新型带式真空过滤机在某磷尾矿浓度提升中的应用

李 松

（瓮福（集团）有限责任公司）

磷尾矿脱水是干堆前的重要工艺环节［1-2］，尾矿含水率决定倒运、推排环节的可行度。尾矿含水率高，倒运、推排难度大；含水率低，脱水成本高。因此，寻求一种满足干堆尾矿规模化的推排、倒运要求并且成本低廉的脱水方式成为推动磷尾矿综合利用的关键因素［3-5］。为深入了解和掌握新型带式真空过滤机各项指标及设备长周期稳定运行的可靠性，通过试验进行了探索，找出运行过程中存在的问题，以便于后期优化改造，并全面了解产品干度、产能、成本等技术经济指标，为后期尾矿干堆提供数据支撑；同时，通过对压滤尾矿物料的转运、推排、堆放，初步了解物料可转运、可推排性。

1 试验方案

1.1 试验步骤

新型带式真空过滤机安装于充填站尾矿储槽旁厂房内，尾矿储槽内质量浓度61%左右的尾矿浆自流输送进入过滤机布料槽，经带式真空过滤机脱水后形成一定含水率的干尾矿滤饼，滤饼自然散落至临时堆场，使用3 m3斗容装载机转运至充填站细砂制备堆场堆放。滤液经积水井收集后，经管道自流输送至充填系统沉淀池。

1.2 试验内容

对新型带式真空过滤机产能、脱水尾矿干度、直接成本、电耗、运行率、设备长周期稳定运行可靠性等指标进行收集，对设备运行中存在的问题进行整改完善并强化设备维护保养，最终对收集的指标进行分析、总结，为大规模工业试验提供基础数据支撑。

2 试验指标分析

2.1 产能指标

2.1.1 产能测算

产能测算依据下式

式中，L1为尾矿饼在设备上每小时移动的距离，L1取336 m；B为尾矿饼在设备上的宽度，B取1.5 m；L2为尾矿饼在设备上的厚度，mm；ρ为尾矿滤饼84%干度的密度，ρ取2.15 t/m³。

2019 年9 月17—27 日，设备经过11 d 相对连续运行，累计运行188 h，生产含水率13.1%～17.1%的干尾矿总计1 977.89 t，设备最大产能13 t/h（滤饼厚度12 mm），最小产能为6.4 t/h（滤饼厚度6 mm），平均产能为10.52 t/h。

2.1.2 产能分析

（1）干尾矿产能影响因素。一是尾矿泡沫影响，由于其泡沫难以溶解（图1），影响滤饼厚度（图2）；正常情况下，理论测算的平均产能应在11.39 t/h，在下步尾矿干堆生产过程中，需不断检验其实际产能。二是尾矿浆由NT5 罐自流到皮带真空过滤机，尾矿浆流量随液位的下降而降低，设备的产能随之下降；后期选用适合的砂浆泵控制流量，把产量稳定在控制范围内。

（2）产能波动较大。从9 月17—22 日平均产能9.79 t/h 与9 月23—26 日平均产能11.39 t/h 相比，提升了1.6 t/h，新型带式真空过滤机产能走势见图3。

（3）设备产能与滤饼厚度有关，厚度越大，其产能越高。

2.2 干度指标

2.2.1 干度测算依据

取样后采用电子称称重，采用加热方式使其水分蒸发，称重前后质量比值为干度。

2.2.2 干度分析

从2019 年9 月17 日—27 日设备运行过程中，工作人员基本保持2 h/次的频次对滤饼含水率进行检测，累计取样93 次，平均干度为84.92%，检测的干尾矿含水率为13.1%～17.1%（图4）。

