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快速压滤机在铁尾矿和铁精矿压滤脱水中的应用

1 概述

 

目前我国铁矿选矿行业中已经形成的共识是尾矿必须干排,而要干排就必须先压滤或脱水后才能进行。现行的应用于尾矿干排的设备主要有厢式压滤机、陶瓷过滤机和深锥浓缩机等。严格来讲,深锥浓缩算是湿排,主要是其滤饼水分难以控制,不能确保干排,而且其投资大、占地大、维护成本高,因此使用的地方不多。而压滤机和陶瓷过滤机均因为处理量不足,未得到广泛应用。往往一个矿山需要采用10 台以上甚至几十台压滤机才能完成尾矿压滤任务。

 

在铁精矿脱水方面,主要取决于其选矿工艺和磨矿粒度,磨矿粒度特别细,当-0.045mm 超过85%以上时,传统的圆盘真空过滤机、陶瓷过滤机、筒式过滤机等都无法实现脱水,尤其是再采用浮选工艺的话,这些设备更是无法发挥作用。因此,铁矿选矿行业逐渐采用大型的快速压滤机来解决尾矿和精矿的脱水问题。以KM 系列快速压滤机为例,它从原理上彻底颠覆了普通厢式压滤机,处理量是普通厢式压滤机的2 ~ 4 倍,彻底改变了普通厢式压滤机故障多、运行成本高、自动化程度低、经常性跑冒滴漏等落后面貌。

 

但由于国内滤板行业的限制,快速压滤机一般小于500m2,产能在60~120t /h,与需要每天几千吨甚至上万吨处理量的需求相比,仍然显得不足。北京中水长固液分离技术有限公司生产的KM-2500系列快速压滤机,该机旨在提高快速压滤机的处理能力,采用2500mm 超大尺寸矿业专用滤板,过滤面积可达1000m2,尾矿处理量达150~200t /h,这样就可以减少设备用量,适应大型选厂和尾矿库的需求,同时也为我国选矿行业践行节能减排事业提供了实实在在、可靠的设备保障。

 

2  KM-2500 系列快速压滤机的技术突破

 

KM-2500 系列快速压滤机克服了目前国内快速压滤机过滤面积小、滤板尺寸小的设计难题,以快速压滤机“大板短配置”的设计理念,并结合现代控制系统对压滤系统的全自动运行方案进行革命性升级,真正达到了无人职守、数据自行监测并调整、全过程自动运行,单位产能的运行成本、能耗和可靠性,相比其他过滤脱水设备具有极大的优势。

 

2.1 综合产能大

 

单台设备过滤面积600~1000m2,采用2500mm×2500mm 型滤板,单板过滤面积达到10m2,在快速压滤机的设计思路上有新的突破,小时处理量视尾矿具体性质而定,以铁尾矿为例,一般可达50~120t /h。

 

2.2 采用2500mm×2500mm 型超大型矿业专用滤板

 

为了适应各种矿物条件下、各种选矿工艺中不同精矿及尾矿的特性,北京中水长固液分离技术有限公司从全国各地采集了多种不同地区不同类型的尾矿及精矿样品进行过滤性能试验,并对滤板的设计进行改进和创新,最终归纳总结了十几种精矿及尾矿过滤专用滤板,在此基础上,利用德国连恩舍技术优势,KM 型快速压滤机制作了目前世界上最大的矿业专用滤板———2500mm×2500mm 型滤板。该滤板针对金属矿颗粒坚硬、磨蚀性强,对排液面和排水孔进行了耐磨蚀加固,保证在过滤和穿流吹饼时不致使排液面和排水孔破损,减少滤板损坏率,保证了滤板的使用寿命。

 

2.3 水分脱除手段更娴熟

 

1) 采用矿业专用滤板,滤液排出速度更快(~3min) ;

2) 采用高压力水压榨( 1.6MPa) 式隔膜滤板,滤饼水分低,滤饼二次脱水快;

3) 并且采用高压干燥空气进行强力穿流吹饼,完全穿流而非中心孔半穿流,因此可在尽可能节省气源的基础上使滤饼中残余水分快速脱除。

 

2.4 采用多油缸的同步快速均匀压紧及开启技术,保证了滤板组可靠并压紧

 

在使用2000mm×2000mm 型滤板时,采用了五缸同步压紧技术,使用2500mm×2500mm 型滤板后,采用八缸同步自适应压紧,确保滤板四周密封的压紧力均匀,解决了大规格滤板的变形难题,提高滤板的寿命。

 

2.5 滤板分组拉开,自动卸料

 

分组拉开机构的液压桥式制动保证了滤板到位准确,自动运行有可靠的保障; 由于分组快速拉开的间距较大,且滤饼的自重很大,加上滤板拉开过程中的偏转力矩设计,使得滤饼的卸除干净、完全自动化。即使有部分残余仍不影响下次压紧入料,不会造成喷料等现象。

