先說三個重點
鉻礦選廠的脫水作業必須分為精礦脫水和尾礦脫水兩條線,共用一臺壓濾機不僅處理不過來,濾布和壓榨參數也無法兼顧
精礦脫水建議采用隔膜壓濾機,可將含水率從百分之二十至三十降至百分之十二以下,滿足冶煉廠的入爐要求;尾礦脫水可用廂式壓濾機配合濃密機前置濃縮,含水率控制在百分之二十以下即可滿足干堆要求
濾布是壓濾機的核心部件,選錯材質會導致過濾時間延長百分之三十至五十、頻繁更換,紅土鉻礦精礦推薦單絲丙綸或錦綸濾布,尾礦推薦復絲丙綸濾布
壓濾機脫水,選礦流程的最后一道坎
鉻礦經過洗礦、篩分、重選或磁選后,精礦和尾礦都是以礦漿形式存在的。精礦漿濃度通常只有百分之二十至三十,含水率高達百分之七十至八十,不脫水就無法裝車運輸。尾礦漿濃度更低,一般在百分之十五至二十五,不處理就無法干排堆存。
壓濾機是目前鉻礦選廠最常用的脫水設備,利用高壓擠壓和過濾介質將礦漿中的水分強制擠出,產出含水率百分之十至十八的濾餅。但壓濾系統的配置一旦出錯,濾餅含水率超標、處理能力不足、濾布頻繁堵塞等問題就會接踵而至。
紅土鉻礦選礦產生的礦漿有幾個讓脫水設備頭疼的特點。細泥含量高,經過磨礦和重選后礦漿中小于零點零七四毫米的細顆粒比例常常超過百分之四十,比表面積大、吸附水分多、脫水阻力大。礦漿濃度低,精礦漿從搖床或螺旋溜槽出來濃度通常在百分之二十五至三十五,直接進壓濾機效率很低,需要在壓濾前先濃縮。顆粒形狀不規則,鉻鐵礦是等軸晶系,破碎后顆粒棱角分明,堆積時顆粒間的空隙率大、保水性強,加上細泥填充在空隙里,水分更難排出。
精礦脫水和尾礦脫水是兩條線
鉻礦選廠的脫水作業分為精礦脫水和尾礦脫水兩條線,對壓濾機的要求完全不同。
精礦量小、價值高,對含水率要求嚴格,需要用隔膜壓濾機將濾餅含水率降到百分之十二以下,以滿足運輸和銷售要求。尾礦量大,通常是精礦量的數倍至十倍,對含水率要求相對寬松,百分之二十至二十五即可滿足干堆要求,但處理量的壓力大很多。
| 對比維度 | 鉻精礦脫水 | 尾礦脫水 |
|---|---|---|
| 給料濃度 | 百分之二十五至三十五 | 百分之十五至二十五 |
| 給料粒度 | 零點零七四至二毫米(細粒為主) | 零點零一至一毫米(含大量細泥) |
| 目標濾餅含水率 | 小于等于百分之十二 | 小于等于百分之二十 |
| 壓榨壓力 | 高,一點二至一點六兆帕 | 中,零點八至一點二兆帕 |
| 濾布選型重點 | 抗堵塞、易清洗 | 高過濾精度、耐磨損 |
大多數選廠需要分別配置精礦壓濾機和尾礦壓濾機。共用一臺不僅處理不過來,濾布和壓榨參數也無法兼顧。
廂式壓濾機與隔膜壓濾機的選擇
廂式壓濾機是礦山最常用的類型,濾板為實心結構,礦漿在壓力作用下通過濾布,固體留在濾室里形成濾餅。結構簡單、維護方便、價格便宜,缺點是濾餅含水率不夠低,一般在百分之二十至二十五之間。
隔膜壓濾機在廂式的基礎上增加了一層彈性隔膜。一次壓榨之后,再往隔膜里通入高壓水或壓縮空氣,隔膜膨脹對濾餅進行二次擠壓,把更多的水分擠出來。濾餅含水率可以做到百分之十至十四,比廂式低五至八個百分點。價格貴百分之三十至五十,但對于精礦水分要求嚴格的項目,多花的錢值。
精礦要賣到冶煉廠,對方通常要求含水率低于百分之十五,必須上隔膜式。尾礦脫水對含水率要求寬松一些,干堆一般要求低于百分之二十五,廂式壓濾機就能滿足。
過濾面積的計算與選型
壓濾機最核心的規格是過濾面積。選大了浪費錢,選小了處理不過來。一個經驗公式可作參考:所需過濾面積等于干礦量乘以循環時間除以單位面積產率。
鉻精礦的單位面積產率約為零點零一五至零點零二五噸每平方米每個循環,尾礦約為零點零零八至零點零一五噸每平方米每個循環,尾礦的過濾難度明顯更大。
