盤式真空過濾機在鐵精礦脫水作業中的應用

蔣利

(金堆城鉬業集團有限公司，陜西 華縣 714102)

0 前言

華光公司選鐵廠主要負責金鉬股份百花嶺選礦廠和三十畝地選礦廠選硫尾礦中磁性鐵資源的綜合回收，年產鐵精礦標量(60%)50 000 余噸。自建廠以來鐵精礦脫水一直采用自然沉淀這一落后的精礦脫水工藝，精礦脫水時間一般在10 天左右，如遇雨水或冰凍等自然因素，則會延長脫水時間，影響精礦的脫水及拉運工作，造成產品的積壓和流失。在2011 年金鉬股份新建萬噸選礦廠投產后，選鐵廠的鐵精礦產量大幅提升，月平均生產鐵精礦6 700 t 左右，年累計生產鐵精礦可達到80 000 t，使得現有的產品脫水時間和料場明顯不足，制約鐵精礦生產的正常進行。

1 鐵精礦脫水工藝及現狀

鐵精礦一直采用自然沉淀這一原始、落后的脫水工藝。精礦脫水時間長，如遇暴雨或冰凍等自然因素影響，則會嚴重影響鐵精礦的脫水及拉運工作，造成產品的積壓和流失［1］。

近年來，隨著選鐵廠工藝技術改造，鐵精礦產量不斷增加，而沉淀池數量和面積沒有擴建，造成鐵精礦沉淀時間減少，精礦水分增加。

表1 選鐵廠2006～2010 年精礦產量統計

隨著鐵精礦產量得到大幅提升，產品脫水和堆積場地明顯不足，嚴重影響了生產的正常進行。

2 鐵精礦物料性質

研究對前期選鐵廠沉淀池產品進行粒度篩析，結果見表2。

表2 沉淀池鐵精礦產品篩析結果

通過表2 可以看出，選鐵廠的鐵精礦產品粒度組成中，-200 目含量在90%以上，-325 目含量占69.4%以上。在篩分過程中，各粒度組成較容易篩分。

3 鐵精礦脫水試驗與設備選型

3.1 不同設備脫水試驗

以選鐵廠鐵精礦為試驗礦樣，對真空過濾機與帶式過濾機進行了脫水試驗，試驗結果見表3。

表3 鐵精礦不同設備脫水試驗指標

表3 試驗結果驗證了過濾設備的基本優缺點。對于鐵精礦來說，過濾效果較好的是真空過濾機和壓濾機［2］，而帶式過濾機過濾效果不僅效果不好且占地面積較大，不符合選鐵廠生產現場布局;而壓濾機則由于設備采購成本且占地面積太大不符合選鐵廠生產現場布置，因此選鐵廠適宜的脫水設備為真空過濾機［3］。

3.2 真空過濾設備的選型

3.2.1 原盤真空過濾機

優點:(1)圓盤過濾可連續;(2)容易靠近設備進行濾餅取樣或其它操作活動;(3)檢修較陶瓷過濾機和壓濾機簡單方便。

缺點:(1)濾餅中殘留水分較高;(2)真空泵耗能高。

3.2.2 陶瓷真空過濾機

優點:(1)濾餅水分低;(2)容易控制運行參數，如濾餅厚度或沖洗速度;

缺點:(1)不能連續較長時間工作，通常6～8 h就要停機用酸清洗陶瓷板;(2)難以徹底清洗陶瓷濾板［4］。

綜上所述，因為生產車間需要連續24 h 生產，所以選鐵廠在選擇過濾設備時主要考慮圓盤真空過濾機為主要選擇對象。

3.3 圓盤真空過濾機的室內試驗

3.3.1 試驗條件

過濾面積:0.036 m2;濾板形狀:扇形;礦漿濃度:～40%;真空度:0.055～0.07 5 MPa

濾布:無紡濾布

3.3.2 試驗礦樣粒度組成

表4 鐵精礦產品粒度分析

通過表4 可以看出，試驗礦樣粒度組成中，-200目含量在89.7%以上，-400目含量在61.3%以上。

3.3.3 試驗結果

表5 鐵精礦真空過濾機濃度試驗結果(在0.06 MPa)

由表5 可以看出，隨著濃度的增加，鐵精礦過濾后的濾餅水分降低。因此過濾機的給礦濃度控制在35%以上。

表6 鐵精礦真空過濾機真空度試驗結果

由表6 可以看出，隨著真空度的增加，鐵精礦過濾后的濾餅水分降低。因此過濾機的真空度控制在0.055 MPa 以上。

表7 鐵精礦真空過濾機過濾時間試驗結果

由表7 可以看出，隨著轉數的增加，鐵精礦過濾后的濾餅水分也隨之增加，且濾餅厚度降低。因此過濾機的轉數控制在9～15 之間。

3.3.4 結論

鐵精礦的粒度雖很細，-400 目占69.4%，但是在真空度在0.06 MPa 以上、礦漿濃度大于35%且轉數在時，將能達到如下的過濾指標:濾餅水分:≤12% ;粉狀，表面無水分，符合選鐵廠的脫水設備。

