張曉偉 吳 紅 李保健 齊美超 潘 猛

（安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責(zé)任公司）

馬鋼礦業(yè)張莊礦選礦廠(chǎng)精礦濃縮脫水工藝為磨選精礦由渣漿泵揚(yáng)送至精礦過(guò)濾廠(chǎng)房，再由6臺(tái)磁場(chǎng)強(qiáng)度238.7 kA/m 的半逆流型永磁筒式磁選機(jī)進(jìn)行濃縮脫水，磁選精礦經(jīng)6 臺(tái)全自動(dòng)陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，精礦濾餅進(jìn)入精礦倉(cāng)，再由抓斗機(jī)裝汽車(chē)進(jìn)行外運(yùn)。精礦濃縮脫水是經(jīng)過(guò)最終磁選到產(chǎn)出精粉的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是整個(gè)流程保證和把控精粉質(zhì)量的重要部分，決定著張莊礦選礦廠(chǎng)精粉選別流程能否順利穩(wěn)定地運(yùn)行。

1 陶瓷過(guò)濾機(jī)設(shè)備優(yōu)勢(shì)和工作原理

在選礦生產(chǎn)過(guò)程中，陶瓷過(guò)濾機(jī)在過(guò)濾及脫水作業(yè)流程應(yīng)用非常廣泛，它是高效固液分離設(shè)備的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。陶瓷過(guò)濾機(jī)外形與盤(pán)式過(guò)濾機(jī)相類(lèi)似，主要由主機(jī)系統(tǒng)（包括減速機(jī)、轉(zhuǎn)子、槽體、攪拌系統(tǒng)等）、清洗系統(tǒng)（包括超聲波、酸桶、計(jì)量泵、管路系統(tǒng)等）、真空系統(tǒng)（包括真空泵、真空桶等）、電氣控制系統(tǒng)（包括電氣柜、超聲波電源等）組成。它具有過(guò)濾效率高、運(yùn)行成本低、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理某些具有過(guò)濾脫水難、濾餅含水高等物料上具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)［1］。它采用微孔陶瓷作為過(guò)濾介質(zhì)，利用微孔陶瓷過(guò)濾板所具有的獨(dú)特通水不透氣特性，通過(guò)真空泵抽取陶瓷過(guò)濾板內(nèi)腔的真空，產(chǎn)生與外部的壓差，使料槽內(nèi)懸浮的物料在負(fù)壓的作用下吸附在陶瓷過(guò)濾板上，固體物料因不能通過(guò)微孔陶瓷過(guò)濾板被截留在陶瓷板面，液體因真空壓差的作用及陶瓷過(guò)濾板的親水性則順利進(jìn)入氣液分離裝置（氣水分離器）外排或循環(huán)利用，從而達(dá)到固液分離的目的［2］。

2 陶瓷過(guò)濾機(jī)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

張莊礦陶瓷過(guò)濾機(jī)為T(mén)T系列特種陶瓷過(guò)濾機(jī)（6臺(tái)），設(shè)計(jì)5 用1 備。目前，陶瓷過(guò)濾機(jī)采用清洗水反沖洗濾板，反沖洗使用時(shí)壓力0.05～0.15 MPa，雜質(zhì)含量要求≤50 mg/L，對(duì)反沖洗水的水質(zhì)要求較高，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)則極易造成濾板的二次堵塞；反沖洗水在管道內(nèi)流動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)受到摩擦力及過(guò)濾器污染堵塞等影響，壓力損失大，導(dǎo)致最終進(jìn)入濾板內(nèi)腔的反沖洗水壓力和水量不穩(wěn)定，濾板的清洗效果不明顯，衰減速度很快，且濾板衰減后不易疏通。同時(shí)，反沖洗水對(duì)濾板由內(nèi)而外達(dá)到清洗目的的同時(shí)，也進(jìn)入到陶瓷過(guò)濾機(jī)的槽體內(nèi)，從而稀釋了槽體內(nèi)礦漿的濃度，影響陶瓷過(guò)濾機(jī)的工作效能［3-4］。張莊礦為提升精礦品位，精礦漿給礦條件發(fā)生變化較大，目前精礦漿粒度變細(xì)，-0.074 mm 含量占94%以上，對(duì)陶瓷過(guò)濾板透氣效果和使用壽命要求相比設(shè)計(jì)更高，目前1套過(guò)濾板只能使用8個(gè)月左右。

