圓盤加壓過濾機在酒鋼400萬t選礦廠的應用

王國棟 劉千帆 高澤賓

（甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司選礦工程項目部）

圓盤加壓過濾機在酒鋼400萬t選礦廠的應用

王國棟 劉千帆 高澤賓

（甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司選礦工程項目部）

酒鋼原有650萬t選礦廠采用盤式真空過濾機過濾鐵精礦，濾餅水分一般達15.5%～16.0%，有時甚至更高。酒鋼新建400萬t選礦廠為使精礦濾餅水分低于13%以滿足燒結工序的需要，在實驗室試驗和半工業試驗的基礎上，選擇了山東萊蕪煤礦機械有限公司生產的GPJ－120型圓盤加壓過濾機作為精礦過濾設備。設備投入使用后濾餅水分平均在12.69%、干基利用系數平均為1.03 t／（m3·h）、濾液固含量小于3%，達到了預期目標。圓盤加壓過濾機在酒鋼新建400萬t選礦廠的成功應用顯示了其在處理難過濾金屬礦產物料方面的推廣價值。

圓盤加壓過濾機 鐵精礦過濾 濾餅水分

酒鋼鏡鐵山鐵礦礦石中主要鐵礦物為鏡鐵礦、菱鐵礦，有少量赤鐵礦和褐鐵礦；脈石礦物主要為含鐵碧玉、鐵白云石，有少量石英、方解石、白云石、絹云母等。礦石鐵礦物嵌布細、礦物組成復雜，屬于典型復雜難選紅礦。選礦廠經過多年的探索，目前形成了粉礦（－15 mm）強磁選、塊礦（15～100 mm）磁化焙燒—弱磁選—陽離子反浮選工藝，最終產品為強磁選精礦、反浮選精礦混合精礦。

鏡鐵山鐵礦除礦石難選外，還存在精礦脫水難的問題，其主要原因是塊礦焙燒后產生的裂隙吸收了一部分水分、弱磁選精礦發生磁團聚現象、弱磁選精礦的陽離子反浮選以淀粉作抑制劑等。這些原因導致精礦礦漿黏度增加，礦粒沉降困難，進而造成常規過濾機濾布板結，濾餅及濾布透氣性顯著下降，過濾效率低，濾餅水分升高。酒鋼原有650萬t選礦廠的精礦礦漿采用盤式真空過濾機過濾，濾餅水分一般為15.5%～16.0%，有時甚至更高。較高的精礦水分對后續燒結工序產生不良影響，制約了燒結工序能耗的降低和產能的提高。

2010年，酒鋼新建400萬t選礦廠項目啟動，而已建成的燒結工序由于無熱篩作業構成返回配料系統來平衡鐵精礦水分，故提出新建400萬t選礦廠的鐵精礦水分須低于13%。鑒于傳統盤式真空過濾機無法滿足這一要求，酒鋼選礦工程項目部在對圓盤加壓過濾機、陶瓷過濾機、板框壓濾機等新型過濾設備進行比較后，最終選擇圓盤加壓過濾機作為新建400萬t選礦廠的精礦脫水設備。該設備投入使用后效果顯著，解決了鏡鐵山鐵礦的鐵精礦脫水難題。

1 圓盤加壓過濾機簡介

1.1 圓盤加壓過濾機發展概況

圓盤加壓過濾機具有處理能力大、產品水分低的特點，是細粒物料的高效過濾設備。其技術理論由德國卡爾斯魯厄大學于上世紀80年代初提出，此后，德國的洪堡公司、克虜伯公司及奧地利的安德里茲公司相繼實現了設備的工業化。國產圓盤加壓過濾機是由原煤炭科學研究總院唐山分院和山東煤礦萊蕪機械廠于1992年開始研制的，樣機于1993年9月在山東煤礦萊蕪機械廠完成制造，并于1994年10月在棗莊礦務局八一洗煤廠得到應用。

