引言

廂式隔膜壓濾機（以下簡稱：壓濾機）為常見的固液分離設備，是通過對普通廂式壓濾機濾室改造、增加隔膜板的基礎上發(fā)展而來的，其濾板由隔膜板和廂式板組成。該設備廣泛應用在選礦、有色金屬冶煉、高爐除塵、石油精煉、化肥工業(yè)、醫(yī)藥及食品工業(yè)、環(huán)保廢水處理、煙氣脫硫、海水淡化等行業(yè)。在鈾水冶廠，當采用以攪拌浸出主生產工藝時，廂式隔膜壓濾機常用于浸出后礦漿的固液分離，是鈾礦冶行業(yè)的關鍵設備之一。在鈾水冶廠的實際生產過程中，易出現(xiàn)由于礦性差異，造成壓濾機在生產過程中的工作效率不理想、無法達到預定的設計指標的問題，因此需要在試車階段對壓濾機操作參數(shù)等進行優(yōu)化，以滿足生產要求。本文則結合國外某鈾水冶廠廂式隔膜壓濾機試車情況，針對壓濾機進料過程的主要影響因素進行總結分析。

壓濾機進料速度的影響因素

壓濾機進料速度的主要影響因素有進料壓力、進料濃度、粒度組成、礦漿性質、濾布性能等，根據(jù)康采尼（Kozeny）方程（式（１））可看出：礦漿的過濾速度同過濾壓力成正比，與礦漿的黏度成反比，與顆粒比表面積a的平方成反比；而顆粒比表面積a與顆粒有關，顆粒粒度越細，比表面積越大。因此在實際生產過程中，在壓濾機濾布型號以及礦漿性質不變（黏度、溫度等）情況下，進料速度的影響因素主要有進料壓力、礦漿粒度組成及礦漿濃度。根據(jù)上述進料速度的影響因素，并結合某鈾水冶廠壓濾機試車情況，著重從礦漿進料壓力、礦漿粒度組成以及礦漿濃度對進料速度的影響進行總結分析。2關鍵影響因素分析2.1主要設備規(guī)格和礦漿性質該鈾水冶廠壓濾機及進料泵的規(guī)格及進料礦漿的主要特性如下。

主要設備規(guī)格

廂式隔膜壓濾機：型號XAZGF８００／２０００-U，其中濾板外形尺寸為２.０m×２.０m；過濾面積為８００m２；濾室數(shù)量為１１２個；濾室容積為１６m３。礦漿進料渣漿泵：型號８０ZJ-I-A５２，其中，流量Q＝１８２m３／h，揚程H＝１０５.５m；電機采用變頻控制，變化范圍０～５０Hz。２）進料礦漿性質。礦漿為含碳酸鈉和碳酸氫鈉的堿性礦漿，礦漿質量濃度４０％～５０％，礦漿溫度５５～６０℃。2.2礦漿進料壓力壓濾機進料壓力一般情況下由進料泵提供，壓力高低不僅影響到壓濾機的工況，而且間接影響到濾餅與濾布的分離效果。一般情況下，礦漿進料壓力升高的過程可分為兩個階段。

１）第一階段以向壓濾機內充填物料為主，脫水為輔。第一階段以向壓濾機內充填物料為主，形成一定厚度濾層。生產中，該階段的進料壓力一般控制在０.２MPa以下，主要有以下優(yōu)點：

①濾板不易變形損壞；

②一方面保證濾板的密封性，另一方面保證濾板不泄露或降低泄露的幾率；③降低強壓下礦漿中粗細粒度分離的現(xiàn)象，減少或排除貼近濾布的細泥密集層，有利于形成過濾層。

２）形成一定厚度濾層后，第二階段以濾餅脫水為主，充填為輔。第二階段以濾餅脫水為主，進料壓力一般控制在０.６MPa以下，通常情況下該壓力（０.６MPa）也是壓濾機設備自身所允許的最高進料壓力。在該階段進料過程中，隨著壓力逐漸增大，濾餅孔隙率逐漸變小，其飽和度逐漸降低；當濾餅飽和度接近剩余飽和度時，濾餅水分不再降低，通過分析濾餅的顯微結構可知，此時顆粒成“拱橋”結構，這種結構包含的水分很難用常規(guī)進料泵所提供的流體靜壓力排出，若繼續(xù)提高過濾壓力，容易造成隔膜板變形受損等。

在生產中，合理掌握上述兩個階段的礦漿進料壓力，可有利于提高壓濾機的工作效率。在該工程的試車過程中，操作人員通過控制室內的PLC控制系統(tǒng)，調節(jié)壓濾機進料泵的變頻器，從而實現(xiàn)對壓濾機進料壓力的控制和調節(jié)，調節(jié)控制過程的參數(shù)如下所述。

１）在進料初期（進料時間在１０min左右），濾餅較薄，阻力較小，常采用較小的電機頻率，進料壓力一般控制在０.１～０.２MPa。

２）根據(jù)壓濾機進料口處壓力和流量變化，逐步加大變頻器輸入泵電機的頻率。壓濾機進料設計壓力≤０.６MPa，因此壓濾機進口壓力一般控制在０.６MPa以下，避免壓力過大而損壞濾板。

