峨口铁矿铁精矿压滤性能研究.pdf

S e rie s No． 37 8 De c e mbe r 2 00 7 金 氍 矽 山 METAL MI NE 总 第3 7 8 期 2 0 0 7 年第 1 2 期 峨 口铁矿铁精矿 压滤性能研 究 王辉锋 贺俊鹿 朱克松 1 ． 北京中水长固液分离技术有限公司； 2 ． 太原钢铁 集团 有限公司矿业公 司峨 口铁矿 摘要针对太钢集团峨口铁矿选厂使用圆盘真空压滤机处理铁精矿存在的滤饼水分过高的问题 ， 采用 K M 9 ／ 1 0 0 0型快速压滤机进行了实验率压滤试验。结果表明， 在滤腔深度为4 0 m m， 人料压力为0 ． 8 MP a ， 压榨、 吹 饼压力均为0 ． 5 MP a ， 压榨、 吹饼同时进行的隔膜压滤方式下， 可使滤饼水分降到 8 ％以下。按相同压滤方案在峨 口铁矿选厂进行现场试验， 获得了滤饼平均水分为7 ． 3 ％， 单位处理量为4 0 8 k g ／ m h 的试验指标， 验证了采用 K M型快速压滤机处理峨口铁矿铁精矿的可行性。 关键词铁精矿K M型快速压滤机 隔膜压滤 压榨吹饼 Re s e a r c h o n Pr e s s Fi l t r a t i o n Pe r f o r man c e o f Eko u I r o n Co nc e nt r a t o r Wa n g Hu i f e n g ’ He J u n l u Z h u K e s o n g 1 ．B e r i n g Z h o n g s h u i c h a n g S o l i d L i q u i d S e p a r a t i o n T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ； 2 ．E k o u I r o n Mi n e ， Mi n i n g C o m p a n y o fT a iy u a n I r o nS t e e l G r o u p Ab s t r a c t I n v i e w o f t o o h i g h mo i s t u r e o f i r o n c o n c e n t r a t e c a k e o f d i s k v a c u u m fi l t e r p r e s s i n E k o u I r o n C o n c e n t r a t o r ， Ta i S t e e l Gr o u p，l a b o r a t o r y pr e s s fil t r a t i o n t e s t wa s ma de u s i n g KM9 ／1 0 0 0 r a pi d fi l t e r p r e s s ．Th e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e c a k e mo i s t u r e w a s r e d u c e d t o b e l o w 8 ％ a t a fi l t e r c h a mb e r d e p t h o f 4 0 mm．f e e d i n g p r e s s u r e o f 0 ． 8 MP a ．s i mu l t a n e o u s c a k e pr e s s i n g a n d b l o wi ng at 0． 5 MP a u nd e r d i a g r a m p r e s s fi l t r a t i o n mo d e Th e s i t e t e s t o n t he s a me p r e s s fil t r a t i o n s c h e me w a s c a r r i e d o u t i n E o k o u I r o n C o n c e n t r a t o r ．