在國外，圓盤加壓過濾機首先被用于煤泥的處理，此后在銅精礦、鉛精礦、鋁礬土等的過濾方面也得到應用，用于過濾鐵精礦的有美國蒂爾登礦業公司。

在國內，圓盤加壓過濾機主要在煤泥處理方面得到推廣，目前，用于國內煤泥處理的圓盤加壓過濾機已達500余臺套，占國內煤泥處理用過濾設備的60%左右。

1.2 圓盤加壓過濾機設備結構

圓盤加壓過濾機由主機、輔機及配套管道閥門組成。主機主要包括圓盤過濾機、加壓倉、倉內濾餅輸送機、排料裝置、反吹裝置、清洗裝置、排水裝置、氣控系統、電控系統等。其中，圓盤過濾機配備礦漿攪拌裝置，濾扇為不銹鋼材質；加壓倉為一類壓力容器，通過充入壓縮空氣形成過濾所需正壓；排料裝置包括帶有液壓閘板的上排料倉和下排料倉，采用托輥支撐上、下閘板，配套充氣密封圈進行有效密封。輔機主要包括高壓風機、低壓風機、給料渣漿泵、圓盤排料機、氣水分離器等。高壓風機負責給氣控系統及閘板密封機構供風，低壓風機提供過濾用風源及下排料倉充氣用風源，給料泵負責提供需過濾的礦漿，圓盤排料機用于收集下排料倉排出的濾餅并將其均勻給到外部皮帶輸送機上，氣水分離器則確保過濾過程中氣水的有效分離。圓盤加壓過濾機的結構示意見圖1。

1.3 圓盤加壓過濾機工作原理

圓盤加壓過濾機工作時，通過連續向加壓倉內通入壓縮空氣，在圓盤過濾機濾扇分配閥與通大氣的氣水分離器之間形成壓差，使礦漿中的液體在正壓力的作用下穿過過濾介質被脫除，固體顆粒則在過濾介質上形成濾餅；濾餅在卸料區被反吹風吹落到倉內濾餅輸送機上，經過排料裝置收集后排出。

圖1 圓盤加壓過濾機結構示意

圓盤加壓過濾機排料過程中，上下排料倉閘板交替動作。排料初期，上閘板打開，下閘板關閉；待下排料倉料位達到一定程度后，上閘板關閉，下排料倉開始泄壓，泄壓完畢后下閘板打開進行排料；下排料倉排料完閉后，下閘板關閉，下排料倉充氣閥打開進行提壓；待下排料倉與加壓倉壓力相同時，上閘板打開繼續排料。如此周而復始，實現圓盤加壓過濾機連續運行，周期排料。

與傳統真空過濾機相比，加壓圓盤過濾機由于加壓倉內的壓縮空氣與外部大氣形成的壓差遠大于真空方式造成的壓差，因而其過濾效率更高。與機械壓榨式過濾機相比，加壓圓盤過濾機由于采用空氣壓縮方式脫水，因而可有效緩解濾餅板結問題，從而使水分更容易穿過濾餅及濾布，同時加壓空氣還可置換濾餅顆粒間隙中的水分，從而使脫水效果更好。

2 圓盤加壓過濾機過濾試驗

2.1 實驗室試驗

為考察采用圓盤加壓過濾機過濾酒鋼鐵精礦的可行性，酒鋼選礦工程項目部委托國外某研究機構對酒鋼原650萬t選礦廠的綜合鐵精礦礦漿樣品進行了實驗室試驗。試驗結果表明，在給礦濃度為50%條件下，圓盤加壓過濾機可將濾餅水分控制在12%以下，過濾機利用系數與圓盤轉速的關系如圖2所示。

2.2 半工業試驗

在實驗室試驗的基礎上，酒鋼選礦工程項目部與山東萊蕪煤礦機械有限公司聯合，以酒鋼原650萬t選礦廠綜合鐵精礦礦漿為對象進行了圓盤加壓過濾機過濾半工業試驗。試驗設備為2 m2圓盤加壓過濾機，最終試驗結果見表1。

