引言

隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，“貧、細(xì)、雜”鐵礦開(kāi)發(fā)案例越來(lái)越多，對(duì)鐵精礦過(guò)濾工藝產(chǎn)生了很大影響，一是磨礦細(xì)度越來(lái)越細(xì)，最終磨礦細(xì)度-0.045mm粒級(jí)占90%以上已經(jīng)司空見(jiàn)慣，－０.０３７ｍｍ粒級(jí)占９０％甚至－０.０３０ｍｍ粒級(jí)含量達(dá)到８０％以上都有工業(yè)實(shí)踐，祁東鐵礦、中信泰富西澳鐵礦磨礦細(xì)度Ｐ８０達(dá)到０.０２５ｍｍ；二是氧化鐵礦石或微細(xì)粒嵌布磁鐵礦普遍采用反浮選技術(shù)改善鐵精礦質(zhì)量，該工藝一般要加入大量的淀粉作為抑制劑，礦漿越來(lái)越粘；三是部分難選氧化鐵礦石采用磁化焙燒技術(shù)將氧化鐵礦物轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗽齑盆F礦，礦物顆粒在焙燒和水冷過(guò)程中產(chǎn)生大量的孔隙，毛細(xì)孔十分發(fā)達(dá)。以上３點(diǎn)使鐵精礦越來(lái)越難以過(guò)濾。酒鋼選燒廠生產(chǎn)的鐵精礦具備了上述３個(gè)特點(diǎn)，是典型的粒度細(xì)、礦漿粘、毛細(xì)孔多、比表面大的難過(guò)濾鐵精礦。為了解決過(guò)濾難題，酒鋼選燒廠在多種過(guò)濾技術(shù)科研和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，最終選擇盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)用于二選工序鐵精礦過(guò)濾并取得成功，為難過(guò)濾鐵精礦提供了高效解決方案。

酒鋼選燒廠選礦工序簡(jiǎn)介

酒鋼選燒由原酒鋼選礦廠和酒鋼燒結(jié)廠合并而成，現(xiàn)有２條選礦生產(chǎn)線，４臺(tái)燒結(jié)機(jī)，２臺(tái)８ｍ２球團(tuán)豎爐，年產(chǎn)鐵精礦５１０萬(wàn)噸，燒結(jié)礦８００萬(wàn)噸，球團(tuán)礦１０５萬(wàn)噸。選礦工序主要處理鏡鐵山鐵礦石，鐵礦物主要為鏡鐵礦、菱鐵礦和褐鐵礦，少量磁鐵礦；脈石礦物為碧玉、鐵白云石、重晶石、石英，圍巖為千枚巖。該礦石礦物組成十分復(fù)雜，鐵礦物嵌布微細(xì)，是典型的復(fù)合、氧化、難選紅鐵礦。經(jīng)過(guò)４０多年的發(fā)展，酒鋼選燒廠２條選礦生產(chǎn)線采用相近的選礦工藝，入選原礦經(jīng)過(guò)篩分分成塊礦（１５～１００ｍｍ）和粉礦（－１５ｍｍ），塊礦采用磁化焙燒?弱磁選?陽(yáng)離子反浮選工藝，粉礦采用單一強(qiáng)磁選工藝，最終產(chǎn)品為強(qiáng)磁選精礦和焙燒磁選反浮選精礦混合而成的綜合鐵精礦，兩種鐵精礦各占一半。