4 圓盤真空過濾機選型計算

查選礦設計手冊，采用普通真空過濾機過濾鐵精礦時，其單位面積處理量為0.8～1.0 t/m2·h。由于鐵精礦-325 目以下占69.40%，因此，選取鐵精礦單位面積處理量為0.9 t/(m2·h)。

式中:A—需要的過濾機面積，m2;

G—需過濾的干精礦量，t/h;

q—過濾機單位面積的處理量，t/(m2·h)。

由于鐵精礦年生產量9.5 萬t，每小時產鐵精礦11.31 t，真空過濾機的單位面積處理量為0.9 t/(m2·h):

式中:n—需要的過濾機臺數

G—需過濾的干精礦量，t/h

F—選擇的過濾機面積，m2

q—過濾機單位面積的處理量，t/(m2·h)。

由于單臺真空過濾機設備的過濾面積有15 m2，代入公式

所以選擇1 臺15 m2的過濾機即可。

5 圓盤真空過濾工業應用

5.1 脫水流程

磁選柱底流產品通過生產調整可以達到真空過濾機的使用要求，即:來礦濃度可以保證在35%～55%之間。因此磁選柱底流可以直接進入真空過濾機，無需再進入濃縮工序。

圖1 鐵精礦脫水工藝流程圖

5.2 工業實驗生產指標

根據選型計算結果，選鐵廠于2011 年年底在生產現場安裝了1 臺ZPG15-3 型圓盤真空過濾機并投入使用。經過2012 年1～10 月份現場工業調試和確定生產工藝控制參數，1～10 月份共計生產鐵精礦標量66 831 t，其濾餅水分統計結果分析見表8。

表8 圓盤真空過濾機工業試驗數據

由表8 可知，1～10 月份累計生產精礦水分為10.7%，除1、2 月份水分高于11%，剩余月份生產精礦水分均低于11%，達到工業實驗的目的。

6 安裝脫水設備后的經濟情況

(1)選鐵廠1～10 月份外運鐵精礦干量為62 654.479 t，如水分含量按照改造前的17%計算，則全年外運總量為73 305.74 t 鐵精礦。運費總額為:73 305.74 ×1.274 ×49=4 576 184.15 元(1.274為噸千米運費，49 為千米數)。

在使用脫水設備后，選鐵廠2012 年1～10 月份外運鐵精礦總量為69 107.89 t。運費總額為:

69 107.89 × 1.274 × 49=4 314 129.14 元(1.274 為噸千米運費，49 為千米數)。

則可節約運費:4 576 184.15-4 314 129.14=262 055 元。

每月開堵產品池門費用:改造前每月開堵產品池子7 個，每開堵一個產品池費用為400 元，則每年開堵池子費用為:7 ×400 ×10=28 000 元

改造后每月開堵產品池門為2 個，則費用為:

則產品池全年可節約費用為:

(3)因增加設備總體費用計算:過濾機設備2套共計約96 萬元，裝機總量為75 kW/h，則每年電費為:75 ×24 ×300 ×0.55=297 000 元。

因為濾布更換時間為20 天/周期，更換一次濾布的費用為4 000 元，所以更換濾布的總費用為:15 ×4 000=60 000 元。

(4)鐵精礦自然沉淀的運輸途耗的計算。根據選鐵廠近5 年運輸途耗統計可知:運輸50 000 t 鐵精礦，水分17%，途耗鐵精礦標量為0.33%。若擴產后仍采用自然沉淀脫水工藝，水分預計17%，運輸鐵精礦80 000 t，估算途耗仍為0.33%，則運輸途耗預計將達到264 t 鐵精礦標量。采用機械脫水工藝后，選鐵廠外運時因鐵精礦水分含量減少使得途耗減少到忽略不計。

因此通過進行機械脫水改造，可減少鐵精礦途耗為264 t 鐵精礦標量。按照每噸700 元計算，則減少損失264 ×700=184 800 元。

因此，1～10 月份可增加效益為:262 055 +20 000-357 000 +184 800=109 855 元6.2 社會效益

選鐵廠脫水工藝完成后，鐵精礦外運就可以隨時外運，不存在等水分自然脫去，同時也避免了道路污染。

7 結論

(1)鐵精礦機械脫水項目改造是成功的，可以將鐵精礦產品水分控制在10%左右。

(2)鐵精礦機械脫水項目起到了良好地經濟效益。

(3)通過實施，可杜絕道路污染，起到好的社會效益。

［1］劉 祁，張 敏.精礦脫水現狀分析［J］.工程設計與研究，2010，129.

［2］朱書全.當代世界的選礦創新技術與裝備［M］.北京:冶金工業出版社，2007:995-999.

［3］呂一波，司亞梅.濃縮機技術理論及設備發展［J］.選煤技術，2006，(5):64.

［4］張中華，張軍艷.幾種過濾設備的特點及其效果［J］.黃金科學技術，2005，(2):80-81.

［5］《選礦設計手冊》編委會.選礦設計手冊［M］.北京:冶金工業出版社，1999:274-276.