陶瓷过滤机真空抽滤系统故障分析及改造

王新华

(南京银茂铅锌矿业有限公司)

陶瓷过滤机的真空抽滤系统是陶瓷过滤机核心工作系统，在实际生产应用过程中，系统中的真空泵、滤液泵、液位电极等设备、控制部分经常出现故障，会影响产品的水分，有时还会对整个生产系统造成影响。根据大气压虹吸原理，把抽滤系统的排液装置改造成为利用高差进行排液，解决了抽滤系统故障高的问题，达到了预期效果。

1 陶瓷过滤机真空抽滤系统简介

陶瓷过滤机是一种新型、高效、节能的固液分离设备，真空抽滤系统抽出陶瓷板内腔空气，使陶瓷板内部产生真空，内部与外部形成的压差使槽体内的悬浮物(矿浆)在负压的作用下吸附在陶瓷板上，固体物料(精矿)因不能通过陶瓷板而被截留在陶瓷板表面，而液体因真空压差及微孔陶瓷板的毛细作用而顺利通过，再用真空抽滤系统把陶瓷板内的液体排出外部，从而达到固液分离的目的。陶瓷过滤机真空抽滤系统主要由真空泵、气动阀、真空表、液位电极、闸阀、滤液罐、滤液泵、各类管线等组成(抽滤系统示意见图1)，它的作用是为陶瓷过滤机提供生产所需要的真空环境，并且起到陶瓷板内部的滤液经由滤液罐达到外排的作用。

2 陶瓷过滤机真空抽滤系统使用中出现的问题

银茂铅锌矿业公司选矿厂各类精矿脱水用设备均为陶瓷过滤机，共有8台，总过滤面积达200 m2以上。使用中主要出现了以下问题。

图1 陶瓷过滤机真空抽滤系统示意

2.1 真空泵使用周期短且维护成本高

真空泵使用过程中出现的主要故障有：

(1)泵体内侧沿着叶轮最大径一周处磨损变薄，直至泵体磨通后漏水、漏气。

(2)叶轮的叶片变薄，叶轮与泵体间的间隙变大。

(3)真空泵的机械密封失效，从主轴处漏水。

(4)真空泵电机损坏。

真空泵出现上述故障后，可使整个系统的真空度达不到使用要求，精矿的水分就会受到影响，直到不能正常开机。

造成真空泵使用周期短，维修频繁的原因为：

(1)与真空泵内部循环水的水质有关。选矿厂选矿废水和尾砂全部回用，大部分尾砂进入采场充填，多余部分尾砂过滤外销给水泥厂作水辅料，实现了选矿废水和尾砂的两个“零排放”。将选矿废水经过深度处理后，达到选矿用水标准，用水泵打到高位水池，然后再接到真空泵前高位水箱内，真空泵正常运转时的工作液就用此水箱内的水。选矿深度处理过的水质存在一定酸性或碱性，对真空泵的零部件造成腐蚀；水质内含有一定的污物(污泥)，真空泵工作时会吸到壳腔内，在叶轮高速旋转下污物(污泥)会对泵体、叶轮等部件造成较大的磨损，缩短了真空泵的使用寿命。

(2)与滤液罐内的液位电极是否准确探测罐内的实际液位有关。若滤液罐内用于探测液位高低的电极棒受潮，不能准确显示滤液罐内的液位，当电极棒因受潮等原因出现故障时，液位会显示低液位(其实，罐内水已满)，真空泵还在继续工作，此时真空泵抽的不是空气而是滤液罐内的水，这是真空泵工作绝对不允许的，当真空泵抽滤液罐内的水时，真空泵负荷会增大，造成真空泵的电机过载而不能正常工作，如果电气热元件失效时，还会造成真空泵电机因过电流而烧坏，影响正常生产。当遇到陶瓷过滤机的真空管或者是真空管与陶瓷板之间的联接处有漏气时，这样会有部分矿浆被吸到滤液罐内，水和砂的混合液在叶轮高速旋转下，加剧了真空泵过流件(圆盘、泵盖、叶轮、阀板、压板等)的磨损。

