立式压滤机在铜炉渣精矿脱水工序中的应用

闫勇，刘润东，张红军

（山东煤机装备集团有限公司,山东泰安 271000）

立式压滤机在铜炉渣精矿脱水工序中的应用

闫勇，刘润东，张红军

（山东煤机装备集团有限公司,山东泰安 271000）

详细分析了全自动立式压滤机的工作原理及性能特点，并结合该设备在铜炉渣精矿脱水工艺环节中的应用实例,总结了在工艺系统及配套设备选型设计中应注意的问题。生产实践证明，全自动立式压滤机可使滤饼水分稳定在7%～10%,满足冶炼工序直接使用的要求。

全自动立式压滤机;铜炉渣;精矿脱水；滤饼；自动控制

我国每年产出铜炉渣1．0×104～1．2×104kt,长期堆存不仅占用大量耕地,严重污染环境,还会造成铜炉渣中含有的铜及相当数量的贵金属和稀有等资源的浪费。尤其是随着矿产资源的日益枯竭,开发利用铜炉渣资源具有重要意义和十分可观的经济效益[1－2]。

目前,我国大多数铜冶炼企业都配套了铜炉渣选矿工序。铜炉渣精矿脱水是选矿的最后一道工序,滤饼水分含量的高低直接影响到下游冶炼工艺的正常与否。以前国内大多数企业的铜炉渣精矿脱水选用的是陶瓷过滤机,滤饼水分在12%～18%之间。现在新建或改造项目中,为了降低滤饼水分,提高工作效率,降低生产成本,开始应用新型的压滤机,并取得了良好的效果,比如国内白银公司、紫金铜业公司、广西金川公司的铜精矿脱水工序中成功应用了山东煤机装备集团有限公司（以下简称山东煤机）生产的全自动立式压滤机。经过2年的使用,滤饼水分稳定在7%～10%,满足了冶炼工序直接使用的要求,无需再进行二次干燥。

1 全自动立式压滤机的工作原理

全自动立式压滤机的结构见图1所示。

图1 全自动立式压滤机结构示意

由图1可以看到,BLZG型全自动立式压滤机的过滤板在上压紧板与下动压板之间水平放置,多块滤板按上下方向垂直叠加,一根整条的环形无端滤布缠绕在主驱动辊上,在板框间呈“S”形穿行。其工作原理主要有以下几个方面组成。

1）泵压力过滤。当过滤板框闭合密封后,料浆同时通过料浆管进入每个滤腔[3]。在入料泵压力的作用下滤液通过滤布进入滤液腔,然后进入滤液软管,最后到达总滤液管。固体被滤布截留在每个滤室中（图2）。

图2 泵压力过滤原理示意

2）隔膜挤压。高压水（或高压风等其他介质）通过高压水软管进入隔膜上方,隔膜向滤布表面方向挤压滤饼,滤饼变薄,从而将剩余滤液挤出滤饼（图3）。

图3 隔膜挤压原理示意

3）高压风穿饼干燥。在隔膜挤压完毕后,压力为0．8 MPa的高压风进入滤腔中的滤饼上方,穿透滤饼将滤饼中残留的水分带出,使滤饼水分更低（图4）。

图4 高压风穿饼干燥原理示意

4）自动卸饼、滤布清洗。当干燥过程完成后,板框组件打开,滤布驱动机构开始运行,滤布上的滤饼从压滤机两边自动排出,同时洗涤水通过高压喷嘴强力清洗滤布（图5）[4]。

图5 自动卸饼、滤布清洗原理示意

2 立式压滤机的性能特点

立式压滤机的性能特点主要有以下几个方面：

1）滤饼水分低。立式压滤机采用高压橡胶隔膜挤压+高压风吹风干燥,能大幅度降低滤饼水分,铜炉渣精矿水分可控制在7%～10%之间。

2）产量高。滤板水平放置,采用每块滤板单独快速入料,入料快,产量高，干基滤饼产能在180～280 kg/（m2·h）。1台60 m2立式压滤机干基滤饼产能在230～400 t/d之间。

3）全自动化运行。本设备集过滤、挤压、风干、自动卸料、自动清洗滤布等功能于一体,采用PLC可编程序控制器与设置在压滤机各控制点上的信号控制装置一同保证压滤机安全、可靠地实现自动闭路循环工作,100%自动化运行,生产中无需人工干预,减轻了工人的劳动强度。