選礦工序

鐵精礦過(guò)濾發(fā)展沿革酒鋼選燒廠選礦工藝經(jīng)歷了３個(gè)階段，過(guò)濾機(jī)采用了３種機(jī)型，如表１所示。一選工序于１９７２年投產(chǎn)，投產(chǎn)初期只生產(chǎn)單一的焙燒磁選鐵精礦，設(shè)計(jì)采用４０ｍ２內(nèi)濾式筒式真空過(guò)濾機(jī)，由于焙燒磁選鐵精礦孔隙發(fā)達(dá)，１９７２～１９７７年鐵精礦水分平均達(dá)到１７.４１％，最高水分達(dá)到１８.１５％，給燒結(jié)生產(chǎn)帶來(lái)很大困難。１９８０年起，強(qiáng)磁選工藝陸續(xù)投產(chǎn)，初期強(qiáng)磁選精礦單獨(dú)過(guò)濾，鐵精礦水分１２.８７％。１９８１年５月起，為了緩解焙燒磁選精礦水分過(guò)高的問(wèn)題，焙燒磁選精礦與強(qiáng)磁選精礦混合過(guò)濾，１９８３～２００４年鐵精礦水分１６.１４％。２００５年，一選工序推廣應(yīng)用脫水能力較強(qiáng)的７２ｍ２盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)，在鐵精礦細(xì)度明顯提高的前提下，精礦水分降低到１４.２％，滿足了燒結(jié)生產(chǎn)的需要。２００７年底，一選工序?qū)Ρ簾胚x精礦進(jìn)行了細(xì)磨?陽(yáng)離子反浮選技術(shù)改造，焙燒磁選最終磨礦細(xì)度達(dá)到－０.０５４ｍｍ粒級(jí)占９０％，浮選過(guò)程中添加了淀粉，混合鐵精礦細(xì)度提高到－０.０７４ｍｍ粒級(jí)８７.５％，精礦水分上升到１５.２９％，當(dāng)?shù)V石條件發(fā)生變化、焙燒磁選精礦比例過(guò)高時(shí)，精礦水分有時(shí)超過(guò)１６.５％，影響燒結(jié)生產(chǎn)順行。２０１０年，選燒廠準(zhǔn)備建設(shè)二選工序，為了提高鐵精礦質(zhì)量，磨礦細(xì)度進(jìn)一步提高，未來(lái)強(qiáng)磁選精礦也要細(xì)磨、反浮選，并且規(guī)劃實(shí)施粉礦焙燒磁選、陽(yáng)離子反浮選技術(shù)，現(xiàn)有過(guò)濾裝備不能滿足未來(lái)發(fā)展的需要，過(guò)濾設(shè)備面臨新的選擇。可供選擇的過(guò)濾機(jī)有陶瓷過(guò)濾機(jī)、機(jī)械壓濾機(jī)和加壓過(guò)濾機(jī)３種機(jī)型。陶瓷過(guò)濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，缺點(diǎn)是不適用于過(guò)濾含淀粉的精礦，而且在過(guò)濾細(xì)、粘物料時(shí)利用系數(shù)較低；機(jī)械壓濾機(jī)可以有效脫除顆粒間的水分，但是難以脫除焙燒磁選精礦顆粒內(nèi)部的毛細(xì)水，而且濾餅不夠松散；加壓過(guò)濾機(jī)特別適合于細(xì)、粘物料的脫水，能夠脫除顆粒內(nèi)部的毛細(xì)水，濾餅松散，酒鋼早在１９８８年就委托德國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)進(jìn)行了單一焙燒磁選精礦的過(guò)濾試驗(yàn)，效果良好。因此加壓過(guò)濾機(jī)是二選過(guò)濾機(jī)的首選機(jī)型。

