铜精矿过滤设备的应用进展

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2020-04-12  环球过滤分离技术网   filterelement8

　　铜是与人类生活息息相关的一种金属，也是发现最早的金属之一，大量使用在现代生活和工业生产中。随着社会的发展，对铜的需求量保持高速增长，铜选矿厂的数量也在不断增加。铜精矿过滤是铜选矿厂连续进行生产的重要环节，而现今铜选矿厂对铜精矿的过滤要求越来越高；因此，选用有效的过滤设备是铜精矿过滤的关键。过滤设备一般分为真空过滤机和压滤机 2 种类型，真空类型有水平带式、转鼓式和圆盘式过滤机等，压滤机有板框式、厢式、带式以及旋转式压滤机等。目前，在铜精矿过滤中应用较多的有陶瓷过滤机、快开压滤机、加压过滤机和高效压滤机。



1 陶瓷过滤机

　　陶瓷过滤机是一种高效节能型过滤设备，由芬兰奥托昆普公司在 20 世纪 80 年代中期研制而成。陶瓷过滤机主要由辊筒部分、主机传动部分、陶瓷板、分配头、搅拌系统、机架、槽体以及控制系统等组成，其结构如图 1 所示。陶瓷过滤机工作过程与传统的真空过滤机类似，最大区别是陶瓷过滤机没有滤布，而是采用微孔陶瓷片作为过滤介质，利用其透水不透气的毛细现象特性，使其真空度几乎不受损失。






　　陶瓷过滤机的工作区分为吸浆区、干燥区、卸料区和反冲洗区，如图 2 所示。过滤机开始工作时，滤板浸没在料浆槽中，在真空作用下，料浆槽中的悬浮物料吸附在滤板上，固体物料因不能通过陶瓷板而留在滤板上，滤液则通过滤板外排或循环利用；滤板离开料浆槽，进入干燥区，在真空作用下滤饼继续脱水；干燥后，滤饼在卸料区被刮刀刮下；卸料结束，滤板进入反冲洗区，由过滤后的水通过分配头进入滤板，对滤板反清洗，把堵塞在微孔上的颗粒冲洗下来，至此完成一个过滤操作循环。






　　2004 年，德兴铜矿选矿厂为了解决 40 m2  折带式过滤机进一步降低水分能力有限的问题，引进了 2 台 60 m2  陶瓷过滤机用于铜精矿的过滤。该选矿厂采用 2 段脱水，先由浓缩机进行 1 段脱水，然后由过滤设备进行 2 段脱水。对质量浓度为 61%～62%、细度 -0.038 mm 占 60% 的矿浆进行过滤，过滤后滤饼含水量为 12%～15%，平均处理能力为 270 kg/(m2·h)，运转率为 80.68%。实践表明：经陶瓷过滤机处理得到的铜精矿含水量明显低于折带式过滤机。

铜绿山矿是大冶有色有限公司下属的主要矿山，产品有铜精矿和铁精矿，铜精矿生产能力为 13 500 t/a，铁精矿生产能力为 30 万 t/a。2002 年，该选矿厂采用了 6 台 40 m2 外滤机用于铜精矿过滤，但生产效果不好，含水量高且处理能力低；后又引进了盘式真空过滤机，但效果依然不好。2006 年，该厂选用了 TT-45 型陶瓷过滤机用于铜精矿过滤，铜精矿含水量明显降低，滤饼含水量为 11%～13%，处理能力为 200～300 kg/(m2·h)，取得了较好的效果，满足了生产需求。



2 快开压滤机

　　快开压滤机是在普通压滤机基础上发展起来的一种压滤机。与普通压滤机相比，快开压滤机拉板为一拉多块形式，但压紧回程用时较长，传统的是一拉一块形式。康明克斯 APN 板框压滤机就是一种典型的快开压滤机。APN 板框式压滤机由隔膜泵、滤布、板框、吹风系统、控制系统和液压系统等组成。其工作过程是：液压杆逐渐伸出，滤板合拢，形成工作滤室；矿浆通过隔膜泵注入滤室，并在注满矿浆后继续施压，进一步使滤液通过滤布排出；隔膜泵停止进料，进行隔膜压榨，压榨结束后通入压缩空气，置换出滤饼内的残留水分，使滤饼含水量进一步降低；液压杆逐渐回缩，滤板拉开，滤饼卸落，一个工作循环结束。

　　江西铜业公司德兴铜矿使用陶瓷过滤机和折带式过滤机进行铜精矿过滤，但其滤饼含水量偏高，产能波动较大。2009 年，该公司引进了康明克斯 APN 板框式压滤机用于铜精矿过滤。该选矿厂采用 231 m2 的 APNSL40 型压滤机，对 -400 目含量 60%、质量浓度为 60%～65% 的铜精矿进行过滤，处理能力为 200～300 kg/(m2·h)，过滤后滤饼含水量为 13%～14%。实践表明：经 APN 板框式压滤机处理得到的滤饼含水量更低，处理能力更大，但滤布损耗大，滤板易密封不严漏浆，易损件消耗大。



