基于奧圖泰壓濾機的濾布使用壽命提升分析

鐘 亮

（江西銅業集團有限公司德興銅礦精尾綜合廠，江西 德興 334299）

我國是世界上非金屬礦產資源豐富，品種比較齊全的國家之一。非金屬礦業的飛速發展成績顯著，已成為我國的支柱產業，非金屬礦產資源的利用涉及到冶金，化工，輕工，煤炭和工業，有色等工業系統。而礦產的冶煉過程中最重要的過程之一是過濾技術，但基于濾布的使用周期短、消耗量高，濾布進料靴脫落次數多而造成生產成本增加，壓濾機跳停等，因此延長濾布的使用壽命才能維持壓濾機的正常運行，降低生產成本[1]。

1 奧圖泰壓濾機的使用原理及現狀分析

隨著礦山13萬噸擴能建設，2017年，精尾綜合廠精礦工段三期銅過濾廠房安裝了一臺國內首家引進的Outotec奧圖泰（芬蘭）隔膜壓濾機，用于銅精礦脫水作業。壓濾機的工作原理就是，礦漿經濾布上的進料靴進入濾腔，在壓力作用下，銅精礦與水分快速分離。濾布的工作耐久性在壓濾機分離作業中至關重要，在實際使用中，壓濾機濾布使用壽命短，濾布上的進料靴經常分離而脫落，導致壓濾機無法正常運行，嚴重制約了銅精礦過濾生產。針對此問題，精尾綜合廠設備維修工段成立了技術小組進行攻關。

1.1 壓濾機的作用

壓濾機是一種間歇操作的重要過濾設備，設備運行率要求高，過濾任務重，主要是用來進行固液分離，簡單來說是對有用的物質進行物理脫水，它是將固液混合物通過壓力進行過濾，適用于懸浮液的固液分離，廣泛應用于化工、制藥、冶金、選礦化工及污水處理等工礦企業（如圖1）。

圖1 壓濾機示意圖

1.2 壓濾機的工作原理

奧圖泰壓濾機是2017年由精尾綜合廠精礦工段銅過濾廠房首家引進的，它的工作原理是： 正壓、強壓脫水，在每兩個板框之間裝有兩片濾布，進料靴安裝在濾布上，當過濾板彼此擠攏并密封在一起時，所有的板框、濾布進料處形成一個全廠通道，礦漿在通道內，從每個濾腔側進料靴進入板框腔室內，當進行擠壓工作時，由于濾板兩邊的壓力差濾布將礦漿進行分離，液體穿過濾布一處排出濾室，固體被截留在濾布上，形成濾餅。從而達到銅精礦與水分的快速分離。

1.3 壓濾機現狀分析

企業的要求是生產效率提高的同時，降低生產成本，而奧圖泰壓濾機作為重要的過濾設備，具有高產量、高效地濾餅洗滌，多樣靈活的運行模式，運行可靠、穩定設計、全自動操作，耗能耗水量低等優點，因此在運行的過程中過濾任務重，對運行速率要求較高，但壓濾機濾布的使用壽命較短，在運行過程中濾布進料靴脫落的次數較多，濾布的節流效果變差，影響壓濾機的正常運行，導致生產成本不斷上升。根據調查（如表1），壓濾機共裝有濾布80片，其中濾腔側濾布和隔膜側濾布各40片，廠家建議壓濾機濾布使用壽命為80片/30天。因此，要及時更換濾布，才能提高生產的精度和生產效率，但生產成本也相應增加，因此提高設備性能、延長奧圖泰壓濾機濾布使用壽命是企業生產的必經之路。

表1 濾布更換情況統計表

從表中數據計算得出：80片/96片=實際使用χ天/30天，求出χ=25天，濾布實際使用壽命為80片/25天，也就是1套濾布使用壽命為25天。

2 濾布使用過程中的注意事項

2.1 濾布的作用

濾布包括壓濾機洗滌濾布、壓濾機丙綸濾布、板框壓濾機棉輪濾布、板框壓濾機維綸濾布，濾布在壓力濾機中的作用有攔截，隔開、分離作用，即濾布將混合液中的液體滲析出來，將礦漿中的固體和液體分離出來，起到過濾的作用；在臥式壓濾機中，濾布還可以起到密封的作用，帶式壓濾機中可以起到傳送的作用[2，3]。

