板框厢式隔膜压滤机
引言
随着矿产资源中富矿的逐渐桔竭及复杂难选 和低品位矿石量的增加，矿石的单体解离度越来 越细，导致最终产品的脱水过滤变得越来越难。 为了解决此类极细颗粒的脱水问题，压滤机正逐渐得到越来越广泛的应用，特别是其在尾矿脱水中的成功应用，为选矿厂尾矿库的建设和工业生 产探索了一条新的途径。
目前在我国选矿工业中得到成功应用的自动 压滤机有芬兰Larox_PF自动压滤机【1】和国产 的CJzJ自动压滤机等。 CJzj一56自动压滤机单块滤板面积2．56 m2，单机过滤面积56 m2，已在四川啦啦铜矿、呷 村银多金属矿、内蒙古东升庙锌精矿及塔吉克思 坦等中小型矿山得到了成功应用。应用实践证明 CJzJ一56自动压滤机可以有效地处理黏性难过 滤精矿，滤饼水分明显低于真空过滤机及板框压滤机。但在贵州某一磷矿采用此类型压滤机进行尾矿脱水时发现，此种自动压滤机存在压滤机密 封不彻底、橡胶隔膜及滤布等易损件消耗大、处理 能力小且水分有二次增加等现象，最终导致尾矿 水分达不到工艺要求。
为了解决以上高效压滤机在工业应用中出现的问题，本项目通过对高效脱水工艺、滤板密封结 构、易损件等的研究，对CJzJ自动压滤机进行了 较大的技术改造。改造后的自动压滤机对磷尾矿 这类极细且黏的物料可以正常连续地压滤，且将 水分控制在工艺指标范围内。
自动压滤机脱水工艺
自动压滤机一个完整的工作过程包括：滤板 合拢、入料压榨、机械压榨、风干、滤饼拉开、卸饼、 滤布清洗等。对脱水起作用的是入料压榨、机 械压榨和风干这3个过程。
工业调试中的技术改进
调试前的状况 在通过小型试验选定设备的相关参数以后， 选用板框式压滤机用于工业生产，但在 现场的生产调试中，设备辅助材料损坏严重，设备 难以实现连续运转，脱出尾矿水分较高，无法满足 生产工艺要求。具体表现在以下几方面：
a．物料 在进浆工序时，喷浆现象严重，造成大量矿浆从压 滤机滤腔密封面喷出而损坏滤布，同时，喷出的矿 浆四处飞溅，造成了严重的场地污染。
b．滤布损 坏严重，每一个工作循环至少要损坏一张滤布，一 台压滤机在一个生产班次中平均要损坏滤布约 30张，几乎每个循环均要更换滤布，极大地制约了生产的连续性，也加大了工人的劳动强度。
C． 矿浆的黏性较强，粒度极细，透(气)水性差，细粒 尾矿易堵塞滤布孔隙，影响过滤效果，产量达不到 设备处理能力。d．橡胶隔膜损坏也较大，平均每 2天损坏一张，因其材质为天然橡胶，价格较高， 造成生产成本大幅度上升，同时，更换工作量也较 大，需停机1 h左右，制约了生产的连续性，加大 了维修强度。
E．物料卸落时，压榨水不能有效返 回，在卸料工序时与尾矿滤饼一起卸落，造成尾矿 水分的二次增加。
F．矿浆的pH值为5．0～6．5。 呈酸性，对滤布材质有一定的影响。
G．辅助系统 如快放气管道、排空管道磨穿现象频繁。
现场技术改进
应用变频技术调整矿浆泵的注浆压力曲 线 经过仔细观察分析，推测发生喷浆的主要原 因是滤饼水分较高，且具有一定黏性，难以从滤布 上彻底脱落，密封面处的残留滤渣使密封不严而 造成喷浆。同时，每一次喷浆处的滤布损坏极为 严重，即使加长水冲洗时间，效果也不明显，需辅 以人工卸料方可，造成工人的工作量加大且难以 确保卸料效果。只有将尾矿水分控制在13％以 下，滤饼黏性才会大为减弱，此问题方可有效解 决。 由于矿浆采用高扬程大流量的泵强行注入密 封滤腔内，当大量的高压矿浆进入滤腔内时，由于 滤腔深度为50 ITll’n，造成橡胶隔膜瞬时变形较 大，也造成了密封面处橡胶的瞬时变形较大，橡胶 的补偿延展性变差，导致高压矿浆易从密封不严 处喷浆。 解决因泵压引起的喷浆问题，前期进行了以 下多种技术尝试。首先，选用较低扬程但仍为大 流量的泵，减小泵的压力，减少矿浆对橡胶隔膜变 形的影响，但由于压滤机绝大部分的滤液排出在 进浆过程，因此，此法虽可缓解喷浆现象，但影响 滤饼的厚度，引起压滤机的每一循环处理能力明 显下降且循环时间加长，故此方法不适合于工业 改造。其次，通过在进浆管道中安装阀门进行控 制。