陶瓷过滤机陶瓷板高效清洁技术应用研究

张晓伟 吴 红 李保健 齐美超 潘 猛

（安徽马钢张庄矿业有限责任公司）

马钢矿业张庄矿选矿厂精矿浓缩脱水工艺为磨选精矿由渣浆泵扬送至精矿过滤厂房，再由6台磁场强度238.7 kA/m 的半逆流型永磁筒式磁选机进行浓缩脱水，磁选精矿经6 台全自动陶瓷过滤机过滤，精矿滤饼进入精矿仓，再由抓斗机装汽车进行外运。精矿浓缩脱水是经过最终磁选到产出精粉的最后一个环节，是整个流程保证和把控精粉质量的重要部分，决定着张庄矿选矿厂精粉选别流程能否顺利稳定地运行。

1 陶瓷过滤机设备优势和工作原理

在选矿生产过程中，陶瓷过滤机在过滤及脱水作业流程应用非常广泛，它是高效固液分离设备的主导产品之一。陶瓷过滤机外形与盘式过滤机相类似，主要由主机系统（包括减速机、转子、槽体、搅拌系统等）、清洗系统（包括超声波、酸桶、计量泵、管路系统等）、真空系统（包括真空泵、真空桶等）、电气控制系统（包括电气柜、超声波电源等）组成。它具有过滤效率高、运行成本低、节能、环保等优点，尤其在处理某些具有过滤脱水难、滤饼含水高等物料上具有非常显著的优势［1］。它采用微孔陶瓷作为过滤介质，利用微孔陶瓷过滤板所具有的独特通水不透气特性，通过真空泵抽取陶瓷过滤板内腔的真空，产生与外部的压差，使料槽内悬浮的物料在负压的作用下吸附在陶瓷过滤板上，固体物料因不能通过微孔陶瓷过滤板被截留在陶瓷板面，液体因真空压差的作用及陶瓷过滤板的亲水性则顺利进入气液分离装置（气水分离器）外排或循环利用，从而达到固液分离的目的［2］。

2 陶瓷过滤机现状及存在问题

张庄矿陶瓷过滤机为TT系列特种陶瓷过滤机（6台），设计5 用1 备。目前，陶瓷过滤机采用清洗水反冲洗滤板，反冲洗使用时压力0.05～0.15 MPa，杂质含量要求≤50 mg/L，对反冲洗水的水质要求较高，水质不达标则极易造成滤板的二次堵塞；反冲洗水在管道内流动的过程中，会受到摩擦力及过滤器污染堵塞等影响，压力损失大，导致最终进入滤板內腔的反冲洗水压力和水量不稳定，滤板的清洗效果不明显，衰减速度很快，且滤板衰减后不易疏通。同时，反冲洗水对滤板由内而外达到清洗目的的同时，也进入到陶瓷过滤机的槽体内，从而稀释了槽体内矿浆的浓度，影响陶瓷过滤机的工作效能［3-4］。张庄矿为提升精矿品位，精矿浆给矿条件发生变化较大，目前精矿浆粒度变细，-0.074 mm 含量占94%以上，对陶瓷过滤板透气效果和使用寿命要求相比设计更高，目前1套过滤板只能使用8个月左右。

3 改造方案讨论研究

本次改造的目标是优化设备配置，在保证陶瓷过滤机生产效率不降低的前提下，通过改变清洗介质，延长陶瓷板使用寿命；同时，在改变陶瓷过滤机清洗介质后，需满足张庄精矿粉要求的生产指标，即精矿粉水分控制在10%以下；在线气＋水联合清洗装置所用介质为压缩空气，生产现场可根据需要自主选择水清洗、气清洗、气＋水联合清洗等清洗方式，从而使反冲洗效果达到最佳。考虑到压缩气体清洁无杂质，不会对过滤器造成任何污染堵塞，并且在管道中阻力小、速度快、压力波动更稳定，滤板的寿命衰减会更加缓慢，特别是对超细物料的过滤脱水和清洗疏通效果将更加明显；同时，采用气体清洗不改变槽体内矿浆的浓度，对陶瓷过滤机的工作效能也不会产生负面影响［5-7］。因此，通过改变清洗介质，即采用压缩空气对滤板进行反冲洗，可提高过滤效率、延长陶瓷板使用寿命、节约水资源，具有降本增效的作用。通过陶瓷过滤机的摩擦分配装置，将高压气体引入陶瓷过滤机过滤板下料区域，使得过滤机在下料时，过滤板内由负压转为正压状态，以便在高压气体正压状态下料彻底，且在此过程中可利用高压气体对过滤板的微孔进行疏通，确保过滤板的透气效果，从而抑制过滤板微孔的堵塞。