3 改造方案討論研究

本次改造的目標(biāo)是優(yōu)化設(shè)備配置，在保證陶瓷過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)效率不降低的前提下，通過(guò)改變清洗介質(zhì)，延長(zhǎng)陶瓷板使用壽命；同時(shí)，在改變陶瓷過(guò)濾機(jī)清洗介質(zhì)后，需滿(mǎn)足張莊精礦粉要求的生產(chǎn)指標(biāo)，即精礦粉水分控制在10%以下；在線(xiàn)氣＋水聯(lián)合清洗裝置所用介質(zhì)為壓縮空氣，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)需要自主選擇水清洗、氣清洗、氣＋水聯(lián)合清洗等清洗方式，從而使反沖洗效果達(dá)到最佳?？紤]到壓縮氣體清潔無(wú)雜質(zhì)，不會(huì)對(duì)過(guò)濾器造成任何污染堵塞，并且在管道中阻力小、速度快、壓力波動(dòng)更穩(wěn)定，濾板的壽命衰減會(huì)更加緩慢，特別是對(duì)超細(xì)物料的過(guò)濾脫水和清洗疏通效果將更加明顯；同時(shí)，采用氣體清洗不改變槽體內(nèi)礦漿的濃度，對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)的工作效能也不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響［5-7］。因此，通過(guò)改變清洗介質(zhì)，即采用壓縮空氣對(duì)濾板進(jìn)行反沖洗，可提高過(guò)濾效率、延長(zhǎng)陶瓷板使用壽命、節(jié)約水資源，具有降本增效的作用。通過(guò)陶瓷過(guò)濾機(jī)的摩擦分配裝置，將高壓氣體引入陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾板下料區(qū)域，使得過(guò)濾機(jī)在下料時(shí)，過(guò)濾板內(nèi)由負(fù)壓轉(zhuǎn)為正壓狀態(tài)，以便在高壓氣體正壓狀態(tài)下料徹底，且在此過(guò)程中可利用高壓氣體對(duì)過(guò)濾板的微孔進(jìn)行疏通，確保過(guò)濾板的透氣效果，從而抑制過(guò)濾板微孔的堵塞。

4 陶瓷過(guò)濾機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)改造

經(jīng)過(guò)前期項(xiàng)目的可行性分析研究等工作，此次改造主要涉及主管道施工安裝，12 和1 m3兩個(gè)儲(chǔ)氣罐安裝，1-6#陶瓷過(guò)濾機(jī)支管道施工安裝，兩臺(tái)空壓機(jī)、氣源管道、球閥、止回閥等安裝，管道防腐處理，空壓機(jī)電纜安裝，通氣泄露試驗(yàn)等。

改造技術(shù)路線(xiàn)：增設(shè)高壓氣源裝置→鋪設(shè)陶瓷過(guò)濾機(jī)高壓氣源管路，并接入相應(yīng)設(shè)備→改造并調(diào)整陶瓷過(guò)濾機(jī)的摩擦分配裝置→進(jìn)行陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗設(shè)備日常使用試驗(yàn)調(diào)試→試驗(yàn)結(jié)果的參數(shù)確定與分析總結(jié)→項(xiàng)目完成。

5 陶瓷過(guò)濾機(jī)相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)研究

改造完成后，通過(guò)進(jìn)行陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗條件試驗(yàn)，確定在滿(mǎn)足正常生產(chǎn)的條件參數(shù)下，陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗的反沖洗壓力最佳值，再進(jìn)行水洗與氣洗的對(duì)比試驗(yàn)，探究?jī)烧邔?duì)精礦粉產(chǎn)量與水分的影響。