 

2.6 为金属矿山特殊研制的滤布,适应性强,使用周期长

 

根据金属矿山粒度坚硬、磨蚀性能强的特点,专门研制了不同于煤矿和化工行业的专用滤布,既保证了滤布使用寿命(至少1个月,约3000个循环) ,又解决了滤布更换人工劳动强度大的问题。

 

2.7 安全、整洁的运行环境

 

KM - 2500 系列快速压滤机进行了更加人性化的设计,充分考虑到了操作者及管理者的操作习惯以及外界环境的安全整洁等问题。在自身工艺与上下游系统配合、液压、电气、压榨、人身保护等各个方面作出了详尽的设计,由于产能大,减少了压滤机的配置台数,减少了操作工人数量,有利于现场环境的维护。

 

3 快速压滤机工艺流程

 

3.1 入料过滤阶段

 

利用泵压将料浆送入由隔膜板和厢式板组成的各个密封滤室内,利用泵压提供的过滤动力使滤液通过过滤介质排出,完成液固两相分离,直至物料充满滤室。该阶段采用变频入料的方式,从2~6 各端口快速均匀入料,保证入料前期物料填充均匀、后期过滤脱水彻底,以最低能耗的方式最大限度的利用了入料泵的填充及过滤作用,并且极大的避免了腔室中偏压的产生,保护了滤板。

 

3.2 反吹中心孔料浆

 

压缩空气通入入料管道进行反吹,使中心孔残余的高水份浆料等返回搅拌桶。

 

3.3 压榨脱水阶段

 

在入料过滤阶段结束后,采用1. 6MPa 的高压水推动隔膜板的隔膜鼓起,对滤饼产生两维方向的压缩,破坏颗粒间形成的“拱桥”结构,使滤饼进一步压密,将残留在颗粒间隙的滤液挤出。

 

3.4 穿流吹风阶段

 

在压榨脱水阶段的同时,干燥的压缩空气进入腔室中吹透滤饼,置换出滤饼中的自由间隙水和毛细水,使滤饼进一步脱水。

 

3.5 二次反吹阶段

 

穿流吹风阶段结束后,压缩空气通入入料管道进行反吹,使中心孔残余的高水份浆料等返回搅拌桶。

 

3.6 分组拉开阶段

 

反吹阶段结束后,液压系统将滤板快速分组拉开,卸料结束后自动将滤板再次快速合拢,完成整个工作循环,进入下一工作循环。

 

4 现场应用情况

 

4.1 处理效果( 产能+水分) 优势

 

KM-2500 系列快速压滤机自在选矿厂应用以来一直得到选矿行业的关注,以某铁矿厂为例。该矿设计产能为200 万t /a 铁精矿。现在为一期运行,年产100 万t,日需处理尾矿2000t。由于铁矿本身的特殊性,为三段磨矿,粒度较细,-325 目占85%以上。因此,自从投产以来,铁精矿和铁尾矿的过滤环节一直是个问题,精矿用筒形外滤式真空永磁过滤机,水分为14% ~ 16%; 尾矿用4 台普通厢式压滤机,单台1000m2,尾矿水分约30%,无法运输如图1 所示。 

经过改造后,将其中的两台1000m2 普通厢式压滤机改造为KM 系列350m2 快速压滤机,即解决了尾矿压滤干堆问题如图2 所示,实现单台压滤机日处理尾矿1000t。精矿方面使用一台250m2 快速压滤机,水分在9%以下,满足炼钢烧结要求,实现30t/h 干铁精矿生产要求。

4.2 节能效果优势

 

以某该铁矿厂为例,铁精矿处理原采用两台12m2 筒形外滤式真空永磁过滤机,该矿每小时产生30t 铁精矿,这两台过滤机产出的铁精矿水分为15%左右,无法满足炼钢烧结的9% 以下水分的要求,只能通过晾晒使水分满足要求后再处理。而且其系统功率为288kW,连续运行,能耗较大。采用KM250 /1600 型快速压滤机系统后,其运行功率为68kW,产能为30t /h,由两台设备运行改为一台设备运行,人员岗位由4个变为2个。仅节电一项,每年可节约159.7 万kW·h,效益显著。

 

5 总结

 

快速压滤机是适应铁矿发展趋势的一种新型大产能、适应面广、能耗低、自动化程度高、运行可靠的环境友好型压滤机,而KM - 2500 系列超大型快速压滤机的问世则具有划时代的意义,解决了多年来困扰选矿行业发展的尾矿系统问题,已经成为尾矿过滤脱水实行干排的必选设备,开创了中国压滤机行业高效、自动的新局面。

 


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