4 陶瓷过滤机系统现场改造

经过前期项目的可行性分析研究等工作，此次改造主要涉及主管道施工安装，12 和1 m³两个储气罐安装，1-6#陶瓷过滤机支管道施工安装，两台空压机、气源管道、球阀、止回阀等安装，管道防腐处理，空压机电缆安装，通气泄露试验等。

改造技术路线：增设高压气源装置→铺设陶瓷过滤机高压气源管路，并接入相应设备→改造并调整陶瓷过滤机的摩擦分配装置→进行陶瓷过滤机气洗设备日常使用试验调试→试验结果的参数确定与分析总结→项目完成。

5 陶瓷过滤机相关试验参数研究

改造完成后，通过进行陶瓷过滤机气洗条件试验，确定在满足正常生产的条件参数下，陶瓷过滤机气洗的反冲洗压力最佳值，再进行水洗与气洗的对比试验，探究两者对精矿粉产量与水分的影响。

（1）陶瓷过滤机气洗条件确定试验。由于反冲洗压力的大小和真空度的高低情况直接影响陶瓷板的清洗效果及使用寿命，所以经生产调试完成后，进行了陶瓷过滤机气洗条件试验。试验在保证陶瓷过滤机主轴转速1.2 r/min、搅拌速度18 r/min、矿浆料位650～700 mm 的条件下，探索不同反冲洗压力、真空度对产出精矿水分的影响［8-10］，试验结果见表1。

由表1 可知，精矿水分和反冲洗压力、真空度呈反相关关系，反冲洗压力越高，真空度也越高，精矿水分越低。现场试验发现，当反冲洗压力设置到0.080 MPa 以上时，陶瓷板上的物料会出现不到卸料区就自动掉料的现象，考虑到压力过高会降低陶瓷板的使用寿命，从而影响现场使用，故陶瓷过滤机气洗的反冲洗压力最佳值为0.060～0.080 MPa，真空度为-0.073 MPa，精矿水分为8.51%，同时可满足水分小于10%的生产指标要求。

（2）陶瓷过滤机不同清洗方式对比试验。在确定陶瓷过滤机气洗的最佳反冲洗压力后，进行水洗、气洗以及气+水联合清洗对比试验。试验在保证陶瓷过滤机主轴转速1.2 r/min、搅拌速度18 r/min、矿浆料位650～700 mm的条件下，探索不同清洗介质对精矿水分、产量的影响，结果见表2、表3。

由表2、表3 可知，从陶瓷过滤机气洗、水洗以及气+水联合清洗试验数据来看，各清洗介质下，现场陶瓷过滤机的生产效率基本无变化，整体未出现产量明显降低的现象。气洗与水洗相比，水分平均增加0.09%，最高增加0.36%，但整体水分还是低于要求的10%，满足生产指标要求；气+水联合清洗整体水分介于气洗和水洗之间，所以在各生产工序较为稳定的前提下，如果有产品水分指标的要求，现场即可根据生产需要自行调整清洗方式进行反冲洗。

综上试验分析，在满足整体水分低于10%的生产指标下，水洗改气洗后生产效率基本无变化，未出现产量明显降低的现象；优化后，陶瓷过滤机运行过程中，每天可节水约30%；陶瓷过滤机清洗时间由原来的8 h 减少至约3 h，节约了大量的硝酸和人力；未优化前，过滤机陶瓷板约8 个月就需更换1 套，优化后预计12～15个月更换1套，现场共6台过滤机，年可节约陶瓷板更换费用20万元以上。

6 结语

马钢矿业张庄矿选矿厂通过陶瓷过滤机陶瓷板清洗效果试验优化设备配置，在保证陶瓷过滤机生产效率不降低、过滤后的精矿水分不超过10%的前提下，改变清洗介质，使陶瓷板使用寿命由8 个月延长至12～15个月，改造效果明显，达到了预期目标，不仅节约了生产成本，还降低了精矿过滤工艺的用水量，稳定了选厂水平衡，综合效益显著。