引言

隨著鋼鐵工業的快速發展，“貧、細、雜”鐵礦開發案例越來越多，對鐵精礦過濾工藝產生了很大影響，一是磨礦細度越來越細，最終磨礦細度-0.045mm粒級占90%以上已經司空見慣，－０.０３７ｍｍ粒級占９０％甚至－０.０３０ｍｍ粒級含量達到８０％以上都有工業實踐，祁東鐵礦、中信泰富西澳鐵礦磨礦細度Ｐ８０達到０.０２５ｍｍ；二是氧化鐵礦石或微細粒嵌布磁鐵礦普遍采用反浮選技術改善鐵精礦質量，該工藝一般要加入大量的淀粉作為抑制劑，礦漿越來越粘；三是部分難選氧化鐵礦石采用磁化焙燒技術將氧化鐵礦物轉變為人造磁鐵礦，礦物顆粒在焙燒和水冷過程中產生大量的孔隙，毛細孔十分發達。以上３點使鐵精礦越來越難以過濾。酒鋼選燒廠生產的鐵精礦具備了上述３個特點，是典型的粒度細、礦漿粘、毛細孔多、比表面大的難過濾鐵精礦。為了解決過濾難題，酒鋼選燒廠在多種過濾技術科研和生產實踐的基礎上，最終選擇盤式加壓過濾機用于二選工序鐵精礦過濾并取得成功，為難過濾鐵精礦提供了高效解決方案。

酒鋼選燒廠選礦工序簡介

酒鋼選燒由原酒鋼選礦廠和酒鋼燒結廠合并而成，現有２條選礦生產線，４臺燒結機，２臺８ｍ２球團豎爐，年產鐵精礦５１０萬噸，燒結礦８００萬噸，球團礦１０５萬噸。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雜，鐵礦物嵌布微細，是典型的復合、氧化、難選紅鐵礦。經過４０多年的發展，酒鋼選燒廠２條選礦生產線采用相近的選礦工藝，入選原礦經過篩分分成塊礦（１５～１００ｍｍ）和粉礦（－１５ｍｍ），塊礦采用磁化焙燒?弱磁選?陽離子反浮選工藝，粉礦采用單一強磁選工藝，最終產品為強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

鐵精礦過濾發展沿革酒鋼選燒廠選礦工藝經歷了３個階段，過濾機采用了３種機型，如表１所示。一選工序于１９７２年投產，投產初期只生產單一的焙燒磁選鐵精礦，設計采用４０ｍ２內濾式筒式真空過濾機，由于焙燒磁選鐵精礦孔隙發達，１９７２～１９７７年鐵精礦水分平均達到１７.４１％，最高水分達到１８.１５％，給燒結生產帶來很大困難。１９８０年起，強磁選工藝陸續投產，初期強磁選精礦單獨過濾，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高的問題，焙燒磁選精礦與強磁選精礦混合過濾，１９８３～２００４年鐵精礦水分１６.１４％。２００５年，一選工序推廣應用脫水能力較強的７２ｍ２盤式真空過濾機，在鐵精礦細度明顯提高的前提下，精礦水分降低到１４.２％，滿足了燒結生產的需要。２００７年底，一選工序對焙燒磁選精礦進行了細磨?陽離子反浮選技術改造，焙燒磁選最終磨礦細度達到－０.０５４ｍｍ粒級占９０％，浮選過程中添加了淀粉，混合鐵精礦細度提高到－０.０７４ｍｍ粒級８７.５％，精礦水分上升到１５.２９％，當礦石條件發生變化、焙燒磁選精礦比例過高時，精礦水分有時超過１６.５％，影響燒結生產順行。２０１０年，選燒廠準備建設二選工序，為了提高鐵精礦質量，磨礦細度進一步提高，未來強磁選精礦也要細磨、反浮選，并且規劃實施粉礦焙燒磁選、陽離子反浮選技術，現有過濾裝備不能滿足未來發展的需要，過濾設備面臨新的選擇?？晒┻x擇的過濾機有陶瓷過濾機、機械壓濾機和加壓過濾機３種機型。陶瓷過濾機的優點是節能，缺點是不適用于過濾含淀粉的精礦，而且在過濾細、粘物料時利用系數較低；機械壓濾機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部的毛細水，而且濾餅不夠松散；加壓過濾機特別適合于細、粘物料的脫水，能夠脫除顆粒內部的毛細水，濾餅松散，酒鋼早在１９８８年就委托德國卡爾斯魯厄大學進行了單一焙燒磁選精礦的過濾試驗，效果良好。因此加壓過濾機是二選過濾機的首選機型。

