新型帶式真空過濾機在某磷尾礦濃度提升中的應用

李 松

（甕福（集團）有限責任公司）

磷尾礦脫水是干堆前的重要工藝環節［1-2］，尾礦含水率決定倒運、推排環節的可行度。尾礦含水率高，倒運、推排難度大；含水率低，脫水成本高。因此，尋求一種滿足干堆尾礦規模化的推排、倒運要求并且成本低廉的脫水方式成為推動磷尾礦綜合利用的關鍵因素［3-5］。為深入了解和掌握新型帶式真空過濾機各項指標及設備長周期穩定運行的可靠性，通過試驗進行了探索，找出運行過程中存在的問題，以便于后期優化改造，并全面了解產品干度、產能、成本等技術經濟指標，為后期尾礦干堆提供數據支撐；同時，通過對壓濾尾礦物料的轉運、推排、堆放，初步了解物料可轉運、可推排性。

1 試驗方案

1.1 試驗步驟

新型帶式真空過濾機安裝于充填站尾礦儲槽旁廠房內，尾礦儲槽內質量濃度61%左右的尾礦漿自流輸送進入過濾機布料槽，經帶式真空過濾機脫水后形成一定含水率的干尾礦濾餅，濾餅自然散落至臨時堆場，使用3 m3斗容裝載機轉運至充填站細砂制備堆場堆放。濾液經積水井收集后，經管道自流輸送至充填系統沉淀池。

1.2 試驗內容

對新型帶式真空過濾機產能、脫水尾礦干度、直接成本、電耗、運行率、設備長周期穩定運行可靠性等指標進行收集，對設備運行中存在的問題進行整改完善并強化設備維護保養，最終對收集的指標進行分析、總結，為大規模工業試驗提供基礎數據支撐。

2 試驗指標分析

2.1 產能指標

2.1.1 產能測算

產能測算依據下式

式中，L1為尾礦餅在設備上每小時移動的距離，L1取336 m；B為尾礦餅在設備上的寬度，B取1.5 m；L2為尾礦餅在設備上的厚度，mm；ρ為尾礦濾餅84%干度的密度，ρ取2.15 t/m3。

2019 年9 月17—27 日，設備經過11 d 相對連續運行，累計運行188 h，生產含水率13.1%～17.1%的干尾礦總計1 977.89 t，設備最大產能13 t/h（濾餅厚度12 mm），最小產能為6.4 t/h（濾餅厚度6 mm），平均產能為10.52 t/h。

2.1.2 產能分析

（1）干尾礦產能影響因素。一是尾礦泡沫影響，由于其泡沫難以溶解（圖1），影響濾餅厚度（圖2）；正常情況下，理論測算的平均產能應在11.39 t/h，在下步尾礦干堆生產過程中，需不斷檢驗其實際產能。二是尾礦漿由NT5 罐自流到皮帶真空過濾機，尾礦漿流量隨液位的下降而降低，設備的產能隨之下降；后期選用適合的砂漿泵控制流量，把產量穩定在控制范圍內。

（2）產能波動較大。從9 月17—22 日平均產能9.79 t/h 與9 月23—26 日平均產能11.39 t/h 相比，提升了1.6 t/h，新型帶式真空過濾機產能走勢見圖3。

（3）設備產能與濾餅厚度有關，厚度越大，其產能越高。

2.2 干度指標

2.2.1 干度測算依據

取樣后采用電子稱稱重，采用加熱方式使其水分蒸發，稱重前后質量比值為干度。

2.2.2 干度分析

從2019 年9 月17 日—27 日設備運行過程中，工作人員基本保持2 h/次的頻次對濾餅含水率進行檢測，累計取樣93 次，平均干度為84.92%，檢測的干尾礦含水率為13.1%～17.1%（圖4）。