圖2 過濾機利用系數與圓盤轉速關系實驗室試驗結果

表1 半工業試驗結果

表1結果表明，在合適的過濾壓力和主軸轉速下，精礦濾餅的水分可以達到11.48%～11.89%，過濾機的干基利用系數為813.6～985.6 kg／（m2· h）。同時可觀察到濾餅呈散狀排出，排料順暢。這進一步證明了圓盤加壓過濾機用于酒鋼鐵精礦的脫水是可行的，且效果比較理想。

2.3 圓盤加壓過濾機參數選擇

根據試驗結果，酒鋼決定新建400萬t選礦廠以山東萊蕪煤礦機械有限公司生產的圓盤加壓過濾機作為精礦過濾設備，其干基利用系數按≥0.85 t／（m2·h）選擇，倉內壓力按0.2～0.5 MPa選擇，卸餅反吹壓力比倉內壓力高50 kPa，主軸轉速范圍為0.4～1.5 r／min，濾餅水分要求在13%以下，濾液固含量要求小于3%。根據這些要求，最終選用了4臺GPJ－120型圓盤加壓過濾機（3用1備）。

3 圓盤加壓過濾機的優化及工業應用效果

3.1 圓盤加壓過濾機的優化

鑒于圓盤加壓過濾機目前主要應用于煤泥的過濾，而鐵精礦與煤泥的性質存在較大差異，若將圓盤加壓過濾機直接應用于鐵精礦的過濾可能引起設備磨損和腐蝕加快、礦漿攪拌困難、濾布壽命短等問題，酒鋼選礦工程項目部經過與山東萊蕪煤礦機械有限公司技術人員多次論證，預先對將要使用的GPJ－120型圓盤加壓過濾機進行了以下幾方面的優化：

（1）設備、管道耐磨、防腐優化。加壓倉內壁做防腐處理，過濾機槽體采用不銹鋼材質；主軸軸頸內濾液管采用裝配形式，磨損后可以進行更換；軸頸內濾液管、主濾液管、倉內入料管內襯剛玉耐磨材料，提高其使用壽命；上下排料倉內襯高分子聚乙烯材料，解決耐磨問題又防止粘料；系統閥門采用特殊耐磨閥門，以防快速磨損。

（2）礦漿攪拌裝置優化。將礦漿攪拌裝置改為耙式攪拌，解決物料密度大、沉淀快的問題，同時避免臥式攪拌密封磨損快的問題。

（3）倉內濾餅輸送機優化。煤礦系統使用的圓盤加壓過濾機多采用刮板機輸送倉內物料，檢修空間小，而且刮板機的刮板在運轉過程中與滑道直接接觸，用于處理鐵精礦時易磨損，為此將刮板機改為皮帶運輸機。

（4）濾布優化。選用山東萊蕪煤礦機械有限公司提供的PYNTK120－05－10－03型濾布，使用壽命可達到20 d以上。

3.2 圓盤加壓過濾機工業應用效果

2012年11月20日，酒鋼新建400萬t選礦廠投入運行，GPJ－120型圓盤加壓過濾機同步投入使用，運行實踐表明，其過濾效果達到了預期目標（見表2）。

表2 圓盤加壓過濾機生產運行指標

生產運行期間，圓盤加壓過濾機在濾布無破損的情況下，其濾液固含量均在3%以下，而酒鋼原有650萬t選礦廠采用的盤式真空過濾機在濾布無破損的情況下，其濾液固含量一般在7%左右。相比之下，圓盤加壓過濾機在濾液固含量方面也有較大的優勢。

需要說明的是，圓盤加壓過濾機在前期試生產過程中故障較多，影響連續穩定生產，為此主要進行了以下改進工作：

（1）圓盤排料機減速機改型。圓盤排料機用于收集圓盤加壓過濾機下排料倉排出的濾餅并將其均勻給到外部皮帶輸送機上。投產初期，圓盤加壓過濾機啟動時濾餅水分偏高，排料不暢，導致圓盤排料機所用減速機損壞頻繁。酒鋼選礦工程項目部組織設計單位、設備廠家通過論證，將原行星擺線針輪減速機更換為擺線減速機，取得了良好的效果。

