CRIMM矿用高效全自动压滤机研制与应用.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 C R IM M 矿用高效全自动压滤机研制与应用① 马崇振，刘洋，钟文利，柳衡琪 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要根据目前世界上贫、细、杂、难选矿产资源的开发与利用现状，针对微细粒矿产品 精矿和尾矿 固液分离脱水问题，介绍一 种新型C R I M M 矿用高效全自动压滤机。 关键词微细粒级矿；过滤；压滤机；矿山；应用 ’ 中图分类号T D 4 6 2文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 3 3 1 0 4 近些年随着国内外各种贫细杂矿产资源开发加 大，选矿工业生产中的微细粒矿产品 精矿和尾矿 过 滤脱水问题日显突出。典型的实例有①黑色金属资 源。澳大利亚S I N O 铁矿 磁铁矿 ，铁精矿产品的粒 度为一0 ．0 4 5m m 粒级占9 5 ％；加拿大R o c h eB a y 铁矿 磁铁矿 ，铁精矿粒度为一0 ．0 3 8m m 粒级占9 6 ％～ 9 7 ％；陕西太钢袁家村铁矿，矿产品粒度一0 ．0 3 8m m 粒级占9 5 ％；湖南祁东铁矿和洞口铁矿 磁铁矿和赤 铁矿混合型 ，铁精矿产品粒度一0 ．0 3 8m m 粒级占 9 8 ％。②有色金属资源。江西德兴铜矿，铜钼产品粒 度一0 ．0 3 8m m 粒级占9 5 ％；广东凡口铅锌矿，产品粒 度一0 ．0 4 0m m 粒级占9 5 ％；金堆城钼矿的矿产品粒 度一0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ％。此外，在铝金属原料加 工行业，生产lt 氧化铝就会产生干状赤泥0 。7 2 ～ 1 ．7 6t ，一个氧化铝厂每年要排出几十到数百万吨的 干状赤泥。因此，上述这类微细粒级矿产品或废料都 存在一个急需解决的固一液分离问题。目前我国冶金 矿山开发力度加大，开展微细粒、高粘度物料的固一液 分离技术与装备的研究，有利于环保与和谐社会发展， 也是当前的社会需求的紧迫任务。 1 国内金属矿山选厂产品脱水技术与 装备现状 国内黑色金属矿山选厂、有色金属矿选厂和贵金 属矿选厂常用的产品脱水技术与装备见表1 ～3 。 从表1 ～3 这三类金属矿山选厂使用过滤脱水技 术与装备来看，对于粒度较粗的矿产品来说，采用传统 的过滤机 如内滤式过滤机、盘式过滤机，永磁筒式过 滤机和陶瓷过滤机 进行过滤，就可以获得合格的滤 饼水分，工艺流程也相对简单；但当矿石嵌布粒度较细 时，采用传统的过滤机，效果很差。从表3 中可以看 出，对于贵金属矿山来说，由于其加工工艺的特殊性， 采用传统的过滤机很难获得较低的滤饼水分，很多贵 金属矿山企业，过滤设备均改用成新型的压滤机，效果 明显好转。矿产品固．液分离的目的是脱水，按照固． 液分离原理，金属矿选厂所采用的过滤脱水设备简单 归类如下。 1 ．1 真空过滤脱水技术与装备 真空过滤技术是依靠真空抽吸的作用原理来实现 的。工业型真空过滤装备主要有两大类型①真空过 滤机。该设备的真空抽吸力最大为O ．7k s ／c m 2 。它的 优点是对粗粒级 7 4 斗m 以上 矿产品的过滤效率 高，能连续运转，操作方便。其缺点是对过滤物料浓 度要求高，抽吸力有限，对于细粒级难过滤物料含水分 高，过滤效率低。②真空陶瓷过滤机。真空陶瓷过滤 机是近年来真空过滤机的一种创新，它利用陶瓷毛细 孔原理，过滤成簿滤饼，使真空抽吸力最大增加到近1 k g ／c m 2 ，而且陶瓷滤片上不需滤布，在一定的粒级范围 的物料过滤水分比传统真空过滤机低。该设备最早由 钒口铅锌矿从国外引进，现国内已仿制生产。但其缺 点是操作比传统真空过滤机复杂，陶瓷滤片易碎，毛 细孔易堵塞，用超声波和酸洗清理非常复杂，所以对太 细的和粘性大的物料不能使用，运转成本高。 1 ．