范亮亮 曹 軍 梁朝杰

（安徽馬鋼礦業(yè)資源集團姑山礦業(yè)公司）

某礦山為達到精礦品位不低于65.2%的技術要求，需對礦石進行細磨，以實現有用礦物與脈石礦物的充分單體解離。目前的精礦-400目含量達76%以上，過濾難度很大。

為解決因物料粒度過細而致使精礦含水量超標的問題，2016年對原4臺ZPG72-6型盤式過濾機進行了升級改造，采用了4臺TT100型高效、節(jié)能的陶瓷過濾機［1］。從生產情況看，陶瓷過濾機存在陶瓷板毛細孔堵塞、反沖水壓過低、槽體內物料濃度不均等問題。為解決這些問題，對陶瓷過濾機進行了改造。

1 陶瓷過濾機的工作原理及工作過程

1.1 工作原理

陶瓷過濾機是基于陶瓷微孔的毛細作用而設計制造的固液分離設備，利用微孔陶瓷板通水不透氣的特性，抽空陶瓷板內腔，與外部產生壓差，料槽內懸浮在礦漿中的物料在負壓的作用下因不能通過陶瓷板微孔而吸附在陶瓷板上，礦漿中的水因壓差及陶瓷板的親水性而順利通過陶瓷板微孔，進入氣液分離裝置（真空桶），從而實現固液分離［2-6］。

1.2 工作過程

陶瓷過濾機主機工作時由分配閥來控制轉子循環(huán)工作，在運轉一周的過程中完成吸漿、脫水干燥、卸料、反沖洗4個作業(yè)，周而復始、循環(huán)往復，實現連續(xù)生產的目的。

為保證陶瓷板毛細孔的通透性，連續(xù)運轉8～10 h后，需停機進行聯合清洗。聯合清洗過程中，向反沖水中注入一定濃度的硝酸溶液，濃度0.5%～1.0%的酸液用于溶解堵塞物，輔以反沖水沖洗及超聲波的外部振打，徹底清除濾板微孔及表面的細微顆粒及少量化學結垢物，保持濾板毛細管暢通，實現設備的高效運轉。聯合清洗時間通常持續(xù)1～1.5 h。

2 陶瓷過濾機應用過程中存在的問題

（1）物料密度大、槽體內礦漿上下濃度不均，致使濾餅薄厚不一、產品含水量不穩(wěn)定?，F場鐵精礦密度約4.2 g/cm3，生產過程中，陶瓷過濾機槽體內礦漿沉降現象明顯，上下層質量濃度相差約20個百分點，致使陶瓷板頭、尾部濾餅厚度相差約4 mm，尾部濾餅含水量大于11%，嚴重影響精礦產品的質量。

（2）反沖水影響陶瓷過濾機的效率，水質則影響陶瓷板的壽命。為保證陶瓷板毛細孔的通透性，延長陶瓷板的有效使用壽命，開機生產過程中，陶瓷板需反沖水沖洗，水壓力為0.04～0.15 MPa。生產中，因反沖水的稀釋作用，陶瓷過濾機作業(yè)礦漿濃度明顯下降，嚴重影響陶瓷過濾機的臺時處理量，無法滿足日常生產需要；其次，由于毛細孔孔徑較小，對于反沖水水質要求過高，水質不達標會導致陶瓷板二次堵塞，弱化反沖效果，影響陶瓷板的壽命。

（3）聯合清洗殘存酸液腐蝕真空鐵質管道。陶瓷過濾機的聯合清洗需用硝酸溶液清堵，但殘留酸液會經過濾機兩側分配盤進入真空管路，腐蝕鐵質管道，管道通洞會致使真空泄漏，影響濾餅質量，增加設備維修成本，影響設備作業(yè)率。

（4）真空系統(tǒng)氣動球閥工作氣壓不穩(wěn)定，氣閥有時無法正常打開。為提升自動化水平，陶瓷過濾機排水系統(tǒng)閘閥采用氣動球閥，通過PLC模塊控制電磁閥的方式控制氣動球閥的開閉。氣動球閥最佳工作氣壓為0.4～0.6 MPa，氣壓過低會致使氣動球閥無法正常開啟和關閉；氣壓過高會致使導氣管爆裂或者炸出，影響正常使用。生產初期，使用0.1 m3的空壓機與陶瓷過濾機進行一對一供氣。由于用氣量較大，空壓機啟動頻次較高，設備故障頻繁，進而影響陶瓷過濾機的作業(yè)率。