加壓過濾機簡介

加壓過濾機發展概況加壓過濾機是世界公認的先進脫水設備，廣泛應用于難脫水物料的過濾。國外最早由德國卡爾斯魯厄大學于２０世紀６０年代開始研究，洪堡·韋達格公司在其基礎上于１９８５年生產出第一臺盤式壓濾機并投入生產使用。后來，奧地利安德里茲公司也從卡爾斯魯厄大學獲得了加壓過濾機制造許可證，成為世界上第二家能夠生產加壓過濾機的公司。國內從２０世紀６０年代中期便開始研究盤式壓濾機，１９６６年國內研制出１臺５ｍ２的盤式壓濾機。１９８９年，中國煤炭科學院唐山分院研制出１臺１０ｍ２的盤式壓濾機用于中間試驗，為大型加壓過濾機的研制打下了基礎。１９９２年馬鞍山礦山研究院研制成功ＹＧＰ－１８ｍ２盤式壓濾機并在鞍鋼東鞍山燒結廠進行了工業試驗，取得了良好的指標，但是沒有轉入工業應用。１９９４年７月，山東萊蕪煤礦機械廠與唐山院合作研制的ＧＰＪ－６０加壓過濾機在棗莊礦務局八一選煤廠投入試生產，精煤水分由真空過濾的２８％～３０％降低到１９％～２１％，效果十分顯著，從此拉開了煤礦系統應用加壓過濾機的序幕。２０１２年１１月，山東萊蕪煤礦機械有限公司生產的４臺ＧＰＪ－１２０型盤式加壓過濾機在酒鋼選燒廠投入生產，酒鋼選燒廠成為國內首家成功采用加壓過濾機過濾鐵精礦的鐵礦選礦廠。

加壓過濾機結構原理

盤式加壓過濾機由主機、輔機及配套管道閥門組成。主機主要包括盤式過濾機、加壓倉、倉內刮板機（用于鐵精礦脫水時改為皮帶輸送機）、排料裝置、反吹裝置、清洗裝置、排水裝置、氣控系統、電控系統等。其中，圓盤過濾機配備礦漿攪拌裝置，排料裝置包括帶有液壓閘板的上排料倉和下排料倉，采用托輥支撐上、下閘板，配套充氣密封圈進行有效密封。輔機主要包括高壓風機、低壓風機、給料渣漿泵、圓盤排料機、氣水分離器等。高壓風機負責給氣控系統及閘板密封機構供風，低壓風機提供過濾用風源及下排料倉充氣用風源，給料泵負責提供需過濾的礦漿，圓盤排料機用于收集下排料倉排出的濾餅并將其均勻給到外部皮帶輸送機上，氣水分離器則確保過濾盤式加壓過濾機工作時，通過連續向加壓倉內通入壓縮空氣，在盤式過濾機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過濾介質被脫除，固體顆粒則在濾布上形成濾餅，在卸料區被反吹風吹落到倉內濾餅輸送機上，經過排料裝置收集后排出。盤式加壓過濾機排料過程中，上下排料倉閘板交替動作。排料初期，上閘板打開，下閘板關閉；待下排料倉料位達到一定程度后，上閘板關閉，下排料倉開始泄壓，泄壓完畢后下閘板打開進行排料；下排料倉排料完畢后，下閘板關閉，下排料倉充氣閥打開進行升壓；待下排料倉與加壓倉壓力相同時，上閘板打開繼續排料。如此周而復始，實現盤式加壓過濾機連續運行，周期排料。與傳統真空過濾機相比，盤式加壓過濾機由于加壓倉與外部大氣形成的壓差遠大于真空方式造成的壓差，因而其過濾效率更高，脫水效果更好。與機械壓榨式過濾機相比，盤式加壓過濾機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。