a n a v e r a g e c a k e mo i s t u r e o f 7 ． 3 ％ w a s o b t a i n e d a t a u n i t t h r o u g h p u t o f 4 0 8 k g ／ m h ，v a l i d a t i n g t h e f e a s i b i l i t y o f u s i n g K M r a p i d fi l t e r p r e s s t o t r e a t E k o u i r o n c o n c e n t r a t e ． Ke y wo r d s I r o n c o n c e n t r a t e，KM r a p i d f i l t e r p r e s s ，Di a g r a m p r e s s fi l t r a t i o n，C o mp r e s s i o n，C a k e b l o w i n g 太原钢铁 集 团 峨 F 1 铁矿是一座 年产铁精矿 1 4 2万 t 的大型铁矿 ， 矿石 中有用矿物主要是磁铁 矿， 采用磁选工艺进行选别 。选厂铁精矿压滤工 段采用 7台圆盘真空过滤机 单 台过滤面积 7 2 m ， 运行方式为5 开2 备 进行脱水过滤， 但滤饼水分较 高， 一般达到 1 0 ． 5 ％ ， 因此过滤后的滤饼需再通过 1 台转窑进行 2次干燥脱水 ， 既大大增加 了投资成本 及运行费用， 又不利于企业的增产扩能。针对这种 状况， 北京 中水长固液分离技术有限公司与峨 口铁 矿合作 ， 采用 K M型快速压滤机对该矿铁精矿进行 了压滤试验。 1 峨口铁矿铁精矿特征 表 1是峨 口铁 矿铁精矿的筛析结果 。可以看 出， 该物料 一0 ． 0 4 5 m m 的极细颗粒 占了 8 0 ． 6 7 ％， 这对于压滤机来说是一个较难解决的问题 ， 主要体 现在滤布的选择上 滤布透气率过大则穿滤时间很 长 ， 会造成铁精矿损失 ； 滤布透气率过低则会造成压 ． 1 n4 ． 滤时间延长， 降低处理量， 且会在一定程度上堵塞滤 布 ； 此外还要考虑滤布的耐磨性能。 表 1 铁精矿筛析结果 2 KM 型快速压滤机工作过程 】 K M型快速压滤机可采取全厢式滤板和厢式滤 板与隔膜滤板间隔排列 2种滤板形式 ， 分别形成厢 式压滤方式和隔膜压滤方式。K M型快速压滤机的 工作过程如下 王辉锋 1 9 7 8 一 ， 男 ， 北京中水长 固液分离技 术有 限公 司应用 工艺 部 ， 经理 ， 1 0 0 0 8 5北京市海淀区学清路 l 1 号。 维普资讯 王辉锋等 峨 口铁矿铁精矿压滤性能研究 2 0 0 7年第 1 2期 1 入料压滤阶段 。用渣浆泵将料浆送入 由滤 板组成的各个密封滤腔内， 利用泵压提供 的压滤动 力使滤液通过压滤介质排出， 完成液固分离 ， 直至物 料充满滤腔。 2 压榨脱水 阶段。在 隔膜 压滤方式下 ， 入料 压滤阶段结束后， 采用压缩气体或高压水推动隔膜 板的隔膜鼓起 ， 对滤饼产生二维方 向的压缩 ， 破坏颗 粒间形成的“ 拱桥” 结构 ， 使滤饼进一步压密 ， 将残 留在颗粒间隙中的滤液挤出。 3 穿流吹饼阶段。在厢式压滤方式的入料 压 滤阶段之后或隔膜压滤方式的压榨脱水 阶段 之后 或同时 ， 压缩空气进 入滤腔 中吹透滤饼 ， 置换 出 滤饼中的 自由间隙水和毛细水 ， 使滤饼进一步脱水。 4 反吹阶段。穿 流吹风 阶段 结束后 ， 压缩 空 气进入入料管道进行反吹 ， 使 中心孑 L 残余 的高水分 浆料返回搅拌桶 。 