一3 5 ％， 不仅增加了铁路运输的负担，影响焦炉效率，并且在 出口时经常由于水分高被罚款和退货，致使国家信 誉受损【1 j 。2 0 世纪7 0 年代中期，煤用加压过滤机 被列为我国的研究课题o l - 2 j 。1 9 9 4 年l O 月，国内首 台6 0m 2 加压过滤机在枣庄八一矿选煤厂进行了工 业试验后，通过了原煤炭部的鉴定伸j j 。 但在此后很长一段时间里，国内有色金属脱水 作业中，加压过滤机的应用一直处于空白状态。在 收稿日期2 0 1 7 - 0 3 2 6修回日期2 0 1 8 - 0 4 、1 0 作者简介江奇峰 1 9 7 8 一 ，男，安徽黄山人，高级工程师，主要从事设备的管理和技术工作。 万方数据 - 8 0 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 国外虽有相关加压过滤机在南美洲一家铜矿的应 用，但在公开的报道和学术资料里并没有找到应用 情况的描述材料。直到2 0 1 0 年，由衡水海江压滤机 集团有限公司研发的G P J 6 0 ／3 一C 型加压过滤机在内 蒙古某大型铜钼矿的铜精矿的脱水作业中实现了国 内首次应用。 1 ．2 加压过滤机的工作原理 盘式加压过滤机主要由加压仓、过滤机、运输 机、排料装置、控制系统等组成，如图l 所示。 图1盘式加压过滤机简图 F i g ．1 T h ed i a g r a mo fd i s cp r e s s u r ef i l t e r 其工作原理是以加压仓中的压缩空气与大气间 的压差作为过滤动力，压缩空气夹带液相穿过过滤 介质实现悬浮液的固相与液相的分离。在过滤过程 中，加压过滤机滤扇浸没在过滤机储槽内的悬浮液 中连续旋转，依次转过过滤区、干燥区和卸料区，过 滤区的液相穿过过滤介质并在其表面形成滤饼，干 燥区的压缩空气穿过滤饼和过滤介质加速固液分 离，固液分离后的滤饼在压缩空气的反吹和卸料刮 刀的作用下脱落，通过仓内运输机和排料装置排至 仓外运输系统，滤扇经过反吹和清洗后再次进入储 槽内的悬浮液。此过程中压缩空气可大量携带滤饼 中的水分穿过过滤介质。 由于过滤机是在压缩空气的作用下工作，其压 力是大气压力的3 ～6 倍，因此在滤扇上形成的滤饼 较普通过滤机厚1 倍以上，且卸出的物料含水率远 低于常规的压滤机和过滤机。 2有色金属的脱水应用情况 2 0 1 0 年，加压过滤机在国内首次应用于内蒙古 某大型铜钼矿选矿厂有色金属 铜精矿 的脱水作 业。该选矿厂最初的铜精矿脱水作业流程为铜精 矿经一台咖3 2m 浓缩机第一段脱水，底流进入三台 H T G - 6 0 ．I I 陶瓷过滤机，两段脱水后含水率为1 5 ％ 左右。但在进行铜钼分离后，由于铜精矿粒度发生 了很大的变化，原设计选用的陶瓷过滤机不能满足 较细颗粒物料的脱水作业。 考虑加压过滤机在煤泥脱水方面应用效果较 好的实际情况，该选矿厂在精矿车间增设了加压 过滤机作为分离后铜精矿的脱水设备，铜精矿产 品采用垂3 2m 浓密机浓缩和加压过滤机脱水的联 合流程。加压过滤机于2 0 1 0 年7 月带料试车，经 过半年多的生产运行和逐步完善，生产能力也得 到了显著提高。该铜精矿脱水流程中，加压过滤 机的入料矿浆浓度为3 5 ％～5 0 ％，粒度组成中 一7 4 斗m 含量为6 5 ．2 ％，一3 8 斗m 含量为3 3 ．2 ％， 6 0m 2 加压过滤机生产能力最高可达到4 3 ．1 1t ／h ， 滤饼含水率为1 0 ％一1 2 ％。但在使用的过程中发 现，滤液的含固量波动较大，并且滤布的消耗量 大，平均每2 4h 需更换6 ～8 块，滤扇、滤液管、旋 转错气盘和固定错气盘等部件磨损严重，还有料 浆搅拌器、输送装置故障率高等问题。 3 加压过滤机的改进和应用 如前所述，加压过滤机是一项国际公认的先进 技术成果，也是目前浮选精煤脱水的最佳设备，在 国内有色金属的脱水的首次应用中，也体现出了 其生产能力高、滤饼水分低等优点，但存在着故障 率高、维护量大等问题，这些问题严重制约了加压 过滤机的作业率，也带来了较高的使用成本和安 全风险。2 0 1 1 年，中铁资源集团伊春鹿鸣矿业有 限公司伊春鹿鸣钼矿采选工程项目 以下简称“鹿 鸣矿业” 开始建设，为了提高钼精矿、铜精矿的脱 水作业效率和降低作业成本，鹿鸣矿业对内蒙古 该选矿厂加压过滤机的使用工况和使用情况进行 了深入的调研和分析，并结合钼、铜精矿的特点， 联合加压过滤机生产厂家对加压过滤机进行了 改进。 3 ．