引言

隨著易選礦產(chǎn)資源的逐漸枯竭，復(fù)雜難選和低品位礦石量增加，磨礦粒度變得更細(xì)，導(dǎo)致精礦的脫水過(guò)濾變得越來(lái)越難。為解決難過(guò)濾礦物的過(guò)濾，一種高效的壓濾機(jī)被開(kāi)發(fā)出來(lái)并逐漸應(yīng)用到了選礦廠的精礦過(guò)濾中。由于這類(lèi)壓濾機(jī)在控制上都采用自動(dòng)控制技術(shù)，一般稱(chēng)此種高效壓濾機(jī)為自動(dòng)壓濾機(jī)。

目前在我國(guó)選礦工業(yè)中得到成功應(yīng)用的自動(dòng)壓濾機(jī)有多種，在陜西銀礦、陜西鉛硐山鉛鋅礦等中小型礦山得到了成功的應(yīng)用，應(yīng)用實(shí)踐證明可以有效地處理細(xì)而黏的難過(guò)濾選礦精礦，濾餅水分明顯低于真空過(guò)濾及板框壓濾機(jī)。但存在單臺(tái)設(shè)備過(guò)濾面積小，濾板等易損件消耗大，自動(dòng)控制系統(tǒng)、濾板密封結(jié)構(gòu)不夠完善等問(wèn)題，如果不進(jìn)行大型化研究和性能的進(jìn)一步完善，就難以適應(yīng)大型礦山難過(guò)濾礦物的過(guò)濾。

為解決以上高效壓濾機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)高效脫水工藝、濾板大型化、壓濾機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)、壓濾過(guò)程控制優(yōu)化等方面的研究，在ZYLD自動(dòng)壓濾機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了新型的自動(dòng)壓濾機(jī)及脫水系統(tǒng)。

1高效壓濾脫水工藝的研究

自動(dòng)壓濾機(jī)一個(gè)完整的工作過(guò)程包括：濾板合攏、入料壓濾、機(jī)械壓榨、風(fēng)干、濾板拉開(kāi)、卸餅、濾布清洗等[引。對(duì)脫水起決定作用的是“入料壓濾”、“機(jī)械壓榨”和“風(fēng)干”這三個(gè)過(guò)程。1.1入料壓濾

濾板合攏形成濾室后，過(guò)濾漿液進(jìn)入壓榨板的隔膜和過(guò)濾板的濾布之間的濾室，在壓力作用下，液相透過(guò)濾布形成濾液排出壓濾機(jī)，固相被濾布截留形成濾渣，逐漸增厚形成濾餅。當(dāng)濾餅增厚到適當(dāng)厚度時(shí)，停止壓入過(guò)濾漿液。這個(gè)過(guò)程在將漿液壓人濾室的同時(shí)就開(kāi)始了過(guò)濾作業(yè)，屬于一個(gè)濾餅過(guò)濾的過(guò)程。物料性質(zhì)對(duì)此階段的影響較大。如物料粒度、料漿濃度等，其中物料粒度是最基本的。而料漿濃度顯著地影響過(guò)濾阻力。在低濃度時(shí)，漿液中的細(xì)顆粒易使濾布孔眼堵塞。高濃度時(shí)，由于相互干擾，絕大部分顆粒不能進(jìn)入濾布孔眼而在其上成拱架橋，使濾孔在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不被嚴(yán)重堵塞。所以預(yù)先將料漿濃縮，可以起到降低濾餅阻力，提高過(guò)濾效率的作用。

1.2壓榨脫水壓榨脫水的方式有多種，應(yīng)用最廣泛的主要有兩種方式：一種是帶壓榨機(jī)構(gòu)的機(jī)械壓榨脫水，另一種是液力壓榨脫水。這兩種壓榨方式的效果對(duì)比，機(jī)械壓榨曲線明顯更陡，說(shuō)明濾餅經(jīng)過(guò)機(jī)械壓榨后，達(dá)到相同濾餅孔隙率的時(shí)間明顯縮短。而液力壓榨脫水要達(dá)到相近的孔隙率時(shí)間就要延長(zhǎng)好幾倍。濾餅的水分隨著孔隙率的減小而降低，所以機(jī)械壓榨可以明顯縮短濾餅的脫水時(shí)間。