5 分组拉开 阶段。反 吹阶段 结束后 ， 将滤板 快速分组拉开 ， 卸料结束后 自动将滤板快速合拢 ， 完 成 1 个工作循环 ， 进入下一工作循环。 3 实验室压滤试验 3 ． 1 试验条件 本试验是在北京中水长固液分离技术有限公司 实验室完成的。试验用压滤机为 K M 9 ／ 1 0 0 0型快速 压滤机。试验工艺参数见表 2 。 表 2 实验室试验工艺参数 压滤面积滤腔深度 压 力／ MP a ／ m ／ m m 人料 压榨 吹饼 人料浓度 ／ ％ 3 3 0， 4 0， 4 5 0． 8， 1 ． 0 0 ． 5， 1 ． 0 0． 5， 1 ． 0 6 0 3 ． 2 厢式压滤试验 采用厢式压滤方式， 滤腔深度为 4 0 mm， 分别在 入料压力 、 吹饼压 力均 为 1 ． 0 MP a和 入料压力 为 0 ． 8 M P a 、 吹饼压力为 0 ． 5 MP a条件下进行 压滤试 验。试验过程中， 入料压滤阶段 的压滤速度一直很 快； 随着滤饼的形成， 压滤速度急剧下降 ， 入料压力 突然上升， 此时停止入料 ， 进入吹饼脱水 阶段； 吹饼 脱水阶段初期脱水速度较快 ， 但 1 rai n后水分吹出 量即明显减少 ， 在几乎吹不出水时停止吹饼 ， 结束试 验 。 厢式压滤过程中滤饼含水率与时间的关系曲线 如图 1所示。 从图 1 可以看出， 入料压力为 0 ． 8 MP a和 1 ． 0 M P a时， 压滤效果基本相同 ； 吹饼压力为 0 ． 5 MP a时 滤饼水分比吹饼压力为 1 ． 0 M P a时略低 ， 这可能是 因为吹饼压力过高造成 瞬间将滤饼 吹裂 ， 气流短路 而影响 了吹饼脱水效果； 滤饼最终平均水分为 8 ． 8 ％， 达不到滤饼水分 8 ％的用户要求。 图 1厢 式 压 滤试 验结 果 _一1 ． 0 M t a人料 ， 1 ． 0 MP a吹饼； ▲一 0 ． 8 M P a人料 ， 0 ． 5 MP a吹饼 图 1 结果表明， 对于峨 口铁矿铁精矿 ， 厢式压滤 方式很难达到滤饼水分 8 ％的要求 ； 入料压力对该 铁精矿的压滤效果影 响甚小 ， 小压力的吹饼效果较 大压力好。 3 ． 3 隔膜压滤试验 3 ． 3 ． 1 压榨压力及压榨 、 吹饼方式对压滤效果的影 响 在入料压力为 0 ． 8 M P a 、 吹饼压力为 0 ． 5 M P a 的固定条件下 ， 采用 0 ． 5 MP a和 1 ． 0 M P a的不 同压 榨压力进行隔膜压滤试验 ， 并 比较压榨 、 吹饼分段进 行和同时进行 压榨压力 0 ． 5 M P a 的压滤效果。各 试验入料压滤阶段结束后滤饼含水率与时间的关系 曲线见图2 。 图 2 压榨压 力及压榨 、 吹饼方式对压滤效果的影响 _一分段压榨吹饼 ， 1 ． 0 MP a压榨； ▲一分段 压榨吹饼 ， 0 ． 5 MP a压榨； ◆一同时压榨吹饼 ， 0 ． 5 MP a压榨 从图 2可以看 出， 隔膜压滤可以使滤饼的水分 降低到 8 ％以下， 但改变压榨压力对压滤效果没有 影响， 也就是说通过提高压榨压力不能进一步降低 滤饼水分 ； 压榨和吹饼同时进行既能够将滤饼水分 降低至 8 ％以下， 又节约 了 1 ra i n吹饼时问， 是一种 ． 1 05 ． 维普资讯 总第3 7 8期 金 弱 砖 2 0 0 7年第 1 2期 很好的压滤方案。 3 ． 3 ． 2 滤腔深度对压滤效果的影响 在滤板数量和尺寸不变的情况下 ， 增加滤腔深 度可以提高单循环的处理量； 但滤腔过深会使滤饼 过厚， 压滤阻力过大 ， 压滤时间过长 ， 从而导致单位 时间处理量下降。因此 ， 滤腔深度应适 中， 以保证能 获得较大的单位时间处理量。 为确定针对本试验物料 的合适滤腔深度 ， 在入 料压力 、 压榨压力 、 吹饼压 力分别为 0 ． 