快开式隔膜压滤机在某厂铜精矿过滤的应用

郑旭惠

（江西铜业集团有限公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

1 引言

某厂铜精矿脱水系统处理的对象为铜钼分离工艺所得铜精矿及少量硫化铜精矿，随着该矿选矿技术的进步，特别是选钼工艺技术不断发展，钼生产能力不断加大、技术经济指标得到了有效的提升，铜钼分选后铜精矿矿浆性质由于加入大量的浮选药剂，在铜钼混合精矿生产中，添加浮选药剂主要有AP、111、石灰、CTP、黄药等；在钼精矿生产中，添加的浮选药剂为：硫化钠；水玻璃；六偏磷酸钠；煤油［1］；增大了下道工序铜精矿脱水过滤难度。原精矿脱水系统一直使用40m2折带式过滤机，铜精矿过滤水份一般在14%上下波动，特别是2002年之后，由于铜钼分选恢复生产，工艺流程和药剂发生了变化，造成了铜精矿滤饼水分恶化，高达14%～15%，个别班次甚至达到18%以上，导致了铜精矿滤饼水份高［2］，一定程度上影响了铜精矿贮存运输和冶炼的生产。

2003年后，为降低铜精矿过滤水份，某厂对各类固液分离设备如多种压滤机、陶瓷过滤机进行了多次的半工业试验。2004年8月，在铜精矿过滤厂房进行1m2PNA板框压滤机半工业试验。2004年底，铜精矿过滤厂房安装了1台宜兴、1台铜陵产的60m2陶瓷过滤机；2008年6月，铜过滤厂房增加1台APN18SM36ML（面积208m2）板框式压滤机。当时的生产比较表明，在处理一400目含量小于60%的铜精矿时，APN板框式压滤机的滤饼水分≤10.55%，陶瓷过滤机的滤饼水分≤11.60%，折带式过滤机的滤饼水分≤13.95%；在处理一400目含量大于60%的铜精矿时，APN板框式压滤机的滤饼水分≤11.98%，陶瓷过滤机的滤饼水分≤14.78%，折带式过滤机的滤饼水分≤15.50%。可见，无论铜精矿粒度粗还是细APN板框式压滤机在3种过滤机(折带式过滤机与陶瓷过滤机仍在现场使用)中滤饼水分最低，处理能力最大，单位电耗和单位材料消耗最低［3］。2010年10月，拆除了原保留在厂房的折带式过滤机，又安装APN18SM40ML压滤机及配套设备。铜精矿水分从 2005年13.81% 下降至2016年12.33%。

2017年11月自从引进了Outotec Larox FFP 型隔膜压滤机带料试车，经过1年多的试运行转入正式生产 ，铜精矿水份下降到11.10%左右。

2 铜精矿脱水工艺

铜精矿脱水厂房集中处理经铜钼分离后的铜精矿量，其工艺采用浓缩、过滤两段脱水，为减少溢流金属流失，浓缩机溢流水增设了沉淀池。工艺流程图如图1所示。

图1 铜精矿浓缩过滤工艺图

3 奥图泰FFP1516快开式隔膜压滤机

3.1 工作过程

快开式隔膜压滤机是一种机、电、液一体化分离设备，机械化和自动化水平相对较高，能够实现自动压滤工作，主要应用于悬浮液的固液分离［5-6］。在固液分离行业当中，隔膜压滤机是非常重要的过滤设备,其比较适合用到对物料的过滤分离工作中。隔膜滤板诞生在欧洲，20世纪90年代初，德国的一家公司就研发出了隔膜滤板，而国内对隔膜滤板的研发工作起步比较晚［7］。而在过滤铜精矿的领域是时间不长的。

奥图泰FFP1516快开式隔膜压滤机在过滤铜精矿的工作过程是：浆料通过两个顶角进入过滤腔。每个过滤循环完成之后，滤饼排出之前，系统都会通过一个滤芯清洗和吹扫步骤清洗并清空浆料通道。每个压滤机在头片的进料口前方都配有浆料分配器。进料泵的吸入侧装有污垢捕集器。系统会通过一个空气吹扫步骤清空隔膜滤板的底部滤液通道，并在引入空气进行滤饼干燥之前除去剩余的滤饼洗涤液。浆料入口、滤饼洗涤水入口、干燥空气和压缩空气供应都集成到聚丙烯过滤板中。过程：进料→过滤→挤压→滤饼洗涤（可选）→空气干燥→滤芯冲洗→滤芯吹扫→隔膜释放→卸滤饼→滤布冲洗。

3.2 主要工艺指标

奥图泰压滤机投入使用后，根据滤布的周期，统计了奥图泰压滤机的各项技术性能指标，APN压滤机水份检测与其对比。

从表1可知，A P N压滤机的滤饼水份为11.76%；从表2可知，奥图泰压滤机的滤饼水份为10.90%，低原压滤机0.86%，明显优于APN压滤机。

从表2可知， 10套滤布的平均台效为261.52kg/m2·h，折成台效为830.52t/d。APN压滤机平均台效为305.2t/d。奥图泰压滤机台效为APN压滤机的2.7倍。10套滤布周期的设备运转率为91.89%，优于APN压滤机88%的设备运转率。奥图泰压滤机设备台效、运转率三项指标均好于性能考核指标，明显优于APN压滤机的指标。