2.2 滤液泵故障率高且维修频繁

陶瓷过滤机使用过程中滤液泵的故障较多，新保养好的滤液泵使用周期短，分析主要为以下原因造成。

滤液罐内真空度有时会达到-0.098 MPa，由于受生产场地的限制，滤液罐与滤液泵的最大高差约为1.5～1.7 m，所以滤液泵相当于要把-8.3～-8.1 m的水抽上来，这对于滤液泵的性能要求很高，只要滤液泵工作性能下降，就不会把滤液罐内的水抽出来，滤液罐内的水位就会升高，会出现真空泵“抽水”现象，导致真空泵故障率居高不下、液位电极棒受潮，不能正确探测罐内的液面等故障。陶瓷过滤机不能工作，维修工作增大。

3 真空抽滤系统改造

虽然对陶瓷过滤机真空抽滤系统各环节的设备设施采取了较多改进措施，但收效甚微，陶瓷过滤机真空抽滤系统的故障居高不下。经分析，造成故障率高的原因主要是抽滤系统的滤液水不能及时排出造成。

陶瓷过滤机的排液有3种形式：滤液泵排液装置，高差排液装置，自动排液装置[1]。选矿厂初装的陶瓷过滤机采用的是滤液泵排液装置。经研究，选矿厂对陶瓷过滤机抽滤系统的排液装置改造成高差排液，把原来陶瓷过滤机的滤液泵及其控制系统全部拆除不再使用，在脱水厂房外深挖了一个长3 m、宽3 m、深6 m的水池，用来做抽滤系统的滤液池，且确保滤液池底到每台陶瓷过滤机滤液罐排水口之间的高差≥9 m。改造后陶瓷过滤机真空抽滤系统示意见图2。

图2 改造后陶瓷过滤机真空抽滤系统示意

改造理论依据ρ水gh-0.090×10-6≥0，既h=9 m增强塑料管内的水柱和滤液罐内的高差大于9 m时，滤液水就在重力的作用下会源源不断的流淌到低位的滤液水池内，滤液池内的水满后再通过水泵送到高位水池。通过这样利用高差排液装置改造[2]，原来陶瓷过滤机成套设备自带的滤液泵及控制系统不再使用。

如图2所示，在滤液罐的排水口A端处(原来滤液泵的进口)接增强塑料管，增强塑料管另一处B端放在滤液水池内，滤液罐的出口A到滤液水池内增强塑料管口B端之间的垂直距离确保≥9 m(与陶瓷过滤机抽滤系统的真空度有关，真空度越高，距离越大)，且管出口B端没入水中。

4 改造效果

目前，选矿厂7台陶瓷过滤机抽滤系统均改造为利用高差排滤液水。原抽滤系统容易出现故障的问题得到有效解决。改造后减少了维修工作量，节省了生产成本，提高了设备运转率。

改造及使用过程中应注意的问题如下：

(1)在改造时，滤液管线需要至少大于5‰的坡度，确保滤液水畅通无阻的流到滤液池内。

(2)整条管线的接头、法兰处必须全密闭，滤液罐、抽滤管等处也不得有漏气的地方。

(3)管道的出口必须深入水中，滤液池上的水泵在打水时不能见底。

(4)陶瓷过滤机的真空管、陶瓷板与真空管之间的联接不得有真空泻漏，否则滤液池内会有积矿，使滤液管的出口埋入积矿内，影响正常抽滤。

(5)陶瓷过滤机在首次开机时，根据真空泵抽滤时的负载情况，需要开停1～2次，以排除抽滤管内的空气。

5 结 语

通过把陶瓷过滤机抽滤系统滤液泵排液装置改造为利用高差排滤液装置，有效的降低了陶瓷过滤机的故障率，提高了设备运行的可靠性。但高差排液装置要求现场滤液罐和滤液池之间存在9 m多的高差，用户改造时，陶瓷过滤机的滤液罐和滤液池的布置可能会受到场地的限制，会增加改造成本。在设备安装地理位置高差允许的情况下，陶瓷过滤机真空抽滤系统利用高差排液装置的改造非常值得推广。

[1] 龚 静,李棋政，魏 泉，等.陶瓷过滤机三种排液装置的比较[J].有色金属：选矿部分，2011(S)：286-287，292.

[2] 简富容.陶瓷过滤机的高差排水[J].矿山机械， 2009(12)：110.