基于奧圖泰壓濾機(jī)的濾布使用壽命提升分析

鐘 亮

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司德興銅礦精尾綜合廠，江西 德興 334299）

我國(guó)是世界上非金屬礦產(chǎn)資源豐富，品種比較齊全的國(guó)家之一。非金屬礦業(yè)的飛速發(fā)展成績(jī)顯著，已成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，非金屬礦產(chǎn)資源的利用涉及到冶金，化工，輕工，煤炭和工業(yè)，有色等工業(yè)系統(tǒng)。而礦產(chǎn)的冶煉過(guò)程中最重要的過(guò)程之一是過(guò)濾技術(shù)，但基于濾布的使用周期短、消耗量高，濾布進(jìn)料靴脫落次數(shù)多而造成生產(chǎn)成本增加，壓濾機(jī)跳停等，因此延長(zhǎng)濾布的使用壽命才能維持壓濾機(jī)的正常運(yùn)行，降低生產(chǎn)成本[1]。

1 奧圖泰壓濾機(jī)的使用原理及現(xiàn)狀分析

隨著礦山13萬(wàn)噸擴(kuò)能建設(shè)，2017年，精尾綜合廠精礦工段三期銅過(guò)濾廠房安裝了一臺(tái)國(guó)內(nèi)首家引進(jìn)的Outotec奧圖泰（芬蘭）隔膜壓濾機(jī)，用于銅精礦脫水作業(yè)。壓濾機(jī)的工作原理就是，礦漿經(jīng)濾布上的進(jìn)料靴進(jìn)入濾腔，在壓力作用下，銅精礦與水分快速分離。濾布的工作耐久性在壓濾機(jī)分離作業(yè)中至關(guān)重要，在實(shí)際使用中，壓濾機(jī)濾布使用壽命短，濾布上的進(jìn)料靴經(jīng)常分離而脫落，導(dǎo)致壓濾機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，嚴(yán)重制約了銅精礦過(guò)濾生產(chǎn)。針對(duì)此問(wèn)題，精尾綜合廠設(shè)備維修工段成立了技術(shù)小組進(jìn)行攻關(guān)。

1.1 壓濾機(jī)的作用

壓濾機(jī)是一種間歇操作的重要過(guò)濾設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行率要求高，過(guò)濾任務(wù)重，主要是用來(lái)進(jìn)行固液分離，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是對(duì)有用的物質(zhì)進(jìn)行物理脫水，它是將固液混合物通過(guò)壓力進(jìn)行過(guò)濾，適用于懸浮液的固液分離，廣泛應(yīng)用于化工、制藥、冶金、選礦化工及污水處理等工礦企業(yè)（如圖1）。

圖1 壓濾機(jī)示意圖

1.2 壓濾機(jī)的工作原理

奧圖泰壓濾機(jī)是2017年由精尾綜合廠精礦工段銅過(guò)濾廠房首家引進(jìn)的，它的工作原理是： 正壓、強(qiáng)壓脫水，在每?jī)蓚€(gè)板框之間裝有兩片濾布，進(jìn)料靴安裝在濾布上，當(dāng)過(guò)濾板彼此擠攏并密封在一起時(shí)，所有的板框、濾布進(jìn)料處形成一個(gè)全廠通道，礦漿在通道內(nèi)，從每個(gè)濾腔側(cè)進(jìn)料靴進(jìn)入板框腔室內(nèi)，當(dāng)進(jìn)行擠壓工作時(shí)，由于濾板兩邊的壓力差濾布將礦漿進(jìn)行分離，液體穿過(guò)濾布一處排出濾室，固體被截留在濾布上，形成濾餅。從而達(dá)到銅精礦與水分的快速分離。