4）可随时调整运行参数。电控柜采用触摸屏显示压滤机每一个运行动作的实时画面及数据,可供用户根据现场工况变化随时调整压滤工艺参数。

5）滤布再生。该设备配有滤布自动清洗装置,可对滤布双面进行清水洗涤。

3 工艺系统及配套设备选型设计

立式压滤机工艺系统及配套设备在选型设计中应注意的问题：

1）在选型前,要尽量测定铜炉渣精矿的密度。因为滤饼中精矿品位及其它贵金属含量变化时,滤饼的比重会发生变化。

2）滤饼厚度参数选20～25 mm之间最为合适。因为滤饼厚度达到30～35 mm以上时，滤饼太重,一次卸料湿基滤饼重量可达到4．6～5 t,容易使滤布拉长并损坏,同时也会影响各传动辊的使用寿命。

3）入料泵尽可能地选用变频器控制。变频器的启停与频率变化信号受立式压滤机PLC的控制,实现前期入料时低压大流量、后期滤饼变厚以后逐渐变成高压小流量的控制目的。

4）入料泵的选型不能太小。立式压滤机从入料至卸料一个循环总时间在10～15 min之间不等,矿浆浓度在35%～40%时入料泵入料的时间在2 min左右,因此在入料泵的选型时一定要注意短时大流量的特点。

5）建议在滤液管出口的末端滤液池上方配置1台气水分离器。因为在吹风干燥时,高压风夹带着滤液高速喷出,如不加气水分离器,滤液会喷向四周,影响周围环境。

6）滤液管在出口末端0．5 m以内要与管道架之间紧固牢固。因为在吹风干燥时会在管口平面气流的反方向形成强大的后坐力,如果不紧固会发生将管道折弯或折断的危险现象。

7）吹风干燥必须配备单独的储气罐,且储气罐额定工作压力为0．8 MPa,吹风干燥压力区间在从0．8～0．6 MPa之间的高压区比较好,在此压力下吹风时间1～1．5 min，平均每平方米过滤面积每分钟耗气量为0．57 m3(标准大气压风)。当压力低于0．6 MPa时吹风效果与效率明显降低。储气罐体积选型按照“过滤面积×0．34系数=储气罐容积”计算,其中0．34系数是经验值。空压机的选型要与储气罐相配套,必须满足在下一次吹风之前能将储气罐的压力从0．6 MPa补压到0．8 MPa的条件。

8）在不入料时,入料管路必须能循环运行。矿浆密度比较高,沉降速度快,在停止入料的7～10 min内,为了防止入料管道内的矿浆沉降堵塞,入料泵应变为低频、低压小流量循环运行。

4 在生产过程中应注意的问题

全自动立式压滤机在生产应用过程中应注意以下几点问题：

1)立式压滤机是全自动运行的设备,要求配备的电气与液压维修工的素质比较高,能快速准确地分析判断出故障的原因与所在位置。

2）每班要对以下几个位置进行一次巡检：(1)滤板周边密封条的密封性。如果出现漏液现象要及时更换,一般要求每4个月定期更换1次。(2)各传动辊转动是否灵活。每个加油嘴每星期加润滑油1次。(3)滤布刮刀与辊子刮刀是否已贴紧滤布与辊子,如果出现间隙需及时调整。

3）因为滤饼比较干,卸料时容易产生扬尘现象,时间一长压滤机表面会落一层粉尘。建议每个月将压滤机用高压水冲洗1次，每半年对落在PLC控制柜内的金属粉尘进行一次吸除。

5 总结

作为国内立式压滤机行业标准的起草单位,山东煤机生产的立式压滤机在铜炉渣精矿脱水工艺中成功稳定地运行，已积累了丰富的经验,并受到了用户的好评。至今国内铜炉渣精矿脱水,使用山东煤机生产的BLZG型立式压滤机的单位见表1。

表1 BLZG型立式压滤机使用实例

山东煤机生产的全自动立式压滤机在铜炉渣精矿脱水工艺环节中的成功应用表明,全自动立式压滤机可使滤饼水分降低到7%～10%，满足了冶炼工序直接使用的要求,较传统的陶瓷过滤机更具优势。

[1]徐明．铜冶炼炉渣浮选回收铜的初步研究[D]．沈阳：东北大学，2009．

[2]雷存友,吴彩斌,余浔．铜冶炼炉渣综合利用技术的研究与探讨[J]．有色冶金设计与研究，2014,35(1):1－4．

[3]闫学良．活性硅酸钙强化脱水工艺开发与优化[J]．轻金属，2014（1）：14－18．

[4]张兆光．立式压滤机的特点及其在铀矿冶中的应用设想[J]．煤炭与化工,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

闫勇（1966—），男，高级工程师，主要从事立式压滤机的设计与在选矿、化工、医药等行业固液分离工序中的应用与工艺研究。