表2 奥图泰压滤机每套滤布生产数据统计

表3 2009-2011年不同过滤设备的水份［4］ /%

从2009-2011年不同过滤设备水份对比表知道，折带式、陶瓷的水份高于原APN压滤机，而奥图泰压滤机基本能控制在11%以下。

3.3 过滤参数与水分关系

结合现场生产实际，奥图泰压滤机给矿浓度设置为65%，对过滤时间、挤压时间、干燥时间这三个参数进行调整，水份波动不大，在10.22%～10.56% ；台效在 239.48～253.16kg/m2·h。

调整给矿浓度62%，其他参数不变，水份10.53%，台效下降到221.25kg/m2·h，当给矿浓度达72%，台效可达311.85kg/m2·h。高给矿浓度对应高台效。试验数据见表4。

表4 过滤参数与水分关系表

3.4 设备性能

奥图泰压滤机系统的皮带、冲洗水泵、渣浆泵等辅助设备实现自动化联动，设备操作几乎无需人工操作干预，只要人工定时巡查，操作劳动强度大大降低。奥图泰压滤机无漏浆漏矿，而APN压滤机由于滤饼容易粘附在滤布上，每班次需要人工捅矿，否则影响卸滤饼，现场工人用工具捅矿存在极大的安全隐患，由于在捅铜精矿过程中洒落在机台和工作面上造成泄漏。奥图泰压滤机平均运转率91.89%，高于APN压滤机与陶瓷过滤机。

3.4.1 停机故障

奥图泰压滤机总体设备相故障次数较少，且故障大多数为停机时间和检修工作量少的电气故障，远远小于APN压滤机的故障率。见表5。

表5 压滤机故障次数

据统计分析奥图泰压滤机目前主要设备故障有以下几类：①接近开关螺丝松动引起报警；②阀门关闭不严泄漏，阀门执行器故障报警；③管夹阀阀套磨损。

3.4.2 减少故障措施

故障①在奥图泰压滤机运转初期较为频繁，通过改进接近开关螺丝为HardRock防松螺丝后已基本解决。故障②主要是由于阀门执行器进水气，以及进气中含杂质，防护不够严密造成，通过加强防护等级，保障供气的纯净是可以降低故障频次。针对故障③管夹阀阀套为易损件，运行寿命为3～6个月，在更换滤布时同步检修更换以减少停机时间。

3.5 技术经济

3.5.1 用电单耗

奥图泰压滤机使用后，某厂生产组织形式发生了根本性变化。按处理能力，开1台奥图泰压滤机，相当于2～3台APN压滤机。新的生产组织方式下，铜过滤系统电单耗与去年老的生产组织方式下也发生了变化。奥图泰压滤机应用后，通过减少空压机开停台数，实现了渣浆泵、水泵、皮带机间歇式开启，从而降低了奥图泰压滤机电单耗。由表6可知，奥图泰压滤机应用后，铜系统过滤电单耗2018年比2017年有所下降。

表6 电力消耗对比表

3.5.2 用水单耗

从表7知，奥图泰压滤机应用后三期铜系统水耗较去年有所下降，主要原因是奥图泰压滤机运行改变了铜精矿过滤生产组织，开启辅助设备减少，单台设备用水总量有所下降。

表7 用水对比表

3.5.3 备件材料消耗

奥图泰压滤机使用以来，备件材料消耗为滤布、阀门、管夹阀阀套等，最主要成本消耗为滤布。滤布单耗为52.81块/万t，每套滤布平均周期为1个月，滤布的使用寿命高于APN压滤机，APN压滤机滤布单耗是奥图泰压滤机的3.14倍，但进口奥图泰压滤机滤布的价格是APN压滤机价格的3倍。

奥图泰压滤机滤布的更换比APN压滤机更加便捷快速。目前滤布国产化，已分步试用2套国产滤布，使用效果较好。

3.6 自动化程度

奥图泰压滤机设备自动化程度很高，实行了过滤系统全自动操作，操作工劳动强度小，仅检查与更换滤布等。实现设备故障诊断自动报警，便于设备故障的诊断和维修；设备与外部通讯功能较完善，利于信息化、智能化改造。某厂与北矿院合作的浓密机智能控制系统已将奥图泰压滤机纳入，通过该系统实现对奥图泰压滤机运行状态全过程的远程监控、状态监测。通过浓密机、底流泵、搅拌机、皮带秤、压滤机给料泵、压滤机的信息化集成改造，能初步实现整个铜过滤系统的集中控制。大大提高铜精矿过滤系统的信息化、自动化程度，有利于铜过滤生产组织。

4 结论

奥图泰FFP隔膜压滤机通过试生产、生产使用2年多，具有运行台效高，过滤精矿水份优，自动化程度高，设备性能可靠、故障率低，可全面满足某厂降低铜精矿过滤水份的需求，有效地降低了铜精矿在发运过程中的路途损失。同时，可节约生产成本（开发使用国产滤布，节约成本更可观），减少水、电的消耗，降低职工操作以及检修的劳动强度，优化人力资源配置，保持工作现场干净整洁，符合当前绿色矿山建设主题。