加壓過(guò)濾機(jī)簡(jiǎn)介

加壓過(guò)濾機(jī)發(fā)展概況加壓過(guò)濾機(jī)是世界公認(rèn)的先進(jìn)脫水設(shè)備，廣泛應(yīng)用于難脫水物料的過(guò)濾。國(guó)外最早由德國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)于２０世紀(jì)６０年代開(kāi)始研究，洪堡·韋達(dá)格公司在其基礎(chǔ)上于１９８５年生產(chǎn)出第一臺(tái)盤(pán)式壓濾機(jī)并投入生產(chǎn)使用。后來(lái)，奧地利安德里茲公司也從卡爾斯魯厄大學(xué)獲得了加壓過(guò)濾機(jī)制造許可證，成為世界上第二家能夠生產(chǎn)加壓過(guò)濾機(jī)的公司。國(guó)內(nèi)從２０世紀(jì)６０年代中期便開(kāi)始研究盤(pán)式壓濾機(jī)，１９６６年國(guó)內(nèi)研制出１臺(tái)５ｍ２的盤(pán)式壓濾機(jī)。１９８９年，中國(guó)煤炭科學(xué)院唐山分院研制出１臺(tái)１０ｍ２的盤(pán)式壓濾機(jī)用于中間試驗(yàn)，為大型加壓過(guò)濾機(jī)的研制打下了基礎(chǔ)。１９９２年馬鞍山礦山研究院研制成功ＹＧＰ－１８ｍ２盤(pán)式壓濾機(jī)并在鞍鋼東鞍山燒結(jié)廠進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，取得了良好的指標(biāo)，但是沒(méi)有轉(zhuǎn)入工業(yè)應(yīng)用。１９９４年７月，山東萊蕪煤礦機(jī)械廠與唐山院合作研制的ＧＰＪ－６０加壓過(guò)濾機(jī)在棗莊礦務(wù)局八一選煤廠投入試生產(chǎn)，精煤水分由真空過(guò)濾的２８％～３０％降低到１９％～２１％，效果十分顯著，從此拉開(kāi)了煤礦系統(tǒng)應(yīng)用加壓過(guò)濾機(jī)的序幕。２０１２年１１月，山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司生產(chǎn)的４臺(tái)ＧＰＪ－１２０型盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)在酒鋼選燒廠投入生產(chǎn)，酒鋼選燒廠成為國(guó)內(nèi)首家成功采用加壓過(guò)濾機(jī)過(guò)濾鐵精礦的鐵礦選礦廠。

加壓過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)原理

盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)由主機(jī)、輔機(jī)及配套管道閥門(mén)組成。主機(jī)主要包括盤(pán)式過(guò)濾機(jī)、加壓倉(cāng)、倉(cāng)內(nèi)刮板機(jī)（用于鐵精礦脫水時(shí)改為皮帶輸送機(jī)）、排料裝置、反吹裝置、清洗裝置、排水裝置、氣控系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等。其中，圓盤(pán)過(guò)濾機(jī)配備礦漿攪拌裝置，排料裝置包括帶有液壓閘板的上排料倉(cāng)和下排料倉(cāng)，采用托輥支撐上、下閘板，配套充氣密封圈進(jìn)行有效密封。輔機(jī)主要包括高壓風(fēng)機(jī)、低壓風(fēng)機(jī)、給料渣漿泵、圓盤(pán)排料機(jī)、氣水分離器等。高壓風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)給氣控系統(tǒng)及閘板密封機(jī)構(gòu)供風(fēng)，低壓風(fēng)機(jī)提供過(guò)濾用風(fēng)源及下排料倉(cāng)充氣用風(fēng)源，給料泵負(fù)責(zé)提供需過(guò)濾的礦漿，圓盤(pán)排料機(jī)用于收集下排料倉(cāng)排出的濾餅并將其均勻給到外部皮帶輸送機(jī)上，氣水分離器則確保過(guò)濾盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)工作時(shí)，通過(guò)連續(xù)向加壓倉(cāng)內(nèi)通入壓縮空氣，在盤(pán)式過(guò)濾機(jī)濾扇表面與通大氣的氣水分離器之間形成壓差，使礦漿中的水在正壓力的作用下穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)被脫除，固體顆粒則在濾布上形成濾餅，在卸料區(qū)被反吹風(fēng)吹落到倉(cāng)內(nèi)濾餅輸送機(jī)上，經(jīng)過(guò)排料裝置收集后排出。盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)排料過(guò)程中，上下排料倉(cāng)閘板交替動(dòng)作。排料初期，上閘板打開(kāi)，下閘板關(guān)閉；待下排料倉(cāng)料位達(dá)到一定程度后，上閘板關(guān)閉，下排料倉(cāng)開(kāi)始泄壓，泄壓完畢后下閘板打開(kāi)進(jìn)行排料；下排料倉(cāng)排料完畢后，下閘板關(guān)閉，下排料倉(cāng)充氣閥打開(kāi)進(jìn)行升壓；待下排料倉(cāng)與加壓倉(cāng)壓力相同時(shí)，上閘板打開(kāi)繼續(xù)排料。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)連續(xù)運(yùn)行，周期排料。與傳統(tǒng)真空過(guò)濾機(jī)相比，盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)由于加壓倉(cāng)與外部大氣形成的壓差遠(yuǎn)大于真空方式造成的壓差，因而其過(guò)濾效率更高，脫水效果更好。與機(jī)械壓榨式過(guò)濾機(jī)相比，盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)由于采用壓縮空氣方式脫水，因而其濾餅十分松散，有利于物料的輸送和混合。