在开始进浆时将阀门调小，在进浆过程中逐步加大，于30 s内全打开。此项措施可解决喷浆 问题，但因阀门控制较为麻烦，且在酸性环境中及 高速矿浆的冲刷下，阀门极易损坏，难以在工业生 产中应用。最后，应用变频技术，调整矿浆泵的注 浆压力曲线，通过增加一台变频器，将初始进浆压 力调小，再逐步增高至O．8 MPa并保持恒定，在 压力再略高时停止注浆。现场使用此方法后，能 有效抑制喷浆并对滤饼的形成厚度无影响，对循 环时间影响也极小，可以成功地用于压滤机的进 浆过程改造中。 变频技术的应用减 缓了橡胶隔膜的瞬时变形，同时。由于橡胶具有较 好的延展补偿性，还可以解决密封面处低于Irmn 厚残留滤渣对喷浆造成的影响，可较大程度地避 免喷浆现象的发生，这次改造取得了较好的效果， 也减少了滤布在密封面处的损坏。
加大进浆(风)口面积，改变汇水(风)汇聚 方式 在生产过程中滤布损坏极其严重，对三个班 运行中损坏的54张滤布进行统计分类，其中在进 浆口处损坏的有14张，占25．92％；在汇水口处 损坏的有32张，占59．26％；在密封面处损坏的 有8张，占14．82％。 通过对进浆(风)口处滤布破损口及矿浆进浆 (风)口处的仔细观察发现，一般滤布破损处正对 进浆(风)口处，且损坏多发生在进浆及风干工序 中。在这两道工序中，高压矿浆进入滤腔时会冲 击进浆口处滤布，高压风进入滤腔时，也会先穿透此处滤饼，产生最大冲击。进浆压力一般为0．6 -0．64 MPa，风干压力一般为0．8 MPa，进浆口 处为圆形孔道，直径为35 mm，面积为962 mm2。 为了降低局部压力，减小滤布的冲击损坏，根据压 滤机的具体尺寸，理论上可将此孔道直径加大为 65 mm，面积则为3316 mmz，为原面积的3．45 倍，则局部压力可减小为原来的29％。此项改造 需在滤板上制作，但滤板为铸铁件且价格较高，并 需相应改造进浆三通等辅助配件，改造工作量较 大，故先将此方案提交给压滤机生产厂家，由压滤 机生产厂家进行小型改造试验(试验物料由矿方 提供，进浆压力提高到0．8 MPa，风干压力为0．8 MPa)。在3天内作了50次循环。随着孔道的加大，进浆及风干工 序中滤布压力的降低，滤布的损坏程度大为降低， 基本消除了此处滤布的损坏。 。 汇水(风)处滤布的损坏最为频繁且损坏程度 最严重，分析发现：进浆、压榨工序的水集中从汇 水(风)处排出，而风干工序的高压风带着极微细 矿粒也汇聚于此处排出。三道工序中，风干工序 对滤布的损坏最为严重，占总体损坏的70％左 右，进浆工序占总体损坏的25％左右，压榨工序 占总体损坏的5％左右。由于此类压滤机采用的 方式是矿浆水及高压风从滤布穿透后，在条形橡 胶隔膜的表面汇聚于滤腔的右下口处排出，高压 水及风夹带尾矿长期在此处冲刷，对滤布损坏严 重，若损坏的滤布更换不及时，则橡胶隔膜也易冲 刷损坏，严重时甚至会损坏滤板，造成较大的经济 损失。经过现场的长期摸索发现，可通过加大汇 水(风)口的面积，减小甚至消除集中在汇水(风) 口的冲刷。 改造方法一：在生产中只进行简单改造，面积则增大了一倍。经过生产对比试验， 汇水(风)口处滤布的损坏只略有减少，但损坏量 仍然极大，无法维持正常生产。 改造方法二：也是在生产中进行简单的改造。 在方法一的基础上，在滤腔的左下方对称地再开 一相同的汇水(风)口，仍然为32个小孔(Q=8 mm)，但面积为最初的4倍，效果有了较大的改 善。经过生产对比试验，汇水(风)口处滤布的损 坏减少量约为原来的一半，但是损坏量仍然较大， 还是无法适应连续生产的需要。 改造方法三：在对国内部分压滤设备调研的 基础上，使穿过滤布的水和风不再在滤布与橡胶 隔膜之间汇聚，而是对滤板采用整面透水(气)。 在滤板的过滤面形成一个腔体，取消固定面橡胶 隔膜，腔体上铺设钢孔板，板上布满娟mm的小 孔，孔间距(长×宽)为8 mm×8 mln，使整个滤饼 的水分均匀透过滤布及钢孔板至腔体内，再于滤 板的另一侧新增一个相同直径大小的排水口，而 不形成汇聚现象，避免滤布及橡胶隔膜在汇水 (风)口处的大量损坏。 这种改造的理论分析如下：