2.2 濾布損壞產生的影響

（1）濾布磨損會造成漏液，形成精礦丟失，浪費資源。

（2）降低真空度，使濾餅的水分增高，影響過濾效果。

（3）濾布使用時間久了會造成阻塞，從而加快離心泵或者管路的過早磨損。使運行過程中消耗功率增大。

（4）濾布的漏水還會直接對過濾機的葉輪和殼體形成磨損，影響過濾機的使用壽命。

2.3 壓濾機濾布的選擇

濾布作為一種過濾介質，它的選用和使用對過濾的效果有著決定性的作用，因此在選用時要根據過濾物料的特性進行分析選用，例如過濾物料的pH值以及顆粒直徑等因素，來選用合適的濾布材質和孔徑來保證最低的過濾成本和高效的過濾效率。例如當濾布的直徑大于銅礦顆粒直徑的時候，礦漿也能穿過濾布，因此就失去了壓濾機最理想的過濾效果。

2.4 濾布出現破損時的診斷依據

（1）壓力機的內壓和反吹氣會產生波動，濾布的破損越嚴重波動越大。

（2）壓濾機的電流會有增長的趨勢，運行機泵異常，嚴重時會造成設備超載停機。

（3）會有大量的產品從破損處流失，造成產品和進料量不匹配，即產品的出產量明顯小于正常情況下的出料量。

（4）壓濾機礦漿中的固含量大幅度增加，嚴重影響礦業處理的穩定運行，從而使處理設備電流升高甚至過載停機。

3 濾布使用過程中常出現的問題分析

濾布在過濾使用一段時間后常會發生腐蝕老化，機械磨損等問題，其原因主要可分為客觀和主觀原因。

3.1 主觀原因

3.1.1 進料靴結構設計不合理

奧圖泰壓濾機進靴結構為分體式，采用外圓、內圓兩部分組成，彼此用AB膠水粘牢，由于長時間的動作磨損，使得AB膠水無法粘牢，常常會導致內外圓脫落，進而影響濾布的使用壽命。

3.1.2 濾布材質不符合現場的使用要求

濾布的材質采用棉綸材質，濾布的斷裂伸長率與回復性性能不符合確認標準，在使用的過程中經過擠壓很容易發生變形。

3.2 客觀原因

3.2.1 操作人員安裝工作不到位造成濾布堵塞

濾布磨損的原因很多，最主要的是主觀原因，但客觀原因間接影響了濾布的使用壽命，例如某些企業在壓濾機使用的過程中開開停停，不清洗濾布，這就會在濾布的表面形成結垢，在日后的使用過程中很難清洗，從而減少濾布的使用壽命，影響過濾效果，因此在濾布更換前，必須將壓濾機濾板上方所有的部件清理干凈，最好等壓力機上進行維修的工作全部結束后，取下舊的濾布后用高壓水槍進行沖洗，保證濾板結構、濾孔無阻塞，濾板下方的導流孔通暢，才可進行新濾布的安裝，以避免污垢落入濾板上，堵塞濾孔，加劇管道的結垢現象，造成裝置頻繁停車，影響新濾布的使用效率，降低過濾效果。

3.2.2 濾布在使用過程中操作方法不當

在濾布進行安裝前未將新濾布緊貼鋪好，然后安裝橡膠壓條，濾布被褶皺的固定在濾板上。這樣安裝的濾布計時通過時阻力增大，影響過濾的效果，還會減少濾布的使用壽命。

3.2.3 未進行定期清洗和管理

濾布的壽命長短和過濾效果與平時的清洗和管理有很大關系，但要注意的是不允許沖洗水溫過高，過高的洗滌水溫會加速濾布的老化。同時對有破損的濾布未進行及時修補，從而使過濾過程中濾布的覆蓋率降低[4]。