加壓過(guò)濾機(jī)選型試驗(yàn)與設(shè)計(jì)優(yōu)化

、加壓過(guò)濾機(jī)選型試驗(yàn)早在１９８７年，酒鋼曾經(jīng)委托德國(guó)ＭＶＭ研究所進(jìn)行了焙燒磁選鐵精礦實(shí)驗(yàn)室加壓過(guò)濾試驗(yàn)，取得了良好的效果。在此基礎(chǔ)上，德國(guó)ＭＶＭ研究所于１９８９年初又完成了酒鋼焙燒磁選鐵精礦的連續(xù)氣壓壓濾半工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備為安裝在壓力倉(cāng)內(nèi)的０.７２ｍ２外濾筒式過(guò)濾機(jī)，試驗(yàn)累計(jì)進(jìn)行４８ｈ，給礦體積濃度２７％，工作壓差０.１８ＭＰａ，濾餅厚度約１０ｍｍ。濾餅水分１２％±０.５％，處理能力６９５ｋｇ／（ｍ２·ｈ）。２０１０～２０１１年，酒鋼委托山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司進(jìn)行了酒鋼選燒廠綜合鐵精礦加壓過(guò)濾機(jī)半工業(yè)過(guò)濾試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備為２ｍ２圓盤(pán)加壓過(guò)濾機(jī)，最終試在合適的過(guò)濾壓力和主軸轉(zhuǎn)速下，精礦濾餅的水分可以達(dá)到１１.４８％～１１.８９％，過(guò)濾機(jī)的干基利用系數(shù)為８１３.６～９８５.６ｋｇ／（ｍ２·ｈ）。同時(shí)可觀察到濾餅呈散狀排出，排料順暢。同時(shí)進(jìn)行了濾布試驗(yàn)，推薦使用透氣量小的單絲濾布，孔徑０.０４５～０.０５４ｍｍ。推薦工作壓力０.３ＭＰａ，耗氣量１.２～１.３ｍ３／（ｍ２·ｍｉｎ）。

鐵精礦用加壓過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化

盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)目前主要應(yīng)用于煤泥的過(guò)濾，而鐵精礦與煤泥的性質(zhì)存在較大差異。為了滿足鐵精礦過(guò)濾的需要，經(jīng)過(guò)技術(shù)交流，山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司對(duì)鐵精礦過(guò)濾用ＧＰＪ－１２０型盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的優(yōu)化：

１）設(shè)備、管道耐磨、防腐優(yōu)化。加壓倉(cāng)內(nèi)壁做防腐處理，過(guò)濾機(jī)槽體采用不銹鋼材質(zhì)；主軸軸頸內(nèi)濾液管采用裝配形式，磨損后可以進(jìn)行更換；軸頸內(nèi)濾液管、主濾液管、倉(cāng)內(nèi)入料管內(nèi)襯剛玉耐磨材料，提高其使用壽命；上下排料倉(cāng)內(nèi)襯高分子聚乙烯材料，解決耐磨問(wèn)題又防止粘料；系統(tǒng)閥門(mén)采用耐磨閥門(mén)，以延長(zhǎng)使用壽命。