（2）倉內濾餅輸送皮帶減速機密封改進。倉內濾餅輸送皮帶所用減速機為SEW減速機，原有透氣塞為單向閥且位置太低，當加壓倉內壓力大于0.2 MPa時，SEW減速機會由于其內部壓力無法短時間內與加壓倉內壓力達到平衡而從單向透氣塞進礦，從而影響設備運行?，F場通過在減速機空心軸輸出端外側加悶蓋、內側加透蓋，同時在滾筒軸上加尼龍防塵罩，并將透氣塞加長至高于加壓倉內維護用平臺，有效解決了這一問題。

（3）降低設備負荷。圓盤加壓過濾機產量不易控制，當給料濃度大于65%時，會出現濾餅較厚，設備負荷超過設計指標的現象，對倉內皮帶輸送機、圓盤排料機運行不利。生產中通過封閉兩盤濾扇來降低設備負荷，從而保證了過濾機的穩定運行。

4 建 議

圓盤加壓過濾機用于鐵精礦的過濾在國內尚屬首次，還需要在實踐中不斷摸索和改進，為此提出如下建議：

（1）優化配套設施選型。鐵精礦與煤泥相比，礦漿密度大、沉降快。圓盤加壓過濾機用于鐵精礦的過濾，其配套設備的選型還有待優化，以便進一步發揮主體設備的效能。

（2）優化工藝參數。圓盤加壓過濾機加壓倉的工作壓力是決定設備能耗的關鍵，應根據礦漿濃度的變化選擇合理的工作壓力范圍，以達到降低能耗的目的。入料濃度是影響圓盤加壓過濾機過濾效果的另一個重要參數，應探索合適的圓盤加壓過濾機入料濃度，以提高設備的生產率。

（3）提高設備管理水平。圓盤加壓過濾機自動化程度較高、使用維護標準較嚴，需要在實踐中不斷完善操作規程，提高管理水平，促進設備的穩定、高效運行。

5 結 語

圓盤加壓過濾機具有利用系數高、濾餅水分低、濾布使用周期長、濾液固含量低的特點，較好地解決了酒鋼鐵精礦的過濾難題。當前，大量品位低、嵌布粒度細、構成復雜的金屬礦產資源得到開發利用，其選礦流程趨向復雜，入選物料趨于泥化，精礦產品的過濾已成為相關選礦廠普遍面臨的難題，圓盤加壓過濾機在酒鋼新建400萬t選礦廠的成功應用對這些選礦廠具有重要的借鑒價值。

［1］謝廣元.選礦學［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2005.

［2］張榮瑞.國產加壓過濾機的技術發展、應用及前景［J］.山西焦煤科技，2005（增刊）：3-5.

［3］朱長勇.盤式加壓過濾機的應用分析［J］.煤炭工程，2004（6）：48-49.

App lication of Disc Press Filter in Concentrator of Jiusteel w ith Capacity of 4 000 000 t

Wang Guodong Liu Qianfan Gao Zebin
（Mineral Processing Department of Gansu Jiusteel Group Hongxing Iron and Steel Co．，Ltd．）

In Jiuquan Iron and Steel Company，the original concentrator with capacity of 6 500 000 t adopts the disc vacuum filter to treat iron concentrate，bywhich the cakemoisture generally reaches15.5%～16.0%，and sometimes even higher.A capacity of 4 000 000 tnew concentrator in Jiusteel expected to control the cakemoisture less than 13%in order tomeet the needs of the sintering process.Based on the laboratory tests and semi-industrial tests，GPJ-120 disc press filter produced by Shandong Laiwu Coal Mining Machinery Co.，Ltd.is adopted as filtration equipment to filter the concentrate. After putting into operation，the cake with moisture of 12.69%on average，dry basis average coefficient of 1.03 t／（m3·h），and filtrate solids content of less than 3%reaches the goal expected.Its successful application in 4 000 000 t new concentrator in Jiusteel indicates that it has a promotion potential in filtering the refractorymetalminerals.

Disc press filter，Filter of iron ore concentrate，Cakemoisture

2013-06-18）

王國棟（1984—），男，助理工程師，735100甘肅省嘉峪關市酒鋼冶金廠區。