a．橡胶隔膜总厚 15 mm，其中汇水槽深8 mm，但在生产过程中，由 于橡胶会承受压力而变形，实验表明，橡胶承压后 槽深会变浅至5 mm，透过滤布的水和风会紧贴 滤布高速流动，越接近汇水(风)口时，速度越快， 冲刷越严重，滤布损坏越严重；
b．在滤板的固定面 新建一个腔室，在滤板的整个面上铺满钢孔板(厚 度为15 ram)，板上小孔直径为6 mm，孔问上下 左右距离均为8 mm，以确保透过滤布的水和风 能迅速通过钢孔板至滤室内。新建腔室的容积为 橡胶隔膜受压后所剩空间的5～7倍，滤液经过小 滤室缓冲后再由滤板两侧的排水口排出。通过这 种改造可．以降低滤液的流速且滤液不与滤布接 触，滤布原在汇水(风)处的损坏问题得以彻底解 决。同时，由于滤布损坏的减少、滤室对滤液的缓 冲以及排水(风)口的增加，滤板的磨损也很小。 因为此项改造工作量极大，也采用了与压滤 机生产厂商共同讨论的技术方案，在理论上确认可行之后，先进行了小型改造后的小型试验。试 验物料取自选矿厂生产现场。矿浆进浆压力增大 至0．8 MPa，风干压力达到0．8 MPa，在一天内作 了50次循环。随着汇水面积的加大，压力不再 集中，不再形成冲刷现象，消除了此处滤布的损 坏。在与压滤机厂家进行了为期3个月的改造工 作以后，进行了现场的生产调试，滤布的损坏量大 为减少。上述两项技改工作的成功使滤饼水分得 以控制，密封面处滤布的损坏也基本消失，滤布也 由每班损坏30张左右降至2～3张，该值属于滤 布长期生产中的正常损耗。
改变压榨介质，将高压水改为高压风 在压滤设备中采用高压水为介质时简单易行，只需一台高扬程、低流量的多级泵即可实现， 压力可迅速提升至1．6 MPa，但是存在的问题是 物料卸落时，压榨水不能有效返回，残留部分在卸 料工序时与最终尾矿滤饼一起卸落，造成尾矿水 分的二次增加。若采用高压风为介质则较为复 杂，一级空压机的排出空气压力一般不超出0．8 MPa，若要压力超过0．8 MPa，则需进行二次升 压，投资相对较大，且压力提升较慢，易造成能量 损耗。cJzJ自动压滤机本身配备了用于风干过 程的高压风，而压榨过程只是在橡胶隔膜与滤板 之间较小的空间内充满气压，消耗风量极小，因 此，此设备具备将高压水压榨改为高压风压榨的 条件。尽管风干风压与高压水压存在0．8 MPa 的压差，但对板框式压滤机压榨压力的试验 发现，当压榨压力达到O．8 MPa后，最终产品的 水分受压力的影响较小，可满足工业生产的需要。 同时，压榨介质的改变，可避免水分的二次增加。 在水压榨改为风压榨后，未见风干工序有明显的 变化，获得的最终产品水分在控制指标之内，说明 改造获得了成功。 经过上述改造，最终产品水分大为降低，产品 较为松散，黏性极小，经过皮带运输机后，成粉未 状堆积，设备维修工作量小，无喷浆现象发生，无 剌耳噪声，工作环境较为清洁，实现了压滤设备的 正常运转。滤饼水分>12％，满足目标产品含水率≤ 15％的要求。 另外。对滤液固含物质量分数也进行了测定， 共取滤液420 L，得固体物2 g，质量分数为4．7 X 10-3％，因此滤液可直接用于再生产。
结论
a．通过对CJzJ一56板框式压滤机的结构改 造，磷矿尾矿在数倍于大气压力的作用下，强行挤 压透水，同时又在同样风压的风干过程中，去掉滤 饼颗粒之间的毛细水，最终尾矿的含水率低，能满 足生产工艺的需要。CJzJ一56板框式压滤机经 过工业调试和稳定运行，处理能力达到12．90 t／ h，滤饼水分达到11．14％，能较好地应用于工业 生产。
b．板框式压滤机技改的成功为以后新 建选厂提供了一个较好的选择尾矿库类型的例 子，即采用干式堆存代替传统的湿式堆存方式不 仅占地面积小，而且可以依地形而堆存，受地形限 制小。尾矿干堆后，易沉淀固化，安全系数大，不 易形成泥石流，安全性也较高，选址也较容易。
c．利用板框式压滤机对磷矿尾矿进行 高效脱水，为再次利用磷矿尾矿带来了方便，这将 为以后此类选矿厂的建设探索一条新的途径。