1.3 壓濾機(jī)現(xiàn)狀分析

企業(yè)的要求是生產(chǎn)效率提高的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，而奧圖泰壓濾機(jī)作為重要的過(guò)濾設(shè)備，具有高產(chǎn)量、高效地濾餅洗滌，多樣靈活的運(yùn)行模式，運(yùn)行可靠、穩(wěn)定設(shè)計(jì)、全自動(dòng)操作，耗能耗水量低等優(yōu)點(diǎn)，因此在運(yùn)行的過(guò)程中過(guò)濾任務(wù)重，對(duì)運(yùn)行速率要求較高，但壓濾機(jī)濾布的使用壽命較短，在運(yùn)行過(guò)程中濾布進(jìn)料靴脫落的次數(shù)較多，濾布的節(jié)流效果變差，影響壓濾機(jī)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致生產(chǎn)成本不斷上升。根據(jù)調(diào)查（如表1），壓濾機(jī)共裝有濾布80片，其中濾腔側(cè)濾布和隔膜側(cè)濾布各40片，廠家建議壓濾機(jī)濾布使用壽命為80片/30天。因此，要及時(shí)更換濾布，才能提高生產(chǎn)的精度和生產(chǎn)效率，但生產(chǎn)成本也相應(yīng)增加，因此提高設(shè)備性能、延長(zhǎng)奧圖泰壓濾機(jī)濾布使用壽命是企業(yè)生產(chǎn)的必經(jīng)之路。

表1 濾布更換情況統(tǒng)計(jì)表

從表中數(shù)據(jù)計(jì)算得出：80片/96片=實(shí)際使用χ天/30天，求出χ=25天，濾布實(shí)際使用壽命為80片/25天，也就是1套濾布使用壽命為25天。

2 濾布使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)

2.1 濾布的作用

濾布包括壓濾機(jī)洗滌濾布、壓濾機(jī)丙綸濾布、板框壓濾機(jī)棉輪濾布、板框壓濾機(jī)維綸濾布，濾布在壓力濾機(jī)中的作用有攔截，隔開(kāi)、分離作用，即濾布將混合液中的液體滲析出來(lái)，將礦漿中的固體和液體分離出來(lái)，起到過(guò)濾的作用；在臥式壓濾機(jī)中，濾布還可以起到密封的作用，帶式壓濾機(jī)中可以起到傳送的作用[2，3]。

2.2 濾布損壞產(chǎn)生的影響

（1）濾布磨損會(huì)造成漏液，形成精礦丟失，浪費(fèi)資源。

（2）降低真空度，使濾餅的水分增高，影響過(guò)濾效果。

（3）濾布使用時(shí)間久了會(huì)造成阻塞，從而加快離心泵或者管路的過(guò)早磨損。使運(yùn)行過(guò)程中消耗功率增大。

（4）濾布的漏水還會(huì)直接對(duì)過(guò)濾機(jī)的葉輪和殼體形成磨損，影響過(guò)濾機(jī)的使用壽命。

2.3 壓濾機(jī)濾布的選擇

濾布作為一種過(guò)濾介質(zhì)，它的選用和使用對(duì)過(guò)濾的效果有著決定性的作用，因此在選用時(shí)要根據(jù)過(guò)濾物料的特性進(jìn)行分析選用，例如過(guò)濾物料的pH值以及顆粒直徑等因素，來(lái)選用合適的濾布材質(zhì)和孔徑來(lái)保證最低的過(guò)濾成本和高效的過(guò)濾效率。例如當(dāng)濾布的直徑大于銅礦顆粒直徑的時(shí)候，礦漿也能穿過(guò)濾布，因此就失去了壓濾機(jī)最理想的過(guò)濾效果。

2.4 濾布出現(xiàn)破損時(shí)的診斷依據(jù)

（1）壓力機(jī)的內(nèi)壓和反吹氣會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，濾布的破損越嚴(yán)重波動(dòng)越大。

（2）壓濾機(jī)的電流會(huì)有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，運(yùn)行機(jī)泵異常，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備超載停機(jī)。

（3）會(huì)有大量的產(chǎn)品從破損處流失，造成產(chǎn)品和進(jìn)料量不匹配，即產(chǎn)品的出產(chǎn)量明顯小于正常情況下的出料量。

（4）壓濾機(jī)礦漿中的固含量大幅度增加，嚴(yán)重影響礦業(yè)處理的穩(wěn)定運(yùn)行，從而使處理設(shè)備電流升高甚至過(guò)載停機(jī)。

