李宏建 ,石立恒 ,羅衛(wèi)龍

(中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司,江西 南昌 330031;2.廣西南國銅業(yè)有限責(zé)任公司,廣西 扶綏 532100;3.成都長杰科技有限公司,四川 成都 610041)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,我國對銅金屬的消費(fèi)需求不斷增長,銅冶煉廠也不斷增加,且建設(shè)規(guī)模不斷增大。銅爐渣作為銅冶煉過程中產(chǎn)生的固體廢棄物,每年我國冶煉企業(yè)新增銅爐渣量達(dá)1 000 萬t左右,并呈現(xiàn)逐年遞增趨勢。銅爐渣的簡單堆存占用土地、污染周邊環(huán)境。因銅渣中仍然含有一定量的銅金屬,也造成資源的浪費(fèi)。中國屬于銅礦石短缺國家,對于銅爐渣中有價金屬的綜合回收,有著重要的意義[1]。

目前國內(nèi)外的銅冶煉企業(yè)都配套有對應(yīng)的爐渣綜合回收系統(tǒng),用于回收銅爐渣中的銅、鐵等有價金屬,同時最終尾礦可作為建筑材料外售給水泥廠等企業(yè)。對于銅爐渣選別系統(tǒng)回收的銅精礦,需要與冶煉廠外購的銅精粉混合后返回至熔煉系統(tǒng),因此對銅精礦中的水分有一定的要求。這要求采用合適的脫水工藝,保證銅精礦中的水分能夠滿足冶煉要求。

由于爐渣選別的銅精礦粒度相對較細(xì),過濾脫水有一定的難度。以往大多數(shù)都采用陶瓷過濾機(jī),其濾餅含水一般在12%～18%之間,水分較高。廣西某銅冶煉廠的銅精礦脫水工序采用板框式壓濾機(jī),將水分控制在10%左右,滿足了下游冶煉工藝的要求。

1 板框式壓濾機(jī)的工作原理

板框式壓濾機(jī)是一種間歇式固液分離設(shè)備,是由濾板、濾框排列構(gòu)成濾室,在給料泵的壓力作用下,將礦漿送進(jìn)各濾室,通過過濾介質(zhì)將固體和液體分離,其特點(diǎn)是構(gòu)造簡單,壓力大,且濾餅含水率低[2-3]。

板框式壓濾機(jī)的機(jī)構(gòu)示意如圖1 所示。

圖1 臥式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

板框式壓濾機(jī)通過濾板壓緊、渣漿泵給料、壓榨脫水、吹干脫水、拉開濾板卸料等工序,實(shí)現(xiàn)礦漿的過濾脫水。其主要工作原理如下:

(1)進(jìn)料前,液壓站啟動,液壓油缸頂緊壓濾機(jī)濾板,使濾板相互疊壓形成密閉的過濾工作室;由渣漿泵將礦漿輸送各過濾工作室(給料壓力約0.8 MPa),渣漿泵的壓力使濾液透過濾布外排;固體顆粒被濾布截留,形成濾餅。當(dāng)濾餅達(dá)到適當(dāng)?shù)暮穸葧r,停止進(jìn)料。

(2)打開壓縮空氣閥門,將壓縮空氣引入各過濾工作室,高壓氣體均勻擠壓飽和濾餅,顆粒間隙逐漸減小,濾餅內(nèi)多余的濾液透過濾布外排。

圖2 壓濾機(jī)給料原理示意

圖3 壓濾機(jī)壓榨脫水原理示意

(3)壓榨脫水后,繼續(xù)將壓縮空氣引入各過濾工作室(0.6～0.8 MPa),透過濾餅和濾布的高壓強(qiáng)風(fēng)會將濾餅中殘余的水分帶出,吹干濾餅。

