盘式真空过滤机在铁精矿脱水作业中的应用

蒋利

(金堆城钼业集团有限公司，陕西 华县 714102)

0 前言

华光公司选铁厂主要负责金钼股份百花岭选矿厂和三十亩地选矿厂选硫尾矿中磁性铁资源的综合回收，年产铁精矿标量(60%)50 000 余吨。自建厂以来铁精矿脱水一直采用自然沉淀这一落后的精矿脱水工艺，精矿脱水时间一般在10 天左右，如遇雨水或冰冻等自然因素，则会延长脱水时间，影响精矿的脱水及拉运工作，造成产品的积压和流失。在2011 年金钼股份新建万吨选矿厂投产后，选铁厂的铁精矿产量大幅提升，月平均生产铁精矿6 700 t 左右，年累计生产铁精矿可达到80 000 t，使得现有的产品脱水时间和料场明显不足，制约铁精矿生产的正常进行。

1 铁精矿脱水工艺及现状

铁精矿一直采用自然沉淀这一原始、落后的脱水工艺。精矿脱水时间长，如遇暴雨或冰冻等自然因素影响，则会严重影响铁精矿的脱水及拉运工作，造成产品的积压和流失［1］。

近年来，随着选铁厂工艺技术改造，铁精矿产量不断增加，而沉淀池数量和面积没有扩建，造成铁精矿沉淀时间减少，精矿水分增加。

表1 选铁厂2006～2010 年精矿产量统计

随着铁精矿产量得到大幅提升，产品脱水和堆积场地明显不足，严重影响了生产的正常进行。

2 铁精矿物料性质

研究对前期选铁厂沉淀池产品进行粒度筛析，结果见表2。

表2 沉淀池铁精矿产品筛析结果

通过表2 可以看出，选铁厂的铁精矿产品粒度组成中，-200 目含量在90%以上，-325 目含量占69.4%以上。在筛分过程中，各粒度组成较容易筛分。

3 铁精矿脱水试验与设备选型

3.1 不同设备脱水试验

以选铁厂铁精矿为试验矿样，对真空过滤机与带式过滤机进行了脱水试验，试验结果见表3。

表3 铁精矿不同设备脱水试验指标

表3 试验结果验证了过滤设备的基本优缺点。对于铁精矿来说，过滤效果较好的是真空过滤机和压滤机［2］，而带式过滤机过滤效果不仅效果不好且占地面积较大，不符合选铁厂生产现场布局;而压滤机则由于设备采购成本且占地面积太大不符合选铁厂生产现场布置，因此选铁厂适宜的脱水设备为真空过滤机［3］。

3.2 真空过滤设备的选型

3.2.1 原盘真空过滤机

优点:(1)圆盘过滤可连续;(2)容易靠近设备进行滤饼取样或其它操作活动;(3)检修较陶瓷过滤机和压滤机简单方便。

缺点:(1)滤饼中残留水分较高;(2)真空泵耗能高。

3.2.2 陶瓷真空过滤机

优点:(1)滤饼水分低;(2)容易控制运行参数，如滤饼厚度或冲洗速度;

缺点:(1)不能连续较长时间工作，通常6～8 h就要停机用酸清洗陶瓷板;(2)难以彻底清洗陶瓷滤板［4］。

综上所述，因为生产车间需要连续24 h 生产，所以选铁厂在选择过滤设备时主要考虑圆盘真空过滤机为主要选择对象。

3.3 圆盘真空过滤机的室内试验

3.3.1 试验条件

过滤面积:0.036 m2;滤板形状:扇形;矿浆浓度:～40%;真空度:0.055～0.07 5 MPa

滤布:无纺滤布

3.3.2 试验矿样粒度组成

表4 铁精矿产品粒度分析

通过表4 可以看出，试验矿样粒度组成中，-200目含量在89.7%以上，-400目含量在61.3%以上。

3.3.3 试验结果

表5 铁精矿真空过滤机浓度试验结果(在0.06 MPa)

由表5 可以看出，随着浓度的增加，铁精矿过滤后的滤饼水分降低。因此过滤机的给矿浓度控制在35%以上。

表6 铁精矿真空过滤机真空度试验结果

由表6 可以看出，随着真空度的增加，铁精矿过滤后的滤饼水分降低。因此过滤机的真空度控制在0.055 MPa 以上。

表7 铁精矿真空过滤机过滤时间试验结果

由表7 可以看出，随着转数的增加，铁精矿过滤后的滤饼水分也随之增加，且滤饼厚度降低。因此过滤机的转数控制在9～15 之间。

3.3.4 结论

铁精矿的粒度虽很细，-400 目占69.4%，但是在真空度在0.06 MPa 以上、矿浆浓度大于35%且转数在时，将能达到如下的过滤指标:滤饼水分:≤12% ;粉状，表面无水分，符合选铁厂的脱水设备。

