李宏建 ,石立恒 ,羅衛(wèi)龍

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

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,我國(guó)對(duì)銅金屬的消費(fèi)需求不斷增長(zhǎng),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(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物,每年我國(guó)冶煉企業(yè)新增銅爐渣量達(dá)1 000 萬(wàn)t左右,并呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)。銅爐渣的簡(jiǎn)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(guó)屬于銅礦石短缺國(guó)家,對(duì)于銅爐渣中有價(jià)金屬的綜合回收,有著重要的意義[1]。

目前國(guó)內(nèi)外的銅冶煉企業(yè)都配套有對(duì)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(jià)金屬,同時(shí)最終尾礦可作為建筑材料外售給水泥廠等企業(yè)。對(duì)于銅爐渣選別系統(tǒng)回收的銅精礦,需要與冶煉廠外購(gòu)的銅精粉混合后返回至熔煉系統(tǒng),因此對(duì)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(duì)較細(xì),過(guò)濾脫水有一定的難度。以往大多數(shù)都采用陶瓷過(guò)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(guò)過(guò)濾介質(zhì)將固體和液體分離,其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)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(guò)濾板壓緊、渣漿泵給料、壓榨脫水、吹干脫水、拉開(kāi)濾板卸料等工序,實(shí)現(xiàn)礦漿的過(guò)濾脫水。其主要工作原理如下:

(1)進(jìn)料前,液壓站啟動(dòng),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(guò)濾工作室;由渣漿泵將礦漿輸送各過(guò)濾工作室(給料壓力約0.8 MPa),渣漿泵的壓力使濾液透過(guò)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(shí),停止進(jìn)料。

(2)打開(kāi)壓縮空氣閥門(mén),將壓縮空氣引入各過(guò)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(guò)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(guò)濾工作室(0.6～0.8 MPa),透過(guò)濾餅和濾布的高壓強(qiáng)風(fēng)會(huì)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(dòng)拉板裝置會(huì)將每塊濾板依次拉開(kāi),濾板之間的濾餅通過(guò)自重卸落,完成一個(gè)過(guò)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(guò)濾機(jī)、立式壓濾機(jī)相比,有以下特點(diǎn):

(1)與陶瓷過(guò)濾機(jī)相比,濾餅水分低。板框式壓濾機(jī)通過(guò)給料擠壓、壓榨和吹干三段過(guò)濾過(guò)程,能大幅降幅濾餅的含水率,特別是對(duì)于比重較大、粒度較細(xì)的爐渣選別銅精礦,過(guò)濾后的水分基本能控制在10%左右,過(guò)濾效果明顯優(yōu)于陶瓷過(guò)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(kāi)濾板卸料等工序均通過(guò)PLC 操作系統(tǒng)集中控制,自動(dòng)化程度高,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行,無(wú)需人工干預(yù),降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度[4]。

3 生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)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(guò)程中,不正當(dāng)?shù)氖褂貌粌H會(huì)影響設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,也會(huì)影響濾餅的含水率。在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:

(1)礦漿通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾機(jī),但過(guò)濾后的銅精礦水分均較高,無(wú)法冶煉工藝的要求,同時(shí)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(guò)濾機(jī)逐漸被淘汰。立式壓濾機(jī)過(guò)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(duì)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(shí)也減少了設(shè)備的停機(jī)時(shí)間,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,為未來(lái)的爐渣選別系統(tǒng)銅精礦脫水工藝開(kāi)辟了新的道路。