（1）陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗條件確定試驗(yàn)。由于反沖洗壓力的大小和真空度的高低情況直接影響陶瓷板的清洗效果及使用壽命，所以經(jīng)生產(chǎn)調(diào)試完成后，進(jìn)行了陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗條件試驗(yàn)。試驗(yàn)在保證陶瓷過(guò)濾機(jī)主軸轉(zhuǎn)速1.2 r/min、攪拌速度18 r/min、礦漿料位650～700 mm 的條件下，探索不同反沖洗壓力、真空度對(duì)產(chǎn)出精礦水分的影響［8-10］，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1 可知，精礦水分和反沖洗壓力、真空度呈反相關(guān)關(guān)系，反沖洗壓力越高，真空度也越高，精礦水分越低。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反沖洗壓力設(shè)置到0.080 MPa 以上時(shí)，陶瓷板上的物料會(huì)出現(xiàn)不到卸料區(qū)就自動(dòng)掉料的現(xiàn)象，考慮到壓力過(guò)高會(huì)降低陶瓷板的使用壽命，從而影響現(xiàn)場(chǎng)使用，故陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗的反沖洗壓力最佳值為0.060～0.080 MPa，真空度為-0.073 MPa，精礦水分為8.51%，同時(shí)可滿(mǎn)足水分小于10%的生產(chǎn)指標(biāo)要求。

（2）陶瓷過(guò)濾機(jī)不同清洗方式對(duì)比試驗(yàn)。在確定陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗的最佳反沖洗壓力后，進(jìn)行水洗、氣洗以及氣+水聯(lián)合清洗對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)在保證陶瓷過(guò)濾機(jī)主軸轉(zhuǎn)速1.2 r/min、攪拌速度18 r/min、礦漿料位650～700 mm的條件下，探索不同清洗介質(zhì)對(duì)精礦水分、產(chǎn)量的影響，結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

由表2、表3 可知，從陶瓷過(guò)濾機(jī)氣洗、水洗以及氣+水聯(lián)合清洗試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，各清洗介質(zhì)下，現(xiàn)場(chǎng)陶瓷過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)效率基本無(wú)變化，整體未出現(xiàn)產(chǎn)量明顯降低的現(xiàn)象。氣洗與水洗相比，水分平均增加0.09%，最高增加0.36%，但整體水分還是低于要求的10%，滿(mǎn)足生產(chǎn)指標(biāo)要求；氣+水聯(lián)合清洗整體水分介于氣洗和水洗之間，所以在各生產(chǎn)工序較為穩(wěn)定的前提下，如果有產(chǎn)品水分指標(biāo)的要求，現(xiàn)場(chǎng)即可根據(jù)生產(chǎn)需要自行調(diào)整清洗方式進(jìn)行反沖洗。

綜上試驗(yàn)分析，在滿(mǎn)足整體水分低于10%的生產(chǎn)指標(biāo)下，水洗改氣洗后生產(chǎn)效率基本無(wú)變化，未出現(xiàn)產(chǎn)量明顯降低的現(xiàn)象；優(yōu)化后，陶瓷過(guò)濾機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，每天可節(jié)水約30%；陶瓷過(guò)濾機(jī)清洗時(shí)間由原來(lái)的8 h 減少至約3 h，節(jié)約了大量的硝酸和人力；未優(yōu)化前，過(guò)濾機(jī)陶瓷板約8 個(gè)月就需更換1 套，優(yōu)化后預(yù)計(jì)12～15個(gè)月更換1套，現(xiàn)場(chǎng)共6臺(tái)過(guò)濾機(jī)，年可節(jié)約陶瓷板更換費(fèi)用20萬(wàn)元以上。

6 結(jié)語(yǔ)

馬鋼礦業(yè)張莊礦選礦廠(chǎng)通過(guò)陶瓷過(guò)濾機(jī)陶瓷板清洗效果試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)備配置，在保證陶瓷過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)效率不降低、過(guò)濾后的精礦水分不超過(guò)10%的前提下，改變清洗介質(zhì)，使陶瓷板使用壽命由8 個(gè)月延長(zhǎng)至12～15個(gè)月，改造效果明顯，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，還降低了精礦過(guò)濾工藝的用水量，穩(wěn)定了選廠(chǎng)水平衡，綜合效益顯著。