2.0大型高效自動(dòng)壓濾機(jī)的研究

2.1高效壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)研究高效壓濾機(jī)是實(shí)現(xiàn)高效壓濾脫水工藝的主體，所以，它首先必須能完成上述的高效脫水工藝。自動(dòng)壓濾機(jī)的“入料壓濾”采用離心泵提供過(guò)濾推動(dòng)力，壓力最高可達(dá)1MPa。采用的是隔膜壓榨，屬機(jī)械壓榨的一種，如圖3所示，在完成人料壓濾后，壓縮空氣被通入到壓榨板隔膜背面的壓榨室，推動(dòng)隔膜擠壓濾餅，濾餅孔隙率迅速減小，從而起到快速脫水的作用。為了充分有效地把濾餅中的水?dāng)D壓出來(lái)，壓榨壓力應(yīng)該盡量高，考慮到密封等各方面因素，一般壓榨壓力控制在0.8～1.2MPa左右。完成壓榨后，壓縮空氣從壓榨板的人料口壓入濾室，進(jìn)入風(fēng)干過(guò)程。此外，自動(dòng)壓濾機(jī)采用了濾板的整體拉開(kāi)和合攏技術(shù)，可以明顯縮短濾板合攏和拉開(kāi)時(shí)間。提高單位過(guò)濾面積的處理能力。由于采用了濾板整體拉開(kāi)技術(shù)，在濾板拉開(kāi)后可以通過(guò)設(shè)計(jì)的高頻振動(dòng)卸餅裝置，使得卸餅更為徹底。為強(qiáng)化過(guò)濾介質(zhì)的再生，自動(dòng)壓濾機(jī)還設(shè)計(jì)了一套濾布的清洗系統(tǒng)。正是由于采用了以上幾方面的技術(shù)，使得BPF自動(dòng)壓濾機(jī)的作業(yè)效率明顯高于普通壓濾機(jī)。