1 问题原因分析 根据加压过滤机的工作原理，可知滤饼在滤布 上形成和脱水，在压缩空气反吹和卸料刮刀的作用 下脱落，滤扇是滤布的刚性支撑，也是滤液的通道人 口，然后经过滤液管、错气盘排出仓外。在内蒙古该 选矿厂的应用中，存在滤液含固量波动大的现象，而 万方数据 2 0 1 8 年第3 期江奇峰等加压过滤机的改进和在有色金属行业的应用 8 l 在整个作业过程中，滤液均处于封闭的环境里，不存 在被粉尘或其它矿浆污染的问题，惟一的来源是过 滤机人料储槽里的矿浆在滤饼形成的过程中进入了 滤液系统，对于滤液里固体的光谱分析也证实了这 一点。 相对于煤炭而言，铜精矿的密度大、硬度高， 其在高压状态下进行固液分离，又在高压反吹风 的作用下卸料，滤布承受双重的作用力，尤其密度 大的精矿，滤布所受的冲击力更大，摆动撕扯作用 更加明显，并且高硬度的精矿在高压风的作用下 对于滤布产生了较大的切削和磨损，这也是滤布 使用寿命短、损坏严重的根源。铜精矿矿浆从损 坏的滤布进入，经由滤扇、滤液管、错气盘等排至 仓外。在此过程中，铜精矿受重力影响边沉降边 流动，从而进一步造成了滤扇、滤液管和错气盘的 磨损损坏。 3 ．2 加压过滤机的改进 鹿鸣矿业由北京矿冶科技集团有限公司 前 身为北京矿冶研究总院 设计，规模为日处理矿石 5 万t ，年处理矿石15 0 0 万t ，单系列处理能力亚 洲最大，公司拥有各类生产设备20 0 0 余台套，设 备类固定资产近1 0 亿元，公司主要产品为年产 5 1 ％品位钼精矿2 ．2 5 万t 、1 6 ％品位铜精矿0 ．4 9 5 万t 。为了提高钼精矿和铜精矿的脱水作业率、作 业效率和降低作业成本，鹿鸣矿业于2 0 1 2 年联合 加压过滤机生产厂家对国内现有的加压过滤机进 行了改进。 3 ．2 ．1 滤布改进 钼精矿与铜精矿比较而言密度更大，但硬度较 低、润滑性能好且具有一定的黏性，将滤布改用不锈 材质，对精矿的吸附作用小，强度更高且滤饼易于脱 落，也可以改善铜精矿造成的切削和磨损损坏，杜绝 滤扇、滤液管、错气盘的磨损来源。 3 ．2 ．2 耐磨性改进 料浆搅拌器、旋转错气盘和固定错气盘改用耐 磨材料N M 5 0 0 ，加大滤液流道通径并且采用厚壁不 锈钢耐磨管，这样不仅可以达到更好的过滤效果，而 且提高了耐磨性，增加了使用寿命。 3 ．2 ．3 主传动改进 将原来的大齿轮传动改为大减速比硬齿面减速 机输出轴直接传动，缩短了传动路径，运行可靠且易 维护，也避免了大齿轮传动的造价高、难维护和齿面 磨损形成的振动、噪音问题。 3 ．2 ．4 传动支撑改进 采用滚动轴承替代滑动轴承用于传动支撑。由 于滑动轴承的轴瓦尺寸较大，在空间有限的加压仓 内安装、拆卸和维修的难度较大，并且互换性差、成 本高。而采用滚动轴承具有起动性能好、摩擦系数 低、传动效率高的优点，而且成本较低、互换性好、维 护方便。 3 ．2 ．5 输送装置改进 刮板运输机用于输送有色金属易于磨损，维修 量大，并且结构复杂、横向尺寸大，在加压仓内维修 十分困难。根据铜精矿和钼精矿硬度、密度、磨蚀性 能、润滑性能差异较大的特点，将用于铜精矿的改为 皮带输送，用于钼精矿的改为螺旋输送，不仅结构结 单、使用寿命长、易于维护，而且增加了仓内的维护 空间，降低了使用成本。 3 ．2 ．6 密封排料装置改进 将加压过滤机密封排料装置上、下闸板往复运 动的托轨和托轴改为整体式轨道，由多对托轨和托 轴改成一对托轨，闸板沿轨道滑动平稳可靠，解决了 原来易于卡死的问题，而且更换简单，无需过多的调 整。另外将安装在阀体内壁上用于检测上下阀体内 “闸板”开、关位置的感应开关，改为安装至驱动闸 板的油缸内，通过感应油缸内活塞的位置而实现闸 板开闭状态的检测功能，解决了阀体内部堆料造成 误动作的问题，且大大降低了设备故障率。 3 ．2 ．7 积液排放改进 增加一个仓积液储罐，在排放仓积液时有利于 保证仓压的稳定，确保加压过滤机的脱水作业连续 稳定运行。 3 ．2 ．8 增加仓内手动操作 增加可移动式仓内手动操作装置，当人员进 入仓内检修时，可手持进行操作，提高了操作的精 确度，也提高了检修的安全性和操作的便利性。 3 ．3 改进后加压过滤机的应用 加压过滤机改进后于2 0 1 3 年8 月完成生产制 造，年底完成安装调试工作并在鹿鸣矿业投入带料 运行。鹿呜矿业在钼精矿和铜精矿的脱水作业中均 采用了该型加压过滤机，设备整体运行平稳可靠，精 矿滤饼含水率在1 0 ％以下，应用效果较为理想。滤 布平均使用寿命1 ．