舉例計算:日處理一千噸原礦,精礦產率百分之六,即每天產精礦六十噸,每天工作二十小時,精礦干礦量三噸每小時。循環時間按五十分鐘計,單位面積產率取零點零二噸每平方米每個循環。所需面積等于三乘以零點八三除以零點零二,約一百二十五平方米。實際選型取一百五十平方米壓濾機。
尾礦的計算完全不同。尾礦干礦量約九百四十噸每天,四十七噸每小時。尾礦壓濾循環更長約七十五分鐘,單位面積產率取零點零一噸每平方米每個循環。所需面積等于四十七乘以一點二五除以零點零一,約五千八百七十五平方米。實際中不可能用一臺壓濾機處理全部尾礦,通常先經過濃密機將尾礦濃度從百分之十八濃縮到百分之四十至五十,再配置多臺二百至四百平方米壓濾機并聯運行,所需面積可減少六成以上。
壓濾脫水系統的完整配置
壓濾機不是一臺孤立的設備,而是一整套系統。
濃密機是壓濾機的前置設備。從重選出來的礦漿濃度只有百分之二十至三十,直接進壓濾機效率很低。必須先進入濃密機或斜板沉淀池,把濃度提高到百分之四十至五十五。濃密機的底流進入壓濾機,溢流清水返回生產循環。
攪拌桶起到緩沖和均質作用。濃縮后的礦漿進入攪拌桶,保持均勻防止沉淀。攪拌桶容量按二至四小時的進料量設計,保證壓濾機能連續穩定進料。
給料泵的選擇容易被忽視。壓濾機進料初期需要低壓大流量,后期需要高壓小流量。采用能根據壓力自動切換的柱塞泵或螺桿泵,比普通渣漿泵效果更好。進料壓力一般控制在零點六至零點八兆帕。
液壓站提供壓緊和拉板動力,電機功率七點五至二十二千瓦。壓榨水泵或空壓機提供隔膜壓榨介質,壓力需達到一點五兆帕以上,帶穩壓罐。
濾布清洗裝置定期清洗濾布,可采用移動式高壓水槍或自動清洗小車。皮帶輸送機將濾餅送至料倉或堆場。
濾布選型:最容易出錯但最關鍵
濾布是壓濾機的心臟。紅土鉻礦選礦的礦漿中含有細粒鉻鐵礦棱角尖銳和殘留黏土,對濾布的考驗很嚴苛。濾布選錯了,壓濾機再好的參數也白搭。
精礦濾布建議采用單絲丙綸或錦綸,單絲結構表面光滑,濾餅易剝離。編織方式選平紋或斜紋,斜紋透氣性更好。透氣量一百至一百五十升每平方米每秒,透氣量太小過濾慢,太大細粒穿濾。精礦濾布壽命約一千五百至二千五百小時。
尾礦濾布建議采用復絲丙綸,復絲纖維密實過濾精度高,防止細泥穿濾。編織方式選緞紋或重平紋,耐磨性好。透氣量五十至八十升每平方米每秒,尾礦粒度更細需要更密的濾布。尾礦濾布壽命約一千至一千八百小時。
濾布堵塞是常見問題。紅土鉻礦中的黏土細泥會嵌入濾布纖維間隙,每周需用高壓水槍沖洗一次,嚴重堵塞時可用百分之五稀鹽酸浸泡后清洗。南非某鉻礦項目采用優化濾布方案后,濾餅更容易剝離,濾布壽命顯著延長。
現場案例
四川某紅土鉻礦選廠日處理原礦八百噸,精礦產率約百分之七即五十六噸每天,尾礦七百四十四噸每天。改造前使用兩臺帶式過濾機,精礦含水率百分之二十二至二十五無法直接裝車,尾礦含水率百分之三十五無法干排。
改造方案:精礦脫水新增一臺一百二十平方米隔膜壓濾機,濾板一千乘一千毫米,濾室厚度三十毫米,濾布為單絲丙綸斜紋。尾礦脫水先建一臺直徑十二米濃密機,將尾礦濃度從百分之十八濃縮到百分之四十五,再配置三臺二百平方米隔膜壓濾機兩用一備。
運行數據:精礦含水率從百分之二十三點五降至十一點八,精礦濾餅可直接裝車外運。尾礦濾餅含水率低于百分之二十,滿足干排要求。濾液全部回用,選廠實現零排放。
印度某鉻礦選礦廠的研究表明,采用高效脫水回路可回收并循環利用高達百分之九十七的選礦用水。Micronics為非洲某鉻礦客戶提供壓濾機脫水方案后,濾餅固含量達到百分之八十,清潔水回收率約百分之八十,替代了傳統尾礦壩。
鉻礦選礦壓濾機脫水工藝配置的核心在于精礦和尾礦分開處理、隔膜式用于精礦脫水、濃密機前置提高進料濃度、濾布材質匹配礦石特性。把這幾條邏輯理清了,精礦含水率能壓到百分之十二以下,尾礦能直接干排,濾液還能循環利用。