2 压滤脱水过滤技术与装备 压滤脱水过滤技术与装备是用泵或机械挤压产生 的压力作为固液分离的，动力压强可达到1 ～1 0 k g ／c m 2 ，远远大于真空产生的压力差，压滤机滤饼水分 比真空过滤机低3 0 ％左右。压滤机还有以下优点单 位过滤面积占地少、对物料的适用性强 对物料浓度 变化大小都适用 、滤液清、固相回收率高。其缺点 是间歇式工作，工艺操作难度加大。 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 1 作者简介马崇振 1 9 8 3 一 ，男，山东菏泽人，硕士，工程师，主要从事矿物加工工艺及设备的研发工作。 万方数据 3 3 2 矿冶工程 第3 2 卷 揪秒柏坊蠹纂嚣寥岛蠕善鬈一滤机⋯z s ％重蒡雾篱蓍懋搿未翁 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 马崇振等C R I M M 矿用高效全自动压滤机研制与应用 1 ．3 国内压滤脱水过滤技术与装备研究 国内压滤脱水过滤技术与装备研制从2 0 世纪8 0 年代开始，相关研究与设计单位及有关企业投入了大 量的人力和物力进行开发研究，目前国内生产的逐块 来回拉开滤板的压滤机的最大面积可达10 5 0m 2 ，与 国外接近。 我国的压滤机生产厂家众多，但大多以乡村民营 企业为主，生产的压滤机多为手动低挡次产品。近十 年来，国内规模型的压滤机厂或公司，如山东的景津压 滤机、中大贝莱特压滤机，河北的海江压滤机，杭州的 兴源压滤机、建华压滤机，这些公司在压滤机大型化和 自动化方面，作了不少工作，但与国外水平仍有不少差 距，且这些厂家生产的压滤设备主要用于化工、煤炭、 食品加工等行业的固液分离，很难适应矿物加工过程 中微细粒矿物产品的固液分离。 1 ．4 国外压滤机概况 自从日本的栗田机械制作所率先于1 9 5 8 年推出 R F 型全自动压滤机以来，其他国家及公司也相继研制 了自己的产品，如德国的K F P 型、英国的S U F 型、美国 的E I M C O 型、瑞典 美卓矿机 的V P A 型、芬兰 奥图 泰 L a r o x 产品系列的P F 与C F 型、西班牙康明克斯公 司的A P N 型系列等。各国研制的方向是朝大型化与 自动化发展，如逐块来回拉开滤板卸料的自动压滤机， 国外多家公司己制造出过滤面积在10 0 01 1 1 2 以上的， 但该机拉板时间长，效率低，只适合于个别特殊用户。 而大量的压滤机向高效化发展，也就是1 3 次连续拉 开全部滤板，该类型压滤机的过滤面积大多在1 2 0 m 2 ，近年来瑞典美卓矿机推出的矿用压滤机V P A 型系 列，为一次性连续拉开全部滤板卸料。澳大利亚S I N O 铁矿选厂拟定选用这种先进的矿用压滤机。 2 矿山过滤脱水设备存在的问题 对于嵌布粒度较粗、粘性不大的物料，采用传统的 过滤机就可以获得合格的滤饼水分，工艺流程也很简 单。但是，随着我国贫细杂矿产资源开发力度加大，工 业生产中的微细粒固液废物也逐年倍增。对于微细粒 物料，传统的过滤设备很难获得合格的滤饼。矿山过 滤脱水中存在的问题有如下几类。 2 ．1 微细粒嵌布的矿物脱水难 对于这类矿石，采用传统过滤机很难获得合格的 水分，采用陶瓷过滤机进行过滤，虽然滤饼水分可以降 低一些，但每天都需要使用草酸和硝酸进行洗涤，对水 质造成污染。因此，处理这类矿石，应该采用专门的过 滤设备进行脱水，比如市场上的高效压滤机。 2 ．2 粗细分布不均物料脱水难 在矿山企业中，有些受生产条件的限制，精矿和尾 矿的粒度分布不均，一部分粒度很粗，另一部分粒度很 细，对于这种情况的物料，采用传统过滤设备进行过 滤，滤饼水分较高，滤液比较浑浊；如果使用压滤机，粗 颗粒容易沉槽，影响过滤效果。因此，如果仅仅采用一 种过滤设备很难获得理想的指标。 2 ．3 部分压滤机过滤效率低及设备费用高 国内有一些压滤机生产厂家，他们主要是针对化 工、造纸、食品、污水处理及环保行业而开发压滤机，这 类压滤机通常是多次拉板，过滤周期很长，有的过滤周 期高达1 个小时，从而造成过滤效率很低，处理能力相 对较小，在矿山行业推广的效果不好；国外生产的压滤 设备，费用比较高，是国内压滤设备的好几倍，前期投资 比较大，性价比不高，在国内矿山行业推广效果也不好。 