３）當進料壓力達到０.６MPa時，保壓～５min后打開礦漿回流閥并關閉壓濾機進料閥，完成進料，整個進料過程一般控制在３０min左右。根據(jù)壓濾機試車可總結出：在壓濾機進料過程中采用變頻器調節(jié)壓濾機進料泵，合理控制進料壓力，既節(jié)能又避免在超壓時對壓濾機濾板造成損壞，一定程度上延長了濾板的使用壽命。

進料粒度組成康采尼（Kozeny）方程式表明

進料速度與顆粒比表面積a的平方成反比。礦漿的粒度組成對過濾速度的影響主要取決于其中細粒級物料含量，其含量越高，物料比表面積a越大，過濾速度越低。在實際生產過程中，通過樣品分析結果表明：礦漿中＜０.０７４mm粒級物料對過濾速度影響最為明顯，而粗粒級物料含量雖然有利于過濾速度的提高，但一般只有０.２８～０.０７４mm粒級物料占８０％左右時，壓濾機成餅較為理想，如果粒度＞０.９mm粒級物料含量較高，壓濾機往往會出現(xiàn)過濾前期濾液濁度高的現(xiàn)象。對鈾礦石浸出工藝中，在保證礦石浸出率的前提下可對礦漿粒級組成做適當調整，通過降低細粒級含量，減少顆粒比表面積，提高進料速度。該水冶廠第二階段試車過程中對浸出礦漿的粒級分布做了調整，其中－０.２０mm由≥９７％降低至９０％±２％，－０.０７４mm由≥６５％降低至５５％±５％。在試車生產中，一方面通過浸出試驗驗證了礦漿粒度變粗后對礦石的浸出率幾乎沒有影響，浸出率滿足工業(yè)生產的要求；另一方面也證明礦漿中細粒級含量減小時可提高壓濾機的進料速度，主要體現(xiàn)在進料周期由４５～５０min縮減到３０min，達到了預期的設計要求。文獻中提出合理優(yōu)化進料礦漿的固體顆粒粒度，可有效提高礦漿進料速度，提高濾餅的成冰速度和厚度，提高壓濾機的處理能力。因此在實際生產過程中，需根據(jù)礦石的浸出性能、過濾性能以及濾布的適用范圍確定礦漿粒級組成，通過試驗驗證后再工業(yè)化實施或調整。

進料濃度

理論上礦漿濃度越高，其固相物含量就越高，相對于濃度較低的礦漿其濾餅形成速度較快。當入料礦漿濃度低時，細小顆粒極易直接進入濾布孔眼中，穿過、堵塞或覆蓋在上面，使過濾介質孔眼很快被堵塞。若提高礦漿濃度，將有更多的顆粒接近或達到過濾介質的孔眼，由于顆粒間的相互干擾，絕大部分顆粒不能進入孔眼而在上面形成拱架橋，使濾孔不被嚴重堵塞，并逐漸形成濾餅。該水冶廠第一、第二階段壓濾機試車過程的單次過濾參數(shù)。可以看出：礦漿進料濃度由４２.５％提高至５０％，單臺每批次進料礦漿的總體積只減小約１.５％，而過濾時間縮短約３３％，濾餅重量提高約２３％，濃礦漿比稀礦漿濾餅形成速度提高約８３％，礦漿過濾速度提高約４７.６％。水冶廠在第二次試車中礦漿濃度基本控制５０％，濾餅成型較好，易脫落，達到了預期設計要求。雖然提高礦漿進料濃度可提高壓濾機過濾速率，但不能無限制、任意濃度的提高。在某工程中，采用１５m２壓濾機開展了不同進料濃度下廢泥礦漿的過濾試驗。根據(jù)過濾試驗，得到過濾速度（以干濾餅重量計）與進料濃度的關系。當?shù)V漿進料濃度從６％提高到１５％，壓濾機過濾速度提高約８０％，當?shù)V漿進料濃度超過１５％，過濾速度反而下降。由此可見，根據(jù)物料的特性，在一定范圍內提高進料礦漿的濃度有利于提高過濾速度，但礦漿濃度不宜過高，若過高不僅不利于過濾速度的提高，而且還會影響礦漿流動性、阻塞管道或壓濾機的進料口。因此，在一定濃度范圍內可通過提高礦漿濃度提高進料速度，但最適宜、最佳的進料濃度（或范圍）需針對固體粒度、礦漿性質等方面開展試驗來確定。

結語

綜上所述，礦漿進料壓力、粒度組成，以及礦漿濃度對壓濾機進料速度有著密切聯(lián)系。因此，建議在今后鈾水冶廠壓濾機進料的過程中，針對特定的物料合理調節(jié)進料壓力、在保證工藝指標技術要求的前提下優(yōu)化礦漿粒度組成以及適當調整礦漿濃度，提高壓濾機的進料速度，保證壓濾機的生產能力。另外，在生產過程中一方面要嚴格控制與壓濾機進料相關的工藝參數(shù)；另一方面要加強壓濾機的日常檢查與保養(yǎng)，保障設備作業(yè)率，延長設備使用壽命。