２）礦漿攪拌裝置優(yōu)化。將礦漿攪拌裝置改為耙式攪拌，解決物料密度大、沉淀快的問(wèn)題，同時(shí)避免臥式攪拌密封磨損快的問(wèn)題。

３）倉(cāng)內(nèi)濾餅輸送機(jī)優(yōu)化。煤礦系統(tǒng)使用的盤(pán)式加壓過(guò)濾機(jī)多采用刮板機(jī)輸送倉(cāng)內(nèi)物料，檢修空間小，而且刮板機(jī)的刮板在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中與滑道直接接觸，用于處理鐵精礦時(shí)易磨損，為此將刮板機(jī)改為皮帶運(yùn)輸機(jī)。

４）濾布優(yōu)化。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇適用于鐵精礦過(guò)濾的濾布，使用壽命可達(dá)到２０ｄ以上。５加壓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)實(shí)踐５.１工業(yè)調(diào)試主要進(jìn)行了加壓倉(cāng)壓力、給礦濃度、過(guò)濾機(jī)礦漿槽液位和排料周期的調(diào)試，著重尋找在過(guò)濾能力與排料能力匹配的前提下適宜的工藝參數(shù)。

生產(chǎn)初期出現(xiàn)的問(wèn)題及解決情況生產(chǎn)

初期壓濾機(jī)出現(xiàn)了一些影響順行的問(wèn)題，

一是加壓倉(cāng)內(nèi)濾餅輸送皮帶出現(xiàn)撒料，通過(guò)對(duì)擋料器進(jìn)行改造，該問(wèn)題得到了有效解決；

二是在精礦礦漿濃度過(guò)高時(shí)處理能力過(guò)大，導(dǎo)致倉(cāng)內(nèi)皮帶壓料、濾餅水分上升、排料裝置來(lái)不及排料，通過(guò)降低礦漿濃度，該問(wèn)題得到了有效解決；

三是倉(cāng)內(nèi)皮帶減速機(jī)磨損嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)分析是由于密封不良造成粉塵進(jìn)入潤(rùn)滑油所致，通過(guò)加強(qiáng)密封，解決了這個(gè)問(wèn)題；

四是由于初期生產(chǎn)對(duì)過(guò)濾布的管理不夠重視，濾布破損沒(méi)有及時(shí)更換，導(dǎo)致耗氣量異常升高，濾液濃度大幅度上升，濾液過(guò)流部件頻繁損壞，通過(guò)監(jiān)控濾液濃度，及時(shí)更換破損的濾布，使這個(gè)問(wèn)題得到了解決；

工業(yè)應(yīng)用效果

壓濾機(jī)各項(xiàng)問(wèn)題得到有效解決后二選壓濾與一選真空過(guò)濾生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比。在精礦－０.０７４ｍｍ粒級(jí)含量高８.５９個(gè)百分點(diǎn)的情況下，二選精礦水分低２.５９個(gè)百分點(diǎn)，利用系數(shù)提高０.０８７ｔ／（ｍ２·ｈ），濾餅十分松散，為精礦輸送和燒結(jié)均勻配料創(chuàng)造了很好的條件。

結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)實(shí)踐表明，加壓過(guò)濾機(jī)可以有效解決難過(guò)濾鐵精礦的脫水難題。相對(duì)于煤泥而言，鐵精礦還是易過(guò)濾的物料，因此在設(shè)計(jì)前必須高度重視選型試驗(yàn)，為濾布選擇、耗氣量確定、濾餅輸送和排料裝置設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。濾布的優(yōu)化和日常維護(hù)管理是加壓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)順行、延長(zhǎng)過(guò)流部件壽命的關(guān)鍵。