3 加压过滤机

　　加压过滤机是一种比较先进的固液分离设备，最早是由德国 Karsuhe 大学于 20 世纪 80 年代初开始研究的。我国首台国产 GPJ60.3 型加压过滤机于 1993 年 9 月由山东煤矿莱芜机械厂完成制造，并于同年 10 月通过了由国家经贸委和原煤炭部组织的样机鉴定，有效地  解决了选煤厂出厂精煤含水量偏高的问题，具有更高的生产能力，过滤得到的产品含水量更低。加压过滤机是将过滤机置于封闭的加压仓中，生产过程中，渣浆泵将矿浆输送至加压过滤机的槽体中，此时加压仓充进一定压力的压缩空气，在滤盘上，经分配阀与通大气的气水分离器形成压差，在压力作用下，槽内液体通过过滤介质排出，而固体颗粒被过滤介质截留形成滤饼，随着滤盘的旋转来到干燥区，对滤饼进行干燥，到卸料区卸入带式输送机中，由带式输送机收集到机头处排料装置的上仓中。当料积累到一定量后，由排料装置间歇排出到仓外，整个工作过程全自动运行。

　　内蒙古乌山铜钼选矿厂在 2011 年首次在有色金属行业应用加压过滤机，对铜钼分离后的铜精矿和钼精矿进行过滤脱水，分离后铜精矿细度达到 -0.045 mm 占 90% 以上，矿浆 pH 值高达 13 以上，用加压过滤机进行脱水。生产表明：该压滤机处理该微细粒级物料，高碱度性能稳定，并且滤饼含水量保持在 8% 以下。通过采用新的过滤技术，使铜钼分离工艺流程畅通，并使用新的过滤设备加压过滤机，有效解决了分离工艺中高碱度、微细粒级物料脱水及保证产品水分的双重问题。但目前生产过程中仍存在设备故障率高，设备维护、维修量大以及生产成本高等问题。



4 高效自动压滤机

　　当前富矿越来越少，贫、细、杂的矿石越来越多，磨矿的细度也越来越低，因针对此类矿物而研发的一种高效压滤机在控制上都采用自动控制技术，所以称为自动压滤机。自动压滤机最主要的特征是滤板一次全开合，有自动卸饼装置，带隔膜压榨和风干，自动化程度高，代表设备是 Larox-PF 自动压滤机和 BPF 自动压滤机。

4.1Larox-PF 自动压滤机

　　Larox-PF 型自动压滤机是一种立式、滤布全行走式、压榨型全自动压滤机。压滤机的工作过程主要包括压滤、压榨、吹干和卸饼 4 个过程。

　　(1) 压滤 滤板合拢后，悬浮液通过渣浆泵打到压滤机，进入压滤机的各个滤室，固相被滤布截留形成滤饼，液相通过滤饼和滤布排出压滤机外。

　　(2) 压榨 压滤结束后，压力站开始供水，加压水通过软管分别进入各滤板隔膜背面，推动橡胶隔膜挤压滤饼，进一步降低滤饼含水量。

　　(3) 吹干 压缩空气吹入滤室，透过滤饼，置换出滤饼孔隙间的水分，进一步降低含水量。

　　(4) 卸饼 滤板组件打开，滤布开动移动，滤布上的滤饼从压滤机的两侧卸出。

　　由于价格昂贵，Larox-PF 压滤机在我国选矿厂的铜精矿过滤中使用较少，在国外应用较多。云南铜业集团引进了 Larox-PF 压滤机用于铜精矿过滤，但由于维修和价格等方面原因，使用并不理想。金川公司选矿厂也引用了 Larox-PF 压滤机用于镍精矿和铜精矿的过滤，过滤后的铜精矿滤饼含水量为 7%～9%，处理能力为 200～500 kg/(m2·h)。

4.2BPF/BPFII 自动压滤机

　　BPF 自动压滤机是北京矿冶研究总院研制出的一种高效压滤脱水设备，集压滤、压榨、风干、振动卸料、滤布清洗和自动控制装置于一体。如图 3 所示，BPF 自动压滤机是一种卧式压滤机，垂直的滤板排列在固定压板和活动压板之间，滤板分为压榨板和过滤板。






