锂云母精矿压滤机脱水系统

 

锂具有低熔点、高沸点、最负电位、轻质量等特征,被广泛应用于新能源汽车、核工业、航空、医疗、等领域。锂是新能源产业最重要的基础原料,被誉为“21世纪新能源”。为加快实现“碳中和、碳达峰”战略目标,我国大力发展了锂电新能源产业,锂原料的需求逐年递增,锂战略地位不断提高,掀起了新一轮的矿产资源争夺热潮[。目前,国内锂资源的主要来源是盐湖锂和矿石锂。矿石锂主要包括锂辉石、锂云母、锂长石、铁锂云母、锂白云母、磷锂铝石等。为保障锂电原材料的稳定市场供应,从锂云母中提锂,已成为获取锂原料的重要途径,江西宜春地区拥有全球最大的伴生锂云母矿[12]。在锂云母选矿过程中,锂云母精矿脱水环节普遍使用带式过滤机进行脱水,精矿水分普遍大于18%,存在锂云母精矿水分高、设备占地面积大、处理效率低等特点。宜春地区某选矿厂采用某公司生产的FFP卧式快开压滤机对锂云母精矿进行脱水,具有设备占地面积小、处理效率高、锂云母精矿水分低等特点,同时,可以降低锂云母精矿的运输成本及下游碳酸锂厂烘干成本。本文重点研究快开压滤机滤布种类、循环时间、工作压力、锂云母精矿助滤剂类型、助滤剂用量等对锂云母精矿水分的影响。

1试验试样以宜春地区某选矿厂锂云母精矿为研究对象,该锂云母精矿多元素化学分析结果及锂云母精矿筛分分析结果见表1和表2。从表1和表2可知,该锂云母精矿Li2O含量1.71%,Al2O3含量29.34%,SiO2含量47.60%。锂云母精矿粒度<75μm含量占32.79%,<25μm含量占14.63%,使用传统带式过滤机脱水时存在脱水过程困难、精矿水分偏高等缺点。2FFP卧式快开压滤机介绍快开式卧式压滤机是一种高产能压滤机,主要用于固液分离。FFP快开式卧式压滤机外形如图1所示。工作时,主要有以下步骤。

1)进料:物料通过泵输送到压滤机的每个过滤腔室,直到完全充满。

2)过滤:进料压力上升,滤饼在滤布表面形成,滤液通过收集通道排出。

3)挤压:挤压介质进入每个腔室后的隔膜,隔膜对滤布之间的滤饼进行挤压,迫使滤液穿过滤布。

4)空气干燥:压缩空气通过隔膜侧的滤液通道,将滤饼中的水分吹干到最低。在干燥过程中,滤饼保持隔膜的挤压状态,可维持滤饼而不开裂。

5)管道冲洗、吹扫:管道中残留的矿浆和水被清理处理。

6)隔膜释放:隔膜中的挤压空气被完全释放出来。

7)卸饼:大约30s时间内,所有的滤饼一次性卸出。当滤板组完全打开后,滤布振动以确保完全卸饼。

8)滤布冲洗:卸饼后,由安装在滤板组顶部的喷淋管对滤布进行冲刷。这可以保证去除滤布表面残留的滤饼,并确保下一个循环有良好的运行条件。快开式卧式压滤机具有以下优势:

1)具有设备运行效率高,开板闭板等技术时间短(<30s);

2)安装有称重系统,随时计量进料量,并自动调整运行参数;

3)滤板遵循欧洲质量标准,质量可靠、边缘易磨损部件可以拆卸更换,无需更换整个滤板;

4)卸饼后滤布自动振动,帮助卸饼并去除残留饼渣,完全不需要人工辅助卸料,避免残渣夹在滤板之间,导致喷浆或滤板变形;

5)自动化程度高,现场PLC可与DCS系统连接,可实现中控室观察设备运行状态和远程启停;

6)运行成本低,设备整体全自动运行,现场基本无人值守,可为客户节约更多人工成本。

3结果与讨论以宜春地区某选矿厂锂云母精矿为研究对象,锂云母精矿粒度<75μm含量32.79%,矿浆浓度55%。矿浆浓度决定压滤机进料时间,矿浆浓度不变时,进料时间不变。

3.1压滤机滤布类型条件试验滤布是压滤机设备中相当关键的一个部件,因为行业所过滤的物质不同,相对的对滤布有不同的要求,这就造成了滤布有很多类型。本文通过现场工业试验确定一种适合锂云母精矿脱水的滤布,在FFP卧式快开压滤机循环时间900s(其中进料时间180s,挤压时间330s,干燥时间360s)、工作压力1MPa不变时,考察不同滤布类型对锂云母精矿水分的影响。试验结果见表3和图2。由表3和图2可知,使用锦纶单丝透气率300L/(m2·min)的滤布锂云母精矿水分最低,为15.89%,且在试验中发现锦纶单丝滤布剥离性能较好,滤饼剥离迅速,主要原因是锦纶单丝滤布的过滤准确性和精度都比较高,可以过滤掉直径为1μm的微小颗粒,这将有利于延长滤布使用周期、提升压滤机工作效率。