圖4 壓濾機(jī)吹干脫水原理示意

(4)脫水工序完成后,自動拉板裝置會將每塊濾板依次拉開,濾板之間的濾餅通過自重卸落,完成一個過濾循環(huán)。

圖5 濾餅卸落原理示意

2 板框式壓濾機(jī)的性能特點(diǎn)

板框式壓濾機(jī)與陶瓷過濾機(jī)、立式壓濾機(jī)相比,有以下特點(diǎn):

(1)與陶瓷過濾機(jī)相比,濾餅水分低。板框式壓濾機(jī)通過給料擠壓、壓榨和吹干三段過濾過程,能大幅降幅濾餅的含水率,特別是對于比重較大、粒度較細(xì)的爐渣選別銅精礦,過濾后的水分基本能控制在10%左右,過濾效果明顯優(yōu)于陶瓷過濾機(jī)。

(2)雖然板框式壓濾機(jī)和立式壓濾機(jī)的濾餅含水率都在10%左右,但是板框式壓濾機(jī)與立式壓濾機(jī)相比,有以下優(yōu)點(diǎn):需要配套的輔助設(shè)備數(shù)量較少;濾板垂直放置,濾布更換方便快捷;設(shè)備故障率低,易于操作。

(3)壓濾機(jī)的濾板壓緊、渣漿泵給料、壓榨脫水、吹干脫水、拉開濾板卸料等工序均通過PLC 操作系統(tǒng)集中控制,自動化程度高,能夠?qū)崿F(xiàn)自動運(yùn)行,無需人工干預(yù),降低工人勞動強(qiáng)度[4]。

3 生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的問題

由于板框壓濾機(jī)是間斷運(yùn)行的設(shè)備,日常的操作和維護(hù)尤為關(guān)鍵,在設(shè)備的使用過程中,不正當(dāng)?shù)氖褂貌粌H會影響設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行,也會影響濾餅的含水率。在生產(chǎn)過程中,應(yīng)注意以下幾個問題:

(1)礦漿通過渣漿泵給料至壓濾機(jī)前,最好能設(shè)置一層格篩,預(yù)防大顆?；螂s物進(jìn)入壓濾機(jī),從而避免進(jìn)料通道堵塞引起的濾板空腔受力不均呆滯的偏壓破板、濾布受尖銳顆粒的沖刷造成破損等情況;

(2)進(jìn)料前端要配置一定容積的攪拌槽,通過持續(xù)攪拌保證礦漿的上下層濃度差小于5%,穩(wěn)定的給料能夠保證濾室內(nèi)形成粗細(xì)均勻的濾餅,便于濾餅的卸料并且能夠不粘連在濾布上;

(3)生產(chǎn)過程中,定期清理濾板下密封面的積料,避免因?yàn)槊芊饷鎶A料導(dǎo)致濾板密封不嚴(yán)而引起的噴漿、漏氣等狀況。

4 總結(jié)

在冶煉廠的銅爐渣選別系統(tǒng)建設(shè)的早期階段,一般銅精礦的二段脫水采用陶瓷過濾機(jī),但過濾后的銅精礦水分均較高,無法冶煉工藝的要求,同時運(yùn)輸也存在一定的難度。隨著立式壓濾機(jī)的出現(xiàn),陶瓷過濾機(jī)逐漸被淘汰。立式壓濾機(jī)過濾效果好、濾餅含水率低,能夠滿足冶煉工藝的要求,但是這種壓濾機(jī)由于配套設(shè)備較多,因此故障率較高,操作、維護(hù)都工作量相對較大。

在廣西某冶煉廠的爐渣選別系統(tǒng),首次采用板框式壓濾機(jī)進(jìn)行二段脫水,實(shí)現(xiàn)了濾餅含水率10%左右,既滿足了冶煉工藝和運(yùn)輸?shù)囊?同時也減少了設(shè)備的停機(jī)時間,降低了工人的勞動強(qiáng)度,為未來的爐渣選別系統(tǒng)銅精礦脫水工藝開辟了新的道路。