5 个月以上，加压过滤机故障率 极低，维护工作量主要集中于滤布的定期更换。鹿 鸣矿业加压过滤机设备技术参数和脱水工艺参数详 见表1 。 下转第9 6 页 万方数据 9 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第3 期 3 金属离子的存在将降低铜蓝与黄铁矿之间 的分离选择性，增加硫化铜矿选别的难度。因此，找 出有效的浮选调控方法来减轻或消除金属离子的不 利影响，从而实现铜蓝与黄铁矿选择性分离具有非 常重要的意义，值得重视研究。 参考文献 [ 1 ] 欧乐明，黄思捷，朱阳戈．硫化矿浮选体系中金属离子 对石英浮选行为的影响[ J ] ．中南大学学报 自然科学 版 ，2 0 1 2 ，4 3 2 4 0 7 - 4 11 ． [ 2 ] J A M E SRO ，H E A L YTWJ ．A d s o r p t i o no fh y d r o l y z a b l e m e t a li o n sa tt h eo x i d e ．w a t e ri n t e r f a e e ．I C o I I a d s o r p t i o no nS i 0 2a n dT i 0 2a sm o d e ls y s t e m s [ J ] ．J o u r n a l o fC o l l o i da n dI n t e r f a c eS c i e n c e ，1 9 7 2 ，4 0 1 4 2 5 2 ． [ 3 ] 魏明安，孙传尧．矿浆中的难免离子对黄铜矿和方铅矿 浮选的影响[ J ] ．有色金属工程，2 0 0 8 ，6 0 2 9 2 - 9 5 ． [ 4 ] 袁致涛，张其东，刘炯天．金属离子对辉钼矿浮选的影响 及机理研究[ J ] ．东北大学学报 自然科学版 ，2 0 1 6 ， 3 7 7 1 0 1 3 1 0 1 6 ． [ 5 ] F O R N A S I E R OD ，R A L S T O NJ ．c u Ⅱ a n dN i I I a c t i v a t i o ni nt h ef l o t a t i o n o fq u a r t z ，l i z a r d i t ea n dc h l o r i t e 【J1 ．I n t ．J ．M i n e r ．P r o c e s s ，2 0 0 5 7 6 7 5 8 1 ． [ 6 ] 董宏军，陈荩，毛钜凡．金属离子对蓝晶石可浮性的影 响及机理研究[ J ] ．非金属矿，1 9 9 6 1 2 7 2 9 ． [ 7 ] 钟传刚．黑钨矿浮选体系中金属离子的作用机理研究 [ D ] ．长沙中南大学，2 0 1 3 ． 上接第8 l 页 表1加压过滤机技术参数和脱水工艺参数 T a b l e1 T e c h n o l o g yp a r a m e t e r so ff i l t e ra n dd e h y d r a t i o n 4结论 加压过滤机从最初的基础研究到第一台的降 生，再到2 1 世纪的今天，已历经7 0 余年，它改变了 中国煤炭出口倍受歧视的屈辱历史，为难于过滤物 料特别是细粒级物料的脱水问题提供了有效的解决 方案，但受限于有色金属的硬度和密度问题，其在有 色金属领域的应用却始终难以取得长足的发展。鹿 鸣矿业在对脱水工况深入调研分析的基础上，联合 国内加压过滤机生产厂家，对加压过滤机进行了改 进和创新，在国内首次实现了加压过滤机在有色金 属行业的成功应用。改进后的加压过滤机不仅传承 了传统加压过滤机的各项优点，而且有效解决了在 有色金属应用中故障率高、作业率低、维护量大的问 题，提高了加压过滤机的运行可靠性。未来加压过 滤机的应用领域和前景必将更加广阔。 参考文献 [ 1 ] 王敦曾，王正坤．加压过滤机现状及发展建议[ J ] ．煤炭 科学技术，1 9 9 2 6 3 8 - 4 2 ． [ 2 ] 刘志民．加压过滤机的研制与应用[ D ] ．沈阳东北大 学，2 0 0 3 ． [ 3 ] 靳建顺，赵云湘，陈永水，等．加压过滤机的技术发展及 实践应用[ J ] ．煤炭工程，2 0 0 9 7 1 0 6 1 0 8 ． [ 4 ] 张荣瑞．国产加压过滤机的技术发展应用及前景[ J ] ．山 西焦煤科技，2 0 0 5 增刊1 3 5 ． [ 5 ] 孟庆钧，何振永．盘式加压过滤机的研制和应用[ J ] ．金 属矿山，1 9 9 6 2 1 6 1 9 ． 万方数据