8 、 0 ． 5 、 0 ． 5 MP a ， 压榨 、 吹饼 同时进 行 的固定 条件下 ， 采 用 3 0 m m、 4 0 m m和4 5 m m 3种不同的滤腔深度进行了隔 膜压滤试验。试验结果见图3 。 图3 不同滤腔深度对压滤效果的影响 _一3 0 m m滤腔 ； ▲一 4 O m m滤腔 ； ◆一4 5 In to滤腔 从图 3可以看出， 滤腔深度越小 ， 使滤饼水分 8 ％所需时间越短 ， 3 0 m m深滤腔在 8 0 S时滤饼水 分达到 7 ． 2 4 ％ ， 4 0 m m深滤腔在 1 0 0 S 时滤饼水分 达到 7 ． 5 4 ％ ， 4 5 m m深滤腔在 1 5 0 S 时滤饼水分达 到 7 ． 6 9 ％。根据这一结果 ， 可算得 3 0 、 4 0和 4 5 m m 深滤腔使滤饼水分 8 ％时相应 的单位处理量依次 为 3 4 9 、 4 1 2 、 3 6 3 k g ／ m h 。由此可知， 4 0 mm是 针对峨口铁精矿的合适滤腔深度。 上述试验结果表明 ， 峨 口铁精矿宜采用滤腔深 度为 4 0 mm， 入料压力为 0 ． 8 M P a ， 压榨压力为 0 ． 5 M P a ， 吹饼压力为0 ． 5 M P a ， 压榨 、 吹饼同时进行 的隔 膜压滤方案。该方案可使滤饼水分达到 7 ． 5 4 ％ ， 单 位处理量达到 4 1 2 k g ／ m h 。 4 现场压滤试验 为了验证 实验 室试验所得结论 ， 用 K M 9 ／ 1 0 0 0 型快速压滤机在峨 口铁矿选厂过滤工段进行了现场 压滤试验， 压滤机滤板技术参数见表 3 。 表 3 现场压滤试验滤板技术参数 1 0 6 试验按实验室试验确定 的压滤方案进行 ， 即采 用隔膜压滤方式， 人料压力、 压榨压力、 吹饼压力分 别为 0 ． 8 、 0 ． 5 、 0 ． 5 MP a ， 压榨 、 吹饼同时进行。共进 行6次试验， 各次试验人料阶段 耗时 2 ra in 结束 后的滤饼含水率与时间关系曲线见图4 ， 6次试验人 料阶段结束后的平均滤饼含水率／ 出水量与时间关 系曲线见图5 。 H q -I l／ rai n 图 4 现场试验 中入料 阶段结束后的 滤饼含水率与时间关 系曲线 ▲一第 1次； △一第 2次 ； 一第 3次 ； _一 第4次； o一 第5次； ◆一 第 6 次 ∞ * 寻 j 图6 现场试验中入料阶段结束后的 平均滤饼含水率／ 出水量与时间关系曲线 _一平均滤饼 含水率 ； 一平均出水量 现场试验表明 1 6次试验无一例外均为有效试验。滤饼最 终水分最高为 7 ． 6 ％， 最低 为 6 ． 0 ％， 平均为 6 ． 4 ％， 说明 K M系列快速压滤机完全可以达到峨 口铁矿对 铁精矿产品水分的要求 。 2 由图 6可知， 压榨 、 吹饼 2 m i n时， 平均滤饼 水分 已经降至 7 ． 3 ％ ， 说明压榨 、 吹饼 时间最短可以 为 2 m i n 。在此条 件下 ， 滤 饼 的平均 水分 可 达到 7 ． 3 ％， 单位处理量为 4 0 8 k g ／ m h 。 3 中水长公司与 L E N S E R公司合作开发的中 水长选矿专用滤板为取得良好 的试验结果发挥 了重 要作用。滤布的选型也非常合适 ， 尽管后 4次试验 中没有冲洗滤布， 但未影响试验结果， 且脱饼顺利 、 彻底 。 下转第 1 1 4页 维普资讯 总第 3 7 8期 金 砖 2 0 0 7年第 1 2期 2 ． 3 结果讨论 虽然建立事故演化动力学模型是我们研究的最 终 目标， 但是目前还有很 大困难。这是 因为对于事 故系统运动变化的状态变量和控制变量 、 各状态变 量之间以及它们与控制变量之间的定量关系还有许 多未知的内容； 另一方面 ， 各变量的现有数据 尚不能 满足综合研究的需要等等。