加壓過濾機選型試驗與設計優化

、加壓過濾機選型試驗早在１９８７年，酒鋼曾經委托德國ＭＶＭ研究所進行了焙燒磁選鐵精礦實驗室加壓過濾試驗，取得了良好的效果。在此基礎上，德國ＭＶＭ研究所于１９８９年初又完成了酒鋼焙燒磁選鐵精礦的連續氣壓壓濾半工業試驗。試驗設備為安裝在壓力倉內的０.７２ｍ２外濾筒式過濾機，試驗累計進行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械有限公司進行了酒鋼選燒廠綜合鐵精礦加壓過濾機半工業過濾試驗。試驗設備為２ｍ２圓盤加壓過濾機，最終試在合適的過濾壓力和主軸轉速下，精礦濾餅的水分可以達到１１.４８％～１１.８９％，過濾機的干基利用系數為８１３.６～９８５.６ｋｇ／（ｍ２·ｈ）。同時可觀察到濾餅呈散狀排出，排料順暢。同時進行了濾布試驗，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）。

鐵精礦用加壓過濾機設計優化

盤式加壓過濾機目前主要應用于煤泥的過濾，而鐵精礦與煤泥的性質存在較大差異。為了滿足鐵精礦過濾的需要，經過技術交流，山東萊蕪煤礦機械有限公司對鐵精礦過濾用ＧＰＪ－１２０型盤式加壓過濾機進行了以下幾個方面的優化：

１）設備、管道耐磨、防腐優化。加壓倉內壁做防腐處理，過濾機槽體采用不銹鋼材質；主軸軸頸內濾液管采用裝配形式，磨損后可以進行更換；軸頸內濾液管、主濾液管、倉內入料管內襯剛玉耐磨材料，提高其使用壽命；上下排料倉內襯高分子聚乙烯材料，解決耐磨問題又防止粘料；系統閥門采用耐磨閥門，以延長使用壽命。

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

３）倉內濾餅輸送機優化。煤礦系統使用的盤式加壓過濾機多采用刮板機輸送倉內物料，檢修空間小，而且刮板機的刮板在運轉過程中與滑道直接接觸，用于處理鐵精礦時易磨損，為此將刮板機改為皮帶運輸機。

４）濾布優化。在試驗的基礎上，選擇適用于鐵精礦過濾的濾布，使用壽命可達到２０ｄ以上。５加壓過濾機生產實踐５.１工業調試主要進行了加壓倉壓力、給礦濃度、過濾機礦漿槽液位和排料周期的調試，著重尋找在過濾能力與排料能力匹配的前提下適宜的工藝參數。

生產初期出現的問題及解決情況生產

初期壓濾機出現了一些影響順行的問題，

一是加壓倉內濾餅輸送皮帶出現撒料，通過對擋料器進行改造，該問題得到了有效解決；

二是在精礦礦漿濃度過高時處理能力過大，導致倉內皮帶壓料、濾餅水分上升、排料裝置來不及排料，通過降低礦漿濃度，該問題得到了有效解決；

三是倉內皮帶減速機磨損嚴重，經過分析是由于密封不良造成粉塵進入潤滑油所致，通過加強密封，解決了這個問題；

四是由于初期生產對過濾布的管理不夠重視，濾布破損沒有及時更換，導致耗氣量異常升高，濾液濃度大幅度上升，濾液過流部件頻繁損壞，通過監控濾液濃度，及時更換破損的濾布，使這個問題得到了解決；

工業應用效果

壓濾機各項問題得到有效解決后二選壓濾與一選真空過濾生產指標對比。在精礦－０.０７４ｍｍ粒級含量高８.５９個百分點的情況下，二選精礦水分低２.５９個百分點，利用系數提高０.０８７ｔ／（ｍ２·ｈ），濾餅十分松散，為精礦輸送和燒結均勻配料創造了很好的條件。

結語

生產實踐表明，加壓過濾機可以有效解決難過濾鐵精礦的脫水難題。相對于煤泥而言，鐵精礦還是易過濾的物料，因此在設計前必須高度重視選型試驗，為濾布選擇、耗氣量確定、濾餅輸送和排料裝置設計提供可靠的依據。濾布的優化和日常維護管理是加壓過濾機生產順行、延長過流部件壽命的關鍵。