4 圆盘真空过滤机选型计算

查选矿设计手册，采用普通真空过滤机过滤铁精矿时，其单位面积处理量为0.8～1.0 t/m2·h。由于铁精矿-325 目以下占69.40%，因此，选取铁精矿单位面积处理量为0.9 t/(m2·h)。

式中:A—需要的过滤机面积，m2;

G—需过滤的干精矿量，t/h;

q—过滤机单位面积的处理量，t/(m2·h)。

由于铁精矿年生产量9.5 万t，每小时产铁精矿11.31 t，真空过滤机的单位面积处理量为0.9 t/(m2·h):

式中:n—需要的过滤机台数

G—需过滤的干精矿量，t/h

F—选择的过滤机面积，m2

q—过滤机单位面积的处理量，t/(m2·h)。

由于单台真空过滤机设备的过滤面积有15 m2，代入公式

所以选择1 台15 m2的过滤机即可。

5 圆盘真空过滤工业应用

5.1 脱水流程

磁选柱底流产品通过生产调整可以达到真空过滤机的使用要求，即:来矿浓度可以保证在35%～55%之间。因此磁选柱底流可以直接进入真空过滤机，无需再进入浓缩工序。

图1 铁精矿脱水工艺流程图

5.2 工业实验生产指标

根据选型计算结果，选铁厂于2011 年年底在生产现场安装了1 台ZPG15-3 型圆盘真空过滤机并投入使用。经过2012 年1～10 月份现场工业调试和确定生产工艺控制参数，1～10 月份共计生产铁精矿标量66 831 t，其滤饼水分统计结果分析见表8。

表8 圆盘真空过滤机工业试验数据

由表8 可知，1～10 月份累计生产精矿水分为10.7%，除1、2 月份水分高于11%，剩余月份生产精矿水分均低于11%，达到工业实验的目的。

6 安装脱水设备后的经济情况

(1)选铁厂1～10 月份外运铁精矿干量为62 654.479 t，如水分含量按照改造前的17%计算，则全年外运总量为73 305.74 t 铁精矿。运费总额为:73 305.74 ×1.274 ×49=4 576 184.15 元(1.274为吨千米运费，49 为千米数)。

在使用脱水设备后，选铁厂2012 年1～10 月份外运铁精矿总量为69 107.89 t。运费总额为:

69 107.89 × 1.274 × 49=4 314 129.14 元(1.274 为吨千米运费，49 为千米数)。

则可节约运费:4 576 184.15-4 314 129.14=262 055 元。

每月开堵产品池门费用:改造前每月开堵产品池子7 个，每开堵一个产品池费用为400 元，则每年开堵池子费用为:7 ×400 ×10=28 000 元

改造后每月开堵产品池门为2 个，则费用为:

则产品池全年可节约费用为:

(3)因增加设备总体费用计算:过滤机设备2套共计约96 万元，装机总量为75 kW/h，则每年电费为:75 ×24 ×300 ×0.55=297 000 元。

因为滤布更换时间为20 天/周期，更换一次滤布的费用为4 000 元，所以更换滤布的总费用为:15 ×4 000=60 000 元。

(4)铁精矿自然沉淀的运输途耗的计算。根据选铁厂近5 年运输途耗统计可知:运输50 000 t 铁精矿，水分17%，途耗铁精矿标量为0.33%。若扩产后仍采用自然沉淀脱水工艺，水分预计17%，运输铁精矿80 000 t，估算途耗仍为0.33%，则运输途耗预计将达到264 t 铁精矿标量。采用机械脱水工艺后，选铁厂外运时因铁精矿水分含量减少使得途耗减少到忽略不计。

因此通过进行机械脱水改造，可减少铁精矿途耗为264 t 铁精矿标量。按照每吨700 元计算，则减少损失264 ×700=184 800 元。

因此，1～10 月份可增加效益为:262 055 +20 000-357 000 +184 800=109 855 元6.2 社会效益

选铁厂脱水工艺完成后，铁精矿外运就可以随时外运，不存在等水分自然脱去，同时也避免了道路污染。

7 结论

(1)铁精矿机械脱水项目改造是成功的，可以将铁精矿产品水分控制在10%左右。

(2)铁精矿机械脱水项目起到了良好地经济效益。

(3)通过实施，可杜绝道路污染，起到好的社会效益。

［1］刘 祁，张 敏.精矿脱水现状分析［J］.工程设计与研究，2010，129.

［2］朱书全.当代世界的选矿创新技术与装备［M］.北京:冶金工业出版社，2007:995-999.

［3］吕一波，司亚梅.浓缩机技术理论及设备发展［J］.选煤技术，2006，(5):64.

［4］张中华，张军艳.几种过滤设备的特点及其效果［J］.黄金科学技术，2005，(2):80-81.

［5］《选矿设计手册》编委会.选矿设计手册［M］.北京:冶金工业出版社，1999:274-276.