在这种现实情况下， 我 们只有应用“ 黑箱” 方法， 忽略系统内部的组成、 结 构和联系， 从系统某些功能输 出去反演系统的动力 学特征 。实质上 ， 系统任何一种时间序列都是在特 定输入下经过系统 内部复杂转换的一种外在反映即 系统要素活动关系的综合表现。矿山事故时间序列 就是系统内部致灾 因子 、 孕灾环境共同作用于承灾 体而形成的由自然、 经济和社会中所蕴含的多种因 素相互作用的结果， 其本身必然包含着安全系统演 化的某些信息。因此， 通过对单变量时序重构相空 间的混沌特征分析 ， 可以为非线性动力学系统构建 提供某些借鉴。通过一定的系统分析方法从时间序 列中提取系统演化特征指标即可揭示矿山系统动力 学行为与特征。研究工作为建立事故时间序列的定 量预测模型奠定了基础 ， 为系统建模变量参数 的合 理选取提供 了科学的依据； 如果能将其嵌入到安全 管理决策支持系统 中分形理论将具有更为广阔的应 用前景。 3结论 通过对我国矿山 2 0 0 0年 7月2 0 0 7年 8月以 月为时间单位的事故时序分形特征的分析， 可以得 出如下结论 1 我国矿山 2 0 0 0年 7月 0 0 7年 8月的事 故时间序列具有明显的分形特征， 其饱和关联维数 为 6 ． 3 9 0 ， 所对应的最小嵌入空间为 1 0 ， 说明该时间 序列所反映的动力系统的有效自由度数目为 1 0 个； 而要恰 当描述其变化特征 ， 进行动力系统建模 ， 至少 需要 6个状态变量。 2 我国矿山2 0 0 0年7月_ _ 2 0 0 7年 8 月的事 故时间序列的K o l m o g o r o v 熵近似为0 ． 0 5 8 6 ， 表明该 混沌动力系统的平均可预测时间尺度为 1 7月。 3 研究工作为建立事故时间序列的定量预测 模型奠定 了基础， 为系统建模变量参数的合理选取 提供了科学的依据； 如果能将其嵌入到安全管理决 策支持系统 中分形理论将具 有更 为广 阔的应用前 景 ， 也是下一步重要的研究方向。 参考文献 [ 1 ] 马建华 ， 管华． 系统科学及其在地理学 中的应用 [ M] ． 北京 科学出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 周寅康， 包浩生， 等． 淮河流域洪涝变化吸引子维数研究[ J ] ． 地理科学， 1 9 9 8 ， 1 8 4 3 6 2 ． 3 6 7 ． [ 3 ] 邵辉， 施志荣， 赵庆贤． 事故关联维数的分形特征分析[ J ] ． 系统工程理论 与实践 ， 2 0 0 6 ， 2 6 4 1 4 1 ． 1 4 4． [ 4 ] G r a s s b e n g e r P ， P r o c a c c i a I ．C h a r a c te ri z a t i o n o f s t r a n g e a t t r a c t o r s [ J ] ．P h y s R e v I e t t ， 1 9 8 3 ， 5 0 5 3 4 6 - 3 4 9 ． [ 5 ] G r a s s b e n g e r P ， P r o c a c c i a l 1 ．E s t i ma t i o n o f t h e K o l m o g o r o v e n t r o p y f r o m a c h a o t i c s i g n a l [ J ] ． P h y s i c a l R e v i e w A ， 1 9 8 3 2 8 2 5 9 1 2 5 9 3 ． [ 6 ] 王立平 ， 宋斌 ， 王 玲． 混沌时间序列 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