3 濾布使用過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題分析

濾布在過(guò)濾使用一段時(shí)間后常會(huì)發(fā)生腐蝕老化，機(jī)械磨損等問(wèn)題，其原因主要可分為客觀和主觀原因。

3.1 主觀原因

3.1.1 進(jìn)料靴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

奧圖泰壓濾機(jī)進(jìn)靴結(jié)構(gòu)為分體式，采用外圓、內(nèi)圓兩部分組成，彼此用AB膠水粘牢，由于長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)作磨損，使得AB膠水無(wú)法粘牢，常常會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外圓脫落，進(jìn)而影響濾布的使用壽命。

3.1.2 濾布材質(zhì)不符合現(xiàn)場(chǎng)的使用要求

濾布的材質(zhì)采用棉綸材質(zhì)，濾布的斷裂伸長(zhǎng)率與回復(fù)性性能不符合確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，在使用的過(guò)程中經(jīng)過(guò)擠壓很容易發(fā)生變形。

3.2 客觀原因

3.2.1 操作人員安裝工作不到位造成濾布堵塞

濾布磨損的原因很多，最主要的是主觀原因，但客觀原因間接影響了濾布的使用壽命，例如某些企業(yè)在壓濾機(jī)使用的過(guò)程中開(kāi)開(kāi)停停，不清洗濾布，這就會(huì)在濾布的表面形成結(jié)垢，在日后的使用過(guò)程中很難清洗，從而減少濾布的使用壽命，影響過(guò)濾效果，因此在濾布更換前，必須將壓濾機(jī)濾板上方所有的部件清理干凈，最好等壓力機(jī)上進(jìn)行維修的工作全部結(jié)束后，取下舊的濾布后用高壓水槍進(jìn)行沖洗，保證濾板結(jié)構(gòu)、濾孔無(wú)阻塞，濾板下方的導(dǎo)流孔通暢，才可進(jìn)行新濾布的安裝，以避免污垢落入濾板上，堵塞濾孔，加劇管道的結(jié)垢現(xiàn)象，造成裝置頻繁停車，影響新濾布的使用效率，降低過(guò)濾效果。

3.2.2 濾布在使用過(guò)程中操作方法不當(dāng)

在濾布進(jìn)行安裝前未將新濾布緊貼鋪好，然后安裝橡膠壓條，濾布被褶皺的固定在濾板上。這樣安裝的濾布計(jì)時(shí)通過(guò)時(shí)阻力增大，影響過(guò)濾的效果，還會(huì)減少濾布的使用壽命。

3.2.3 未進(jìn)行定期清洗和管理

濾布的壽命長(zhǎng)短和過(guò)濾效果與平時(shí)的清洗和管理有很大關(guān)系，但要注意的是不允許沖洗水溫過(guò)高，過(guò)高的洗滌水溫會(huì)加速濾布的老化。同時(shí)對(duì)有破損的濾布未進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，從而使過(guò)濾過(guò)程中濾布的覆蓋率降低[4]。

4 奧圖泰壓力機(jī)的濾布使用壽命提升分析

解決壓濾機(jī)生產(chǎn)效率的最有效方法是及時(shí)更換濾布，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)綜合成本各方面不切實(shí)際，因此，提高設(shè)備性能，延長(zhǎng)奧圖泰壓濾機(jī)的濾布使用壽命勢(shì)在必行。

4.1 改善濾布使用壽命的方法改進(jìn)

4.1.1 加強(qiáng)進(jìn)料靴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先針對(duì)進(jìn)料靴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，若只加強(qiáng)進(jìn)料靴結(jié)構(gòu)的粘合，那就需要采購(gòu)強(qiáng)力膠來(lái)保證進(jìn)料靴初始值的粘合牢度，但不能保證后期進(jìn)料靴黏合度依然牢固。因此我們將進(jìn)料靴改為一體式。采用耐磨性能好，耐腐蝕性強(qiáng)的陶瓷材料，和技術(shù)部門配合將進(jìn)料靴進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，將內(nèi)外圓連成一體。一體式的進(jìn)料靴采用整體做模，一次加壓成型，采用外圈與內(nèi)圓一體化的加工方式，消除了分體式進(jìn)料靴易脫落的弊端，因進(jìn)料靴脫落而造成的停機(jī)次數(shù)大大減少，提升了生產(chǎn)效率。