由图4可见：①干尾矿含水率的高低主要与滤饼厚薄有关，滤饼越厚，含水率越高，滤饼越薄，含水率越低；②干尾矿含水率的稳定性主要受尾矿浆给料稳定性影响，尾矿浆给料流量稳定，干尾矿含水率则稳定。试验期间，过滤机尾矿浆给料采取从尾矿储槽底部经管道自流输送的方式给料，尾矿储槽液面高度是变化量，造成了自流流量的不稳定，很难通过人为控制阀门开度保持稳定给料，后续可通过使用变频电机给料泵的方式解决该问题；③根据数据，滤饼厚度的变化与干度波动不太，后期试验中，需不断增加滤饼厚度，来监测尾矿干度，同时也能在满足下游需求的前提下，最大限度地发挥该设备的产能。

2.3 设备运行稳定性分析

从9月17—27日，设备连续运行188 h，运行率达80.51%，共生产尾矿1 977.89 t，尾矿平均每时生产10.52 t；设备最大产能13 t/h（尾矿饼的厚度12 mm），最小产能6.4 t/h（尾矿饼的厚度6 mm）。

设备运行期间，开停次数29 次，非正常停机12次，其中因为充填站冲洗管道、修理水泵、清理沉渣池达9次，电机线路发热、联轴器缓冲垫更换、刚性联轴器设备维护3 次，其他17 次属正常停机。其具体影响设备连续性运行的原因：①由于设备连续性运转50 h 后，梅花联轴器缓冲垫出现严重磨损（图5），为防止后续维修频繁，更改为刚性联轴器（图6）；②开机运行8 h，停机1 h 交接班，检查设备各项部件。从总体试验结果来看，设备故障停机时间9.3 h，设备完好率97.41%，设备运行率80.51%，设备故障率低，可保持连续生产。

2.4 电耗指标

（1）该套设备总装机功率为87.5 kW，其中水环式真空泵75 kW，驱动滚筒减速机5.5 kW，反洗泵4 kW，空压机3 kW。

（2）通过电能计量表读数得出，平均电耗63.7 kW/h，折合成6.06 kW（/h·t），按0.5 元（/kW/h）测算，电费3.05 元/t。

2.5 设备运行维护保养

（1）设备运行维护情况。运行期间除更换驱动滚筒减速机与电机联轴器弹性块外，未产生其他维修费用。

（2）运行维护保养分析。根据类似设备使用情况，该设备主要易损件为滤网，更换周期约3 月/次，滤网单价19 000 元/张，真空泵、控制系统等设备设施维护费用按27 240 元/a 计，则设备维护费用103 240元/a。按照330 d/a 计，则单日设备维护费用312.85元，运行11 d，生产尾矿总计1 977.89 t，折合吨矿过滤干尾矿设备维护保养费用为1.74 元/t。

3 试验总结

3.1 设备长周期稳定运行

通过连续试验，从设备完好率97.41%、设备运行率80.51%来看，设备故障率低，可保持连续生产。同时设备具备如下优势：①设备体积小，方便移动，基础建设少；②设备反冲洗效果好，滤布不易堵塞，使用寿命长，不使用添加剂（草酸、硝酸）就能进行网带冲洗，成本低且环保；③设备维修维护方便，如更换滤布，2 人1 h 就能更换完成，成本低且工作效率高；④能连续完成均匀布料、滤饼吸干、卸料、滤布再生循环过程，均匀出料的同时，滤饼松散不会板结；⑤反冲洗水和各段滤饼滤液能够分段收集，污水能更好地回收处理；⑥整体构造模块化规划，可灵活拼装，便于运送和安装。

3.2 直接成本分析

根据试验情况，直接成本分析结果见表1。

4 结语

某磷尾矿应用新型带式真空过滤机试验表明，设备故障率低，连续性、稳定性较好，便捷灵活，操作简单，投资成本低。新型带式真空过滤机能有效运用于磷尾矿的浓度提升，为实现露天干堆创造条件，降低现阶段尾矿库库存压力和堆存成本，延长矿山服务年限。后续将进一步研究细粒级物料及浓度对产品水分及产量的影响，研究实现低成本磷尾矿干堆转运及推排的最佳含水率，为矿山可持续发展保驾护航。