2.2高效壓濾機(jī)的大型化研究

為適應(yīng)大型礦山的難過(guò)濾礦物的過(guò)濾，高效壓濾機(jī)的單機(jī)過(guò)濾面積必須足夠大，而一味地通過(guò)增加單機(jī)濾板數(shù)量勢(shì)必會(huì)造成濾板的合攏拉開(kāi)等輔助時(shí)間的延長(zhǎng)，從而降低單位時(shí)間的處理能力，所以，只有加大單塊濾板的過(guò)濾面積，濾板的大型化是解決壓濾機(jī)大型化的關(guān)鍵。由于入料及壓榨時(shí)濾室中壓力最高達(dá)1MPa，所以工作過(guò)程中濾板承受著巨大的壓力。壓濾機(jī)濾板在工業(yè)生產(chǎn)中有時(shí)會(huì)因兩面受力不均而造成濾板碎裂的現(xiàn)象，所以如果簡(jiǎn)單地加大濾板面積，碎裂問(wèn)題將更為突出。為解決這一難題，本項(xiàng)目主要從濾板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、濾板的材質(zhì)及加工工藝、濾板的密封方式等方面展開(kāi)研究。自動(dòng)壓濾機(jī)的濾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一面壓榨腔另一面過(guò)濾腔，所以?xún)擅娴墓ぷ餍再|(zhì)不一樣，這樣一旦出現(xiàn)異常，很容易在兩面產(chǎn)生較大的壓差而將濾板剪切損壞自動(dòng)壓濾機(jī)的使用實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。而新型的自動(dòng)壓濾機(jī)徹底解決了這一問(wèn)題，將壓濾板拆分成了壓榨板和過(guò)濾板兩種板，每種板采用了雙面對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?。壓榨板，兩面都是壓榨腔；過(guò)濾板，兩面都是過(guò)濾室。這樣每塊濾板兩面的工作性質(zhì)完全一致，甚至可以聯(lián)通，就保證了濾板兩面的受力一致，明顯地改善了濾板的受力情況。壓濾機(jī)的濾板采用的是鑄鐵材質(zhì)，不但鑄鐵由于承受不了剪應(yīng)力易碎裂，而且加工極為復(fù)雜繁瑣，濾板加工成本高，針對(duì)以上問(wèn)題，我們開(kāi)發(fā)了增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)濾板，采用模具壓塑而成，并對(duì)增強(qiáng)聚丙烯過(guò)濾板進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用考察試驗(yàn)，實(shí)踐證明，此種濾板可以解決碎裂及加工成本高的問(wèn)題，但在生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)濾板耐磨性不及鑄鐵濾板，風(fēng)干過(guò)程中風(fēng)蝕磨損現(xiàn)象比較明顯。針對(duì)以上實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們將金屬及聚丙烯濾板的各自?xún)?yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)了金屬與增強(qiáng)聚丙烯組合式濾板，濾板骨架及密封面采用金屬材質(zhì)，濾道采用可方便更換的增強(qiáng)聚丙烯注塑件，這樣既解決了過(guò)濾板耐剪應(yīng)力及耐磨蝕的問(wèn)題，又簡(jiǎn)化了過(guò)濾板的加工，由于采用可更換濾道，濾板壽命也可明顯延長(zhǎng)，目前已在工業(yè)中應(yīng)用。隨著濾板面積的增大，密封面也相應(yīng)地變大，原來(lái)壓濾機(jī)的濾板密封采用平板式橡膠隔膜密封，在濾板面積小時(shí)相對(duì)密封是有效的，但在應(yīng)用到大濾板的密封時(shí)發(fā)現(xiàn)礦漿泄漏幾率明顯比以往的小面積濾板大，針對(duì)此情況，我們采用了新的密封結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了新的橡膠隔膜，不再采用平面式密封設(shè)計(jì)，而是在濾板密封面處增加類(lèi)似于迷宮式的密封設(shè)計(jì)，工業(yè)實(shí)踐考察證明，新型的濾板密封方式效果明顯。.正是由于以上幾方面的突破，使得大面積濾板的開(kāi)發(fā)得以順利進(jìn)行，針對(duì)目前實(shí)際需要，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新型濾板，是原單塊濾板有效過(guò)濾面積2～4倍。濾板大型化技術(shù)的解決。為高效壓濾機(jī)的大型化奠定了基礎(chǔ)。