　　在自动系统控制下，该压滤机按如下工作顺序循环运行。

　　(1) 滤板压紧 压紧机构推动各滤板向前运动，完成滤板合拢，形成过滤工作室。

　　(2) 压滤 渣浆泵把悬浮液压入滤室，液体透过滤布排出压滤机外，固体被滤布截留形成滤饼，当其厚度增大到适当厚度时，停止压入悬浮液。

　　(3) 压榨 压缩空气进入，进行隔膜压榨，进一步降低含水量。

　　(4) 风干 压缩空气进入滤室，透过滤饼，置换出滤饼孔隙间的水分，进一步降低含水量。

　　(5) 拉开 风干结束，滤板组件逐渐打开。

　　(6) 卸渣和洗布 卸饼装置工作，带动滤布作高频上下振动，使粘附在滤布上的滤饼卸落，然后洗布喷水管喷水并借助振动作用，对滤布进行清洗。

　　赛什塘铜矿隶属西部矿业集团，该矿位于青海省海南州兴海县，海拔 4 000 m 左右。该矿过滤系统最早采用了 2 台 10 m2 的压滤机，后又购进 1 台 20 m2 陶瓷过滤机，但都由于生产效率低，含水量未能达到要求而停用。该矿在 2012 年购入 1 台 BPF-10 型自动压滤机用于铜精矿的过滤，过滤效果和设备操作性良好，铜精矿过滤后滤饼厚度达到 40 mm，滤饼落下即成散沙状，滤饼含水量为 8%～9%，达到了该选矿厂的要求。BPF-10 型自动压滤机的过滤指标如表 1 所列。






　　新疆阿舍勒铜矿在 2004 年采用了 4 台 BPF26 型自动压滤机，3 台用于铜精矿脱水，过滤 -43 μm 占 95% 的铜精矿，滤饼含水量为 8%～10%，处理能力为 200～230 kg/(m2·h)，脱水指标如表 2 所列。





5 总结

　　陶瓷过滤机、快开压滤机和加压过滤机虽然在铜精矿过滤中得到广泛应用，但是在运行中会发现它们存在不同的问题　(1) 陶瓷过滤机 其优点是不需要滤布，能耗低，安装费用低，无环境污染。其缺点有：陶瓷过滤机受真空度限制，造成滤饼含水量偏高；分配阀动静摩擦片易脱胶，且陶瓷微孔容易被细粒级矿物堵塞，运行后随着堵塞现象的加重，产能下降较快；清洗困难，维护工作量大，且陶瓷片成本高。德兴铜矿选矿厂的陶瓷压滤机使用不久后，陶瓷片大量结垢，使过滤指标迅速恶化，生产效率迅速下降，运行费用升高 (酸洗及陶瓷片成本高)。

　　(2) 快开压滤机 其过滤流程比普通压滤机快，压滤周期短。但由于其没有设计强制卸饼装置和洗布装置，所以一旦滤饼含水量过高，滤饼就无法靠自重卸落，而需要工人将滤饼捅下来，反而浪费时间。如果滤饼卸除不彻底，易在板框密封面处夹矿造成滤板喷浆和漏气，同时造成滤布快速破损，滤布更换频繁，漏气时也产生很大的噪声。江西铜业公司德兴铜矿使用的快开压滤机在生产期间就经常出现滤布损坏，导致滤布更换频繁的现象。

　　(3) 加压过滤机 作为一种连续过滤的脱水设备，其处理能力比其他过滤设备大，且压力大，滤饼含水量也比其他的低。加压过滤机在有色金属行业的应用还很少。其不足有：使用时故障率高，维修成本比较高，滤布破损严重；投资成本大，配件较多，操作复杂，占地面积也比较大。内蒙古某铜钼矿使用的加压过滤机在使用中经常出现故障，造成维修成本很高。

　　(4) 高效压滤机 相对于上述 3 种压滤机，其有比较好的使用效果，不易堵孔，并且具有强制卸饼装置和洗布装置。从使用情况看，滤饼含水量维持在 8%～9%，比陶瓷过滤机 12%～15% 和快开压滤机 13%～14% 低得多，跟加压过滤机差不多。高效压滤机完成一个工作流程的时间较短，一般为 13～15 min，可大大提高单位时间的处理量。自动压滤机操作简单，占地面积小，过滤压力大，滤布更换简单，并且故障率低，维修也方便，自动控制系统还具有很好的人机交互功能，可根据工况的变化实时修改工艺参数，1 台压滤机只需配备 1 名工人。

　　陶瓷过滤机、快开压滤机、加压过滤机和 BPF 自动压滤机在德兴铜矿、赛什塘铜矿和乌山铜钼矿中的有关生产指标对比如表 3 所列。

综上所述，高效压滤机在铜精矿的过滤中更具有优势，比陶瓷过滤机、快开压滤机和加压过滤机更具有应用价值和发展前景。






6 结语

　　随着社会对铜资源的大量需求，铜精矿的过滤变得越来越重要，而铜精矿的过滤最关键在于过滤设备的选用。通过陶瓷过滤机、快开压滤机、加压过滤机和高效压滤机在铜精矿过滤中的应用情况和比较分析得知，高效压滤机在在铜精矿的过滤中能取得更好的效果，更能够满足生产要求，相比其他压滤机，在铜精矿过滤中具有更多的优势。目前国内开发的高效压滤机的各项性能已达到甚至超过国外同类产品，且售价明显偏低，高效压滤机将会越来越受到我国铜选矿厂的青睐，拥有更广泛的应用前景。

来源于：  矿山机械杂志  邱勤木，刘惠中    www.guolvfenlitech.com