4.1.2 改進(jìn)濾布的材質(zhì)

根據(jù)濾布材質(zhì)不符合現(xiàn)場(chǎng)使用的要求，提出了改進(jìn)濾布材質(zhì)的對(duì)策。和上機(jī)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，在保證水分值的情況下，采用了斷裂伸長(zhǎng)率與回復(fù)性能更好的丙綸濾布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證，由于斷裂伸長(zhǎng)率和恢復(fù)性能都有所提高，因此濾布的變形損壞現(xiàn)象得到了改善，濾布的使用壽命大大提高。

針對(duì)濾布材質(zhì)不符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求（如圖2），小組通過(guò)與濾布廠家溝通與查閱資料，對(duì)以下三種濾布材質(zhì)在相同的工況下通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)（每種材質(zhì)的濾布分別使用10片，同時(shí)上機(jī)使用一周，分析實(shí)際變形情況。在試驗(yàn)第3天由于維綸材質(zhì)濾布過(guò)濾水分值不達(dá)標(biāo)，不繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)），進(jìn)行對(duì)策評(píng)價(jià)選擇（如表2）。

圖2 濾布材質(zhì)

表2 布材質(zhì)不符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求對(duì)策評(píng)價(jià)選擇表

4.2 改進(jìn)策略結(jié)果分析

經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改造和濾布的選擇材質(zhì)后每月更換的濾布片數(shù)由96片/月下降到78片/月。經(jīng)濟(jì)效益大大提升，每年大約可節(jié)約成本20.52萬(wàn)元。不僅提升了濾布的使用壽命還提升了礦業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還帶來(lái)了一定的社會(huì)效益。

（1）對(duì)策實(shí)施前，進(jìn)料靴投入成本：273元/片×26片×12月=8.52（萬(wàn)元）；濾布投入成本：716元/片×96片×12月=82.48（萬(wàn)元）。

（2）對(duì)策實(shí)施后，進(jìn)料靴單價(jià)略有提高：351元/件×6.3片×12月=2.65（萬(wàn)元）；濾布投入成本：721元/片×78.4片×12月=67.83（萬(wàn)元）；每年可節(jié)約成本：8.52+82.48-2.65-67.83=20.52（萬(wàn)元）。

此外，進(jìn)料靴結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及濾布的材料更換，減少了奧圖泰壓濾機(jī)，濾布更換次數(shù)及壓濾機(jī)的停機(jī)時(shí)間，確保了壓濾機(jī)的正常運(yùn)行，為精尾綜合廠完成精銅礦過(guò)濾任務(wù)提供了重要保障。在實(shí)現(xiàn)了濾布國(guó)產(chǎn)化和進(jìn)料靴備件國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)的同時(shí)也大幅度減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.3 改善濾布的清洗與管理

濾布進(jìn)料靴的設(shè)計(jì)安裝解決了濾布使用周期短、生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，但在日常維護(hù)工作中，客觀因素也要做到：

（1）濾布不宜掛得過(guò)松或過(guò)緊，過(guò)松容易積塵、過(guò)緊容易拉壞。

（2）濾餅適宜厚度時(shí)，停止卸餅后再進(jìn)行工作。這樣可延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。

（3）卸濾餅時(shí)，卸餅工具應(yīng)與濾布盡量保持平行，以防損壞濾布[5,6]。

（4）濾餅粘附在濾布上的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起濾布的變形或下垂。

（5）確保每個(gè)周期都要通過(guò)高壓水噴嘴的沖洗，去除任何滲入濾布的固體顆粒，保持良好的滲透性，確保每個(gè)濾腔內(nèi)的過(guò)濾阻力一致，保證設(shè)備持續(xù)運(yùn)行的效率來(lái)延長(zhǎng)濾布的使用壽命，提升生產(chǎn)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

濾布在壓濾機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，基于奧圖泰壓濾機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中濾布使用周期短的問(wèn)題，本文進(jìn)行了分析討論，進(jìn)行了進(jìn)料靴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及濾布材質(zhì)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了壓濾機(jī)的低本、高效生產(chǎn)，對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義！