2.3高效壓濾機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及過(guò)程控制的優(yōu)化研究高效壓濾脫水過(guò)程除包括“人料、壓榨、風(fēng)干”三個(gè)主要過(guò)程外，還包括壓濾機(jī)濾板的合攏、卸料、濾布清洗、濾板拉開(kāi)等輔助過(guò)程，過(guò)程比較復(fù)雜，而且相關(guān)的設(shè)備除了壓濾機(jī)外還有入料離心泵、皮帶輸送機(jī)、濾布清洗用水泵、攪拌槽、氣體壓縮機(jī)和氣動(dòng)閥門(mén)等輔助設(shè)備，它們與壓濾機(jī)之間都需要精確配合聯(lián)動(dòng)。所以靠人工去實(shí)現(xiàn)這些過(guò)程的控制和設(shè)備的聯(lián)動(dòng)是幾乎不可能的，必須有一個(gè)高效可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓濾機(jī)的控制系統(tǒng)主要完成三方面的功能，一是壓濾機(jī)本身的機(jī)械動(dòng)作的精確性控制。二是對(duì)周邊輔助設(shè)備的聯(lián)動(dòng)程序控制。三是對(duì)入料、壓榨、風(fēng)干、卸餅和洗布等主要和輔助脫水過(guò)程實(shí)現(xiàn)順序控制和控制參數(shù)的調(diào)整、故障監(jiān)測(cè)等。自動(dòng)壓濾機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)由“程序控制”、“人機(jī)交互”、“邏輯控制電路”、“信號(hào)采集”、“電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換”、“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”及“故障監(jiān)測(cè)診斷”七大部分組成。控制參數(shù)通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)加載到控制程序中，以保證脫水過(guò)程按設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行順序控制。在設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)“人料濃度”等漿液條件或過(guò)濾的指標(biāo)要求發(fā)生變化時(shí)，由操作人員通過(guò)操作界面及時(shí)修正主要控制參數(shù)，以保證壓濾脫水指標(biāo)和作業(yè)效率。目前壓濾脫水過(guò)程控制參數(shù)的設(shè)定和修正主要是由操作人員根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)來(lái)進(jìn)行的。由于不同的人經(jīng)驗(yàn)不同，容易導(dǎo)致壓濾脫水作業(yè)指標(biāo)和效率的波動(dòng)。而壓濾過(guò)程主要控制參數(shù)的最優(yōu)值是保持脫水作業(yè)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。顯然，僅依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)是不可能求得這組最優(yōu)值的。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有模擬人腦思維和自學(xué)習(xí)的功能，本項(xiàng)目將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模技術(shù)應(yīng)用到了壓濾脫水過(guò)程控制的優(yōu)化研究中，首先建立起神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿真模型實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上研究了一套“循序?qū)?yōu)”的壓濾過(guò)程控制參數(shù)的尋優(yōu)方法。建模及尋優(yōu)程序在MATLAB軟件環(huán)境中編制運(yùn)行，選用RBF經(jīng)向基函數(shù))神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，結(jié)果證明模型仿真值能夠很好地逼近實(shí)際值，模型的逼近精度高。通過(guò)設(shè)計(jì)的尋優(yōu)方法，可以相應(yīng)得到不同入料條件下的最優(yōu)控制參數(shù)值。

3工業(yè)應(yīng)用自動(dòng)壓濾機(jī)的壓濾脫水系統(tǒng)

主要由料漿濃縮設(shè)備(可選)、人料設(shè)備、壓濾機(jī)、濾餅輸送及壓縮空氣制備設(shè)備等組成。料漿先經(jīng)濃密機(jī)濃縮，然后進(jìn)入攪拌槽，再由離心泵泵人壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾脫水，脫水完成后，拉開(kāi)濾板，啟動(dòng)皮帶輸送機(jī)將濾餅送往精礦倉(cāng)，拉開(kāi)完畢后，振動(dòng)卸餅機(jī)構(gòu)自動(dòng)啟動(dòng)卸下殘留濾渣，隨后根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)定進(jìn)行洗布或直接進(jìn)入下一個(gè)壓濾周期。

4結(jié)論

圍繞我國(guó)大型礦山和難過(guò)濾礦物的脫水難題而展開(kāi)的大型高效壓濾機(jī)及脫水工藝的研究，通過(guò)對(duì)高效脫水工藝的研究、濾板的大型化研究、壓濾自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究及壓濾過(guò)程控制參數(shù)優(yōu)化的研究，成功開(kāi)發(fā)出了一套高效的壓濾脫水工藝系統(tǒng)和BPF自動(dòng)壓濾機(jī)，并在工業(yè)中得到了成功的應(yīng)用，壓濾濾餅水分達(dá)到8.0％左右，單位面積處理能力，指標(biāo)及作業(yè)效率明顯高于真空過(guò)濾及普通壓濾機(jī)，為解決我國(guó)大型礦山難過(guò)濾礦物的脫水找到了一條有效可行之路。

---

歡迎來(lái)電咨詢(xún)、技術(shù)交流、來(lái)料實(shí)驗(yàn)。

咨詢(xún)：188517-18517