马钢南山矿精矿过滤工艺双元化升级

程传麟 杨 飞 胡佛明

(安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司)

南山矿是马钢主要原料供应基地之一，其精矿工段拥有10个过滤系列，全系列采用陶瓷过滤机，负责老选矿厂及新选矿厂的精矿过滤脱水作业。近年来新选矿厂连续增产，两选矿厂合计精矿年产量达235万t以上，致使精矿过滤系统负荷较重，陶瓷过滤机频繁出现堵塞陶瓷板的情况。硅溶胶是堵塞陶瓷板造成过滤困难的关键因子[1]，随着采场采掘阶梯的不断加深，原矿中高岭土含量增加，进而新选矿厂精矿中硅溶胶含量的增加幅度较大，导致陶瓷过滤机过滤效率明显下降[2]。2018年老选矿厂供矿完成变更，原矿嵌布粒度大幅下降，需要进一步细磨，使得精矿粒度组成更加细化，增加了精矿过滤难度，现有工艺难以满足生产所需。因此，升级精矿过滤工艺是解决过滤困难、提升过滤效率的必然选择[3-5]。

1 精矿性质

两个选矿厂的精矿性质有一定的差异，分别对老选矿厂精矿和新选矿厂精矿进行主要化学成分测定及粒级组成分析，结果见表1、表2。

表1 两选矿厂精矿主要化学成分测定结果 %

表2 两选矿厂精矿粒级组成分析结果

2 试验结果与讨论

该次过滤工艺升级是以解决现有陶瓷过滤机堵塞过快、难以满足生产的问题为导向，选择目前选矿厂精矿过滤的主流过滤机进行择优试验。以现有的陶瓷过滤机为参照，选取盘式过滤机、压滤机、真空带式过滤机为试验对象，以滤饼含水率、过滤速率为考查指标进行试验研究。

2.1 滤饼含水率试验

滤饼含水率是选矿厂产品的一个重要指标，直接关系到精矿粉售价，含水率越低越好。选取陶瓷过滤机、盘式过滤机、压滤机、真空带式过滤机的标准工作参数进行过滤对比试验，重点考察滤饼含水率，试验结果见图1。

图1 滤饼含水率试验结果

由图1可见，陶瓷过滤机的含水率最低，为9.16%，其次是盘式过滤机，含水率为10.26%。

2.2 过滤速率试验

在实际生产过程中，过滤机的过滤速率直接关系到选厂的生产效率，过滤机的处理效率必须大于选厂的生产效率，才能保证生产出来的精矿能够及时完成过滤[3]。因此，以单位有效过滤面积的处理能力为考查指标，对4类过滤机的过滤速率进行试验，试验结果见图2。

图2 过滤速率试验结果

由图2可见，陶瓷过滤机、盘式过滤机和真空带式过滤机的过滤速率均在0.6 t/(m2·h)以上，能够满足生产所需。

2.3 过滤稳定性试验

过滤系统的稳定性也是选矿厂能否稳定生产的关键，过滤机上矿效果是整个过滤系统高效生产的关键指标，也是降低过滤设备维护成本的一个关键指标[4]。以过滤机稳定有效的上矿生产持续时间为考查指标，进行过滤稳定性试验，试验结果见图3。

图3 过滤稳定性试验结果

由图3可见，陶瓷过滤机持续稳定生产的时间最长，可稳产350 d以上，盘式过滤机稳定生产时间较短，需要更换滤布才能保证上矿效果和滤饼含水率。在生产实践中，陶瓷过滤机的上矿效果受高岭土的影响，精矿浆中的高岭土主要来源于新选矿厂，因此需进一步考查新选矿厂精矿对陶瓷过滤机的影响，以陶瓷过滤机的清洗周期为指标，考查新选矿厂精矿的含量对陶瓷过滤机的影响，试验结果见图4。

图4 新选矿厂精矿对陶瓷过滤机的影响

由图4可见，随着新选矿厂精矿含量的增加，陶瓷过滤机的清洗周期从12 h清洗1次缩短至4 h左右就要清洗1次，大幅降低了陶瓷过滤机的生产效率，增加了使用成本。

3 升级方案的确定

以上试验结果表明，陶瓷过滤机能够很好地完成精矿的过滤脱水作业，但是受新选矿厂精矿中高岭土的影响，生产和维护成本较高。盘式过滤机的过滤机理与陶瓷过滤机不同，滤布不受高岭土影响，可以从精矿浆中脱除高岭土，但盘式过滤机的滤布使用寿命较短，需要频繁更换。为此，采用陶瓷过滤机加上盘式过滤机形成组合过滤的方式，既能发挥陶瓷过滤机过滤效率较高、滤饼含水率较低的优势，也能利用盘式过滤机脱除过滤系统中循环累积的硅溶胶，可大幅降低高岭土对陶瓷过滤机的影响，能够较好地解决精矿过滤困难的问题。

4 过滤系统稳定性试验

以需要处理的精矿量250万t/a为基数，设计精矿过滤系统配置1台盘式过滤机和4台陶瓷过滤机，过滤工艺流程见图5，按图5安装连接好设备进行过滤系统稳定性试验，试验结果见图6。

图5 过滤系统流程

图6 过滤系统稳定性试验结果

由图6可见，为期半年的生产试验过程中，陶瓷过滤机滤饼含水率均小于9.8%，盘式过滤机滤饼含水率稳定在约10.5%，滤饼混合所得精矿含水率控制在10%以内。陶瓷过滤机清洗周期均大于7.4 h，基本符合陶瓷过滤机的使用规范。

5 结 论

(1)新选矿厂精矿中含有堵塞陶瓷板的硅溶胶，其产量的增加缩短了陶瓷过滤机的清洗周期，降低了过滤机的生产效率，对精矿过滤系统的稳定生产不利。

(2)利用硅溶胶能够透过盘式过滤机滤布的特性，借助盘式过滤机脱除硅溶胶，降低过滤系统中硅溶胶的含量是解决新选矿厂精矿堵塞陶瓷过滤机陶瓷板的有效措施。

(3)过滤系统稳定性试验表明：采用1台盘式过滤机+4台陶瓷过滤机双元化组合过滤生产模式较好地解决了硅溶胶堵塞陶瓷板的问题，滤饼混合精矿含水率小于10%，陶瓷过滤机清洗周期稳定在 7.5～8 h，滤饼厚度大于3 mm，上矿效果得到保障，符合生产所需。