（5）陶瓷板毛細孔鈣化物富集，聯合清洗效果有限。由于反沖水中鈣、鎂離子的存在，長時間使用后會在毛細孔內形成聯合清洗無法有效清除的鈣化物結晶。長時間運行后，陶瓷板毛細孔堵塞嚴重，影響陶瓷板的過濾效果。為保證生產正常進行，需定期對陶瓷板進行整體更換，不僅影響設備作業(yè)率，還會增加生產成本。

3 改造措施

（1）攪拌耙架上安裝吹散氣裝置。為解決槽體內上下層礦漿濃度差別較大的問題，在攪拌耙架上安裝2個高壓氣吹散氣裝置，呈外八字形配置，方向斜向下。此裝置在高壓氣的作用下使槽體內礦漿呈“沸騰”景象，在不影響槽體內作業(yè)濃度的前提下，大大緩解了槽體內物料的沉降，確保了槽體內礦漿上下層濃度的均一。同時，由于高壓氣的沖散作用，大大降低了攪拌耙架與槽體間隙內物料的堆存，為后期聯合清洗創(chuàng)造了較好的條件。

（2）反沖氣替代反沖水進行陶瓷板吹堵。為降低正常生產過程中反沖水對陶瓷過濾機作業(yè)濃度的影響，利用反沖氣無雜質的特性，使用高壓反沖氣替代反沖水，通過閘閥控制，實現正常生產反沖氣吹堵，增強陶瓷過濾機正常生產過程中陶瓷板的吹堵效果。

（3）使用新型清洗劑替代硝酸溶液。借鑒同類礦山的經驗，在滿足日常清洗要求的前提下，使用安全、環(huán)保、無腐蝕的有機新型清洗劑，減少了對真空系統(tǒng)鐵質管道的腐蝕，降低了管道通洞率；同時減少清洗殘留酸液對環(huán)境的污染，避免酸液對操作、維修人員的傷害。

（4）安裝空壓機站，集中供氣。為滿足日常高壓氣的需求量，盡可能減少氣壓不足對陶瓷過濾機氣動球閥正常工作的影響，現場建造空壓機站，實現集中供氣。空壓機站安裝3臺柱塞式空壓機，分別配以2 m3的儲氣罐，根據氣動球閥用氣、攪拌吹散氣、反沖氣等用氣量實行兩開一備，為現場生產提供高品質的壓縮空氣，確保設備正常工作。

（5）利用草酸浸泡法徹底清除毛細孔鈣化物結晶。停產檢修期間，在槽體內配置濃度為0.5%～1.0%的草酸溶液對陶瓷板進行長時間（＞24 h）浸泡，溶解、軟化鈣化物結晶。浸泡后期，輔以1 h超聲波振打，徹底清除毛細孔內堵塞物。同時，為解決嚴寒天氣水溫過低的問題，確保最佳的反應溫度，加速草酸晶體的溶解和鈣化物溶解、軟化，安裝溶液加溫裝置，保證浸泡溫度為30～35℃。

4 經濟效益分析

經過以上改造，目前4臺TT100型陶瓷過濾機運行平穩(wěn)，臺時處理量穩(wěn)定在55 t以上，較改造前提升10%以上。

（1）維修費用。陶瓷過濾機作業(yè)率由原來的70%左右提升至90%以上，年節(jié)約維修費用30余萬元。

（2）節(jié)約運輸費用。產品含水量由原來的10%左右降至9%以下，年節(jié)約運輸費用50余萬元。

（3）運行成本。陶瓷板使用周期由原來的6個月延長至10個月以上，4臺陶瓷過濾機年節(jié)約生產成本40余萬元。

（4）新增成本。改造后，年新增成本30余萬元。

陶瓷過濾機生產系統(tǒng)優(yōu)化后年新增經濟效益30+50+40-30=90萬元。

5 結語

（1）某鐵礦山精礦-400目含量達76%以上，采用4臺TT100型陶瓷過濾機過濾，現場存在5大突出問題：①物料密度大、槽體內礦漿上下濃度不均，致使濾餅薄厚不一、產品含水量不穩(wěn)定；②反沖水影響陶瓷過濾機的效率，水質則影響陶瓷板的壽命；③聯合清洗殘存酸液腐蝕真空鐵質管道；④真空系統(tǒng)氣動球閥工作氣壓不穩(wěn)定，氣閥有時無法正常打開；⑤陶瓷板毛細孔鈣化物富集，聯合清洗效果有限。

（2）在研究、考察與論證的基礎上，針對主要問題，相應提出了5項改進措施：攪拌耙架上安裝吹散氣裝置、反沖氣替代反沖水進行陶瓷板吹堵、使用新型清洗劑替代硝酸溶液、空壓機站進行集中供氣、利用草酸浸泡法徹底清除毛細孔鈣化物結晶。

（3）改造后，不僅解決了長期困擾生產的突出問題，而且年新增經濟效益90萬元。