4 奧圖泰壓力機的濾布使用壽命提升分析

解決壓濾機生產效率的最有效方法是及時更換濾布，但在實際運行時綜合成本各方面不切實際，因此，提高設備性能，延長奧圖泰壓濾機的濾布使用壽命勢在必行。

4.1 改善濾布使用壽命的方法改進

4.1.1 加強進料靴的結構設計

首先針對進料靴結構設計的不合理，若只加強進料靴結構的粘合，那就需要采購強力膠來保證進料靴初始值的粘合牢度，但不能保證后期進料靴黏合度依然牢固。因此我們將進料靴改為一體式。采用耐磨性能好，耐腐蝕性強的陶瓷材料，和技術部門配合將進料靴進行國產化改造，將內外圓連成一體。一體式的進料靴采用整體做模，一次加壓成型，采用外圈與內圓一體化的加工方式，消除了分體式進料靴易脫落的弊端，因進料靴脫落而造成的停機次數大大減少，提升了生產效率。

4.1.2 改進濾布的材質

根據濾布材質不符合現場使用的要求，提出了改進濾布材質的對策。和上機實驗對比，在保證水分值的情況下，采用了斷裂伸長率與回復性能更好的丙綸濾布進行實驗分析驗證，由于斷裂伸長率和恢復性能都有所提高，因此濾布的變形損壞現象得到了改善，濾布的使用壽命大大提高。

針對濾布材質不符合現場使用要求（如圖2），小組通過與濾布廠家溝通與查閱資料，對以下三種濾布材質在相同的工況下通過對比試驗（每種材質的濾布分別使用10片，同時上機使用一周，分析實際變形情況。在試驗第3天由于維綸材質濾布過濾水分值不達標，不繼續進行試驗），進行對策評價選擇（如表2）。

圖2 濾布材質

表2 布材質不符合現場使用要求對策評價選擇表

4.2 改進策略結果分析

經實驗表明，在進行結構的改造和濾布的選擇材質后每月更換的濾布片數由96片/月下降到78片/月。經濟效益大大提升，每年大約可節約成本20.52萬元。不僅提升了濾布的使用壽命還提升了礦業生產的經濟效益，同時還帶來了一定的社會效益。

（1）對策實施前，進料靴投入成本：273元/片×26片×12月=8.52（萬元）；濾布投入成本：716元/片×96片×12月=82.48（萬元）。

（2）對策實施后，進料靴單價略有提高：351元/件×6.3片×12月=2.65（萬元）；濾布投入成本：721元/片×78.4片×12月=67.83（萬元）；每年可節約成本：8.52+82.48-2.65-67.83=20.52（萬元）。

此外，進料靴結構的設計以及濾布的材料更換，減少了奧圖泰壓濾機，濾布更換次數及壓濾機的停機時間，確保了壓濾機的正常運行，為精尾綜合廠完成精銅礦過濾任務提供了重要保障。在實現了濾布國產化和進料靴備件國產化目標的同時也大幅度減輕了操作人員的勞動強度。

4.3 改善濾布的清洗與管理

濾布進料靴的設計安裝解決了濾布使用周期短、生產成本高的問題，但在日常維護工作中，客觀因素也要做到：

（1）濾布不宜掛得過松或過緊，過松容易積塵、過緊容易拉壞。

（2）濾餅適宜厚度時，停止卸餅后再進行工作。這樣可延長濾袋的使用壽命。

（3）卸濾餅時，卸餅工具應與濾布盡量保持平行，以防損壞濾布[5,6]。

（4）濾餅粘附在濾布上的時間不宜過長。過長會引起濾布的變形或下垂。

（5）確保每個周期都要通過高壓水噴嘴的沖洗，去除任何滲入濾布的固體顆粒，保持良好的滲透性，確保每個濾腔內的過濾阻力一致，保證設備持續運行的效率來延長濾布的使用壽命，提升生產效益。

5 結語

濾布在壓濾機的運行過程中起著至關重要的作用，基于奧圖泰壓濾機在運行過程中濾布使用周期短的問題，本文進行了分析討論，進行了進料靴的結構設計及濾布材質的改進，實現了壓濾機的低本、高效生產，對社會的經濟發展具有重要意義！