由圖4可見：①干尾礦含水率的高低主要與濾餅厚薄有關，濾餅越厚，含水率越高，濾餅越薄，含水率越低；②干尾礦含水率的穩定性主要受尾礦漿給料穩定性影響，尾礦漿給料流量穩定，干尾礦含水率則穩定。試驗期間，過濾機尾礦漿給料采取從尾礦儲槽底部經管道自流輸送的方式給料，尾礦儲槽液面高度是變化量，造成了自流流量的不穩定，很難通過人為控制閥門開度保持穩定給料，后續可通過使用變頻電機給料泵的方式解決該問題；③根據數據，濾餅厚度的變化與干度波動不太，后期試驗中，需不斷增加濾餅厚度，來監測尾礦干度，同時也能在滿足下游需求的前提下，最大限度地發揮該設備的產能。

2.3 設備運行穩定性分析

從9月17—27日，設備連續運行188 h，運行率達80.51%，共生產尾礦1 977.89 t，尾礦平均每時生產10.52 t；設備最大產能13 t/h（尾礦餅的厚度12 mm），最小產能6.4 t/h（尾礦餅的厚度6 mm）。

設備運行期間，開停次數29 次，非正常停機12次，其中因為充填站沖洗管道、修理水泵、清理沉渣池達9次，電機線路發熱、聯軸器緩沖墊更換、剛性聯軸器設備維護3 次，其他17 次屬正常停機。其具體影響設備連續性運行的原因：①由于設備連續性運轉50 h 后，梅花聯軸器緩沖墊出現嚴重磨損（圖5），為防止后續維修頻繁，更改為剛性聯軸器（圖6）；②開機運行8 h，停機1 h 交接班，檢查設備各項部件。從總體試驗結果來看，設備故障停機時間9.3 h，設備完好率97.41%，設備運行率80.51%，設備故障率低，可保持連續生產。

2.4 電耗指標

（1）該套設備總裝機功率為87.5 kW，其中水環式真空泵75 kW，驅動滾筒減速機5.5 kW，反洗泵4 kW，空壓機3 kW。

（2）通過電能計量表讀數得出，平均電耗63.7 kW/h，折合成6.06 kW（/h·t），按0.5 元（/kW/h）測算，電費3.05 元/t。

2.5 設備運行維護保養

（1）設備運行維護情況。運行期間除更換驅動滾筒減速機與電機聯軸器彈性塊外，未產生其他維修費用。

（2）運行維護保養分析。根據類似設備使用情況，該設備主要易損件為濾網，更換周期約3 月/次，濾網單價19 000 元/張，真空泵、控制系統等設備設施維護費用按27 240 元/a 計，則設備維護費用103 240元/a。按照330 d/a 計，則單日設備維護費用312.85元，運行11 d，生產尾礦總計1 977.89 t，折合噸礦過濾干尾礦設備維護保養費用為1.74 元/t。

3 試驗總結

3.1 設備長周期穩定運行

通過連續試驗，從設備完好率97.41%、設備運行率80.51%來看，設備故障率低，可保持連續生產。同時設備具備如下優勢：①設備體積小，方便移動，基礎建設少；②設備反沖洗效果好，濾布不易堵塞，使用壽命長，不使用添加劑（草酸、硝酸）就能進行網帶沖洗，成本低且環保；③設備維修維護方便，如更換濾布，2 人1 h 就能更換完成，成本低且工作效率高；④能連續完成均勻布料、濾餅吸干、卸料、濾布再生循環過程，均勻出料的同時，濾餅松散不會板結；⑤反沖洗水和各段濾餅濾液能夠分段收集，污水能更好地回收處理；⑥整體構造模塊化規劃，可靈活拼裝，便于運送和安裝。

3.2 直接成本分析

根據試驗情況，直接成本分析結果見表1。

4 結語

某磷尾礦應用新型帶式真空過濾機試驗表明，設備故障率低，連續性、穩定性較好，便捷靈活，操作簡單，投資成本低。新型帶式真空過濾機能有效運用于磷尾礦的濃度提升，為實現露天干堆創造條件，降低現階段尾礦庫庫存壓力和堆存成本，延長礦山服務年限。后續將進一步研究細粒級物料及濃度對產品水分及產量的影響，研究實現低成本磷尾礦干堆轉運及推排的最佳含水率，為礦山可持續發展保駕護航。