3.2压滤机循环时间条件试验卧式快开压滤机采用锦纶单丝透气率300L/(m2·min)滤布、工作压力1MPa不变时,考察压滤机循环时间对锂云母精矿水分的影响。试验结果见表4和图3。由表4和图3可知,由于矿浆浓度较为一致,则进料和过滤时间相同,随着挤压时间、干燥时间的增加,锂云母精矿水分降低。当循环总时间超过930s时,锂云母精矿水分降低不明显。综合考虑,选择循环时间930s作为压滤机的工作参数,此时锂云母精矿水分为15.32%。

3.3快开压滤机工作压力条件试验FFP卧式快开压滤机采用锦纶单丝透气率300L/(m2·min)滤布、循环时间930s(其中挤压时间345s,干燥时间375s)不变时,考察压滤机工作压力对锂云母精矿水分的影响。试验结果见表5和图4。由表5和图4可知,随着工作压力的增加,锂云母精矿水分降低。当压滤机工作压力超过1.1MPa时,精矿水分降低缓慢,综合考虑,确定工作压力1.1MPa作为压滤机的工作参数,此时锂云母精矿水分为15%。

3.4锂云母精矿助滤剂类型条件试ce验ntrateFFP卧式快开压滤机滤布种类、循环时间、工作压力等设备参数确定后,研究助滤剂类型、助滤剂用量对锂云母精矿水分的影响。先考察助滤剂类型对锂云母精矿水分的影响。选用无机助滤剂聚合氯化铝、有机助滤剂840、有机助滤剂320进行助滤对比试验。在同等用量500g/t情况下,考察助滤剂种类对锂云母精矿水分的影响。试验结果见图5。由图5可知,在同等用量500g/t情况下,使聚合氯化铝时,锂云母精矿水分13用.79%。助滤效果聚合氯化铝>有机助滤剂320>有机助滤剂840,这是因为聚合氯化铝分子链固定在不同的细颗粒或者极细颗粒表面上,各细颗粒或者极细颗粒之间形成聚合物的桥形成聚集体,在过滤过程中聚集体不会造成滤布的滤孔堵塞,同时滤饼的剥离性较好,滤布的使用周期较长。

3.5锂云母精矿助滤剂用量条件试验FFP卧式快开压滤机使用锦纶单丝透气率300L/(m2·min)滤布、循环时间930s、工作压力1.1MPa、助滤剂使用聚合氯化铝,考察聚合氯化铝用量对锂云母精矿水分的影响。试验结果见表6和图6。从表6和图6可知,随着聚合氯化铝用量增加,锂云母精矿水分降低。在聚合氯化铝用量大于450g/t时,锂云母精矿水分降低速率较小,考虑成本等因素,选择聚合氯化铝用量450g/t,此时锂云母精矿水分13.80%。3.6FFP卧式快开压滤机与传统带式过滤机对比分析按照锂云母精矿743.75t/h(干吨)选型计算,FFP卧式快开压滤机与传统带式过滤机对比分析见表7。由表7可知,FFP卧式快开压滤机具有设备占地面积小、脱水效率高、自动化程度高、节约运输成本等特点。

4结论

1)以宜春地区某选矿厂锂云母精矿为研究对象,通过对FFP卧式快开压滤机滤布种类、循环时间、工作压力、锂云母精矿助滤剂类型、助滤剂用量研究,试验结果表明FFP卧式快开压滤机使用锦纶单丝透气率300L/(m2·min)滤布、循环时间930s、工作压力1.1MPa、助滤剂使用聚合氯化铝450g/t时,锂云母精矿水分为13.80%。

2)锂云母精矿助滤剂条件试验中,聚合氯化铝对锂云母精矿水分降低效果最好,助滤效果聚合氯化铝>有机助滤剂320>有机助滤剂840。这是因为聚合氯化铝分子链固定在不同的细颗粒或者极细颗粒表面上,各细颗粒或者极细颗粒之间形成聚合物的桥形成聚集体,在过滤过程中聚集体不会造成滤布的滤孔堵塞,同时滤饼的剥离性较好,滤布的使用周期较长。3)相比带式过滤机,宜春地区某选矿厂使用的FFP卧式快开压滤机具有设备占地面积小、脱水效率高、自动化程度高、节约运输成本等特点,解决了宜春地区锂云母精矿水分偏高的行业难题,系首次在锂云母选矿行业中大规模成功应用,在行业中具有十分重要的示范意义,未来应用前景广阔。

作者：郭 伟,陈一锋,谢 添,唐立靖