3 C R I M M 矿用高效机械式全自动压滤机 针对金属矿山选厂微细粒级矿产品脱水中存在的 问题，长沙矿冶研究院于1 9 8 4 年成立了压滤技术与装 备研究项目部，由资深专家教授组团对该项目进行坚 持不懈的研发工作，先后开发研制了带式压滤机、气压 式连续压滤机、厢式压滤机等试验室型样机，并在此基 础上研制出1 5m 2 工业样机，并获得多项国家专利 Z L 9 2 2 1 2 8 0 7 ．3 、Z L 9 4 2 3 7 4 0 5 ．3 、Z L 2 0 0 6 2 0 0 5 2 7 8 0 ．3 ， 该机1 9 9 8 年鉴定为“国际先进水平”，1 9 9 9 年获国家 冶金局重大科技进步三等奖。该机用于长沙市麓谷工 业园金瑞科技股份公司排放的工业废水 悬浮物和沉 积物 的固液分离，工业应用结果表明对于含有I ％ ～3 ％经过物理化学处理的废水 微细粒级固体物 一2 0p m 粒级占9 0 ％，一1 0 斗m 粒级占5 0 ％ ，可获得 滤饼水分3 0 ％以下，滤液达标排放。 C R I M M 高效全自动压滤机主要技术特点 1 专利机械压紧装置 见图1 。采用先进的平 面四边形杠杠原理，结构简单，运行可靠，节能幅度大。 该机将传统的丝杆螺纹直接承受工作压力，改变为丝 杆螺纹间接承受工作压力，使之传动功率 能耗 减低 7 0 ％以上。 2 专利密封装置。该机将传统的滤板间的平面 密封设计由线密封过度到面密封，提高了密封压力，延 长了滤板及滤布的使用周期。 3 滤板采用超高分子聚乙烯，抗压强度高、耐冲 击、耐腐蚀、质量轻。 4 可增设隔膜压榨、吹气风干功能，使滤饼水分 进一步降低。 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 图lC R I M M X J X 高效全自动压滤机主体结构示意 5 一次快速拉开全部滤板，做到整体卸料，真正 高效。 C R I M M - X J X 高效全自动压滤机应用现场见图2 。 图2C R I M M - X J X 高效全自动压滤机应用现场 目前长沙矿冶研究院研制的机械式自动压滤机过 滤面积达8 0m 2 ，液压高效压滤机过滤面积达1 5 0m 2 ， 以下列出我院研制Ⅺz 高效自动压滤机部分工业实 例与应用效果 表4 。 4 结语 1 随着粘、细粒悬浮液固液分离量的增加，选矿 废水净化、固体物料的综合回收利用以及对选矿环境 表4C R I M M - X J Z 型高效全自动压滤机工业应用案例 使用单位物料性质滤饼水分／％备注 保护的要求越来越严格，压滤设备的研制及发展变得 日益重要。 2 纵观国内金属矿山选厂产品脱水技术与装备 现状不难看出，对于粒度较粗的矿产品来说，采用传统 的过滤机进行过滤，就可以获得合格的滤饼水分，工艺 流程也相对简单；但当矿石嵌布粒度较细时，采用传统 的过滤机，效果很差。 3 随着选矿的物料粒度越来越细，选矿产品的过 滤脱水也日益困难，矿山过滤脱水中存在的问题有如 下几类微细粒嵌布矿物难脱水，粗细分布不均物料难 脱水和部分压滤机过滤效率低及设备费用高，真正解 决这些问题需要先进的过滤设备及工艺的有机结合方 能实现。 4 C R I M M - X J X 高效全自动压滤机，是一种专门 适合各类技术矿山选厂用的矿用脱水过滤装备。而市 场上其他压滤机大多数是为了处理其他物料 大部分 为有机物 研制的，后经过改进再用于矿物产品脱 水的。 5 C R I M M 高效全自动压滤机分为机械式和液压 式锁紧构造，密封装置特独、滤板采用超高分子聚乙烯 材料、设备工作过程除恒压给料常规脱水过滤和一次 快速拉开全部滤板卸饼外，还可增设有隔膜压榨、吹气 风干强化功能，从而真正实现高效与节能的目的。在 矿山企业使用效果良好，不失为微细粒级矿产品脱水 的良好选择。 万方数据