隔膜式压滤机用于尾矿脱水的研究

 工程背景

澳大利亚主要采用带式压滤机，在德国或美国采用煤炭浮选尾矿脱水，这些压滤机通常反映20世纪80年代的设计，部分特点如下：钢板形成滤室；没有隔膜挤压；需要隔膜活塞泵。那些滤板需要泥浆压力1.5 MPa，这是用于过滤和压实滤饼的动力。渣浆泵比离心泵的运行成本高很多。安装在德国的尾矿压滤机是由R&B提供的，拥有1150m²的压滤面积，浮选人料浓度提高了80％。现代隔膜式压滤机因效果突出和性能优良，全自动化，提高维护效果和降低运营成本，滤饼水分低于传统板框压滤机或带式压滤机。隔膜式过滤机与室式压滤机相比，多了一个处理步骤，空气或水透过可收缩的隔膜压榨滤饼。这种压力通常上升到1.5MPa，所以没有必要另多外加压，离心式渣浆泵只需0.6MPa。这种滤饼压缩步骤，降低总周期时间，增加水分排出量。多数尾矿压滤机安装在德国，只有Netzsh压滤机通过当地代理Jord国际安装在澳大利亚。随着Andritz收购了R&B和Netzsch，Andritz向选煤厂供应高质量压滤机在全世界占领先地位。这个范围在澳大利亚是由Jord国际代表。

尾矿压滤机的设计方案

隔膜式压滤机是批处理机，有着不同进程和一个接一个的机械步骤。过滤发生在隔膜与滤室形成一个侧面的凹板(两侧)内，固态滤饼保留在滤布内，而滤液则透过滤布排出。滤饼已形成，压力也随着滤饼阻力的增大而增大。压滤机是间歇式过滤器，以下是一个周期的简化步骤：关闭外压和仓门；滤室用低压填充；用离心泵提高过滤压力；膜压缩为压缩滤饼；滤液由底流口排出；开启仓门；滤板移开，滤饼通过重力或机械手段脱落；一个循环后清洗滤布。

机械设计方面

压滤机基本包括框架结构，固定过滤板，并提供适于高机械强度的压力；液压关闭系统，推(拉)滤板抵抗滤板之间所形成的力；过滤包，组成压滤机的一个混合包，它是相邻板块上的隔膜所形成的；滤布覆盖每块过滤板上的面积；板块运动转向装置的自动盘，可让滤饼依靠重力自行脱落排放；布清洗系统允许自动布喷洒或洗涤。煤炭行业内这两种设计都是常见的。侧栏设计因为自动化程度高得到广泛的接受，可使压滤机用到更多领域。因此下述边栏压滤机。液压缸提供了封板边缘和相邻两个过滤板之间的滤室里的一个封闭压。液压压力不适于脱水，这是一个机械封闭机制。

板块移动方面

边框压滤机可配备不同的板块移动设备，使滤饼在滤板打开后脱落。单棘爪移动包括一个由液压驱动板块移动的机械装置盖沿压滤机两侧的链机构，它可拉开板块，使板块之间形成一个空间，以便滤饼脱落多盘联动移动采用同样的设计，只是一些板块被钩或链条连接，以至于最多同时可供4块板块转移。这两种设计都可提供两个板块之间的巨大差距约为300 mm。这使自动洗布设备在近距离板块之间有很高压力喷洒在布上来洗布。盘转移机构，快速卸料装置，板块的同时移动，因为它们是用钩子连接在一起的；这种机构只允许板块之间的距离很小，使洗布机不能在板间移动，并且滤布清洗必须在过滤包的外面，以便将滤板边缘的粗颗粒清洗掉。这种板块移动机构的优点是滤饼脱落发生非常快，适用于滤饼容易脱落，而且滤布不容易阻塞的情况。上述板块移动系统都有液压变量转换速度，都可按实际状况加以调整。粘滤饼需要更多的时间从过滤布上脱落，所以必需使用一个较慢的板块转移速度，这可通过PLC控制电路调整。

滤布清洗系统方面

两个原因说明滤布冲洗或喷洒是很重要的：

①矿浆中细颗粒能穿透布料结构并粘附在布上。这就降低了滤布的渗透率，降低了过滤效率。除非换布，自动洗涤滤布系统是唯一的方法再生布。

②所有不能脱落的粘附在滤布边缘的滤饼可能导致下一个过滤周期渗漏问题。这可用滤布喷洒器来解决，清洁的滤布表面的固体颗粒，尤其是在板块边缘的，以保证滤布密封。安装在达特布鲁克的滤布清洗系统与显示渗漏收集器，可防止洗涤水进入滤饼槽。布喷雾系统用于快速过滤包卸料，是由过滤板周围喷嘴组成的，可以喷洒过滤板之间。

 滤饼卸料系统方面

滤饼依靠重力向下脱落到传输带上。如果滤饼干燥并且过滤布是正确的，滤饼依靠自身重量脱落，不粘附于布，因此正确选择布是重要的。表面光滑滤布更有利于滤饼的脱落。而对高微粉含量、高水分含量的滤饼，特殊材料特性增加了滤饼“粘度”的，可用机械方法来让滤饼从滤布上脱落。采用短倾斜框架或振动布的方法，可实现滤饼的卸料甚至稍粘滤饼的脱落。对非常粘稠的滤饼，可以用一种新的滤饼刮刀来卸料，甚至可剥落每块滤布上的很薄的滤饼。

澳大利亚试验设备测试方面

Andritz向澳大利亚煤炭工业介绍了现代隔膜式压滤机，用于尾矿脱水。达特布鲁克选煤厂已在2004年安装三台压滤机是进行细粒尾矿脱水。该压滤机挑选的可用技术，包括粘层增厚、离心机、皮带压滤机。粘层增厚是基于降低泵的费用。该压滤机在多变和高粘土含量的入料情况下，能够达到稳定较低的滤饼水分含量，是的主要选择标准。特别是，只有压滤机才能生产出固态的滤饼，以备妥善操作和处理。由于在达布鲁克粘土含量高，所以好的清洗布是非常关键的。在过滤循环一组数据之后，一个合适的布清洁循环周期被自动激活。布的清洗频率是依赖于粘土含量。不需要额外的人员编制来操作额外的过滤设备。这个选煤厂的经验费用随着由粘土含量与灰分变化而引起的入料性质的变化而变化。压滤机人料取决于开采材料的类型和过滤前发生在浮选槽中的作用。如果浮选效率不高，大量的煤会成为压滤机入料，形成干燥的厚厚的滤饼。如果是有效的浮选和开采出来的原料粘土含量高，则滤饼较薄，具有较高的水分含量和所需的入料和压缩时间较长。对于该厂而言，隔膜压滤机很适用，它可适用很宽人料性质变化范围。安德里茨压滤机的灵活性，允许材料是从纯黏土混合物到煤炭甚至是纯净的煤炭变化的。

目前，昆士兰选煤厂正在安装两台隔膜压滤机用来对煤泥尾矿脱水。这家选煤厂的尾矿与达特布鲁克的尾矿相比，是更容易过滤的，因为不同的地区颗粒大小和粘土含量不同。由于人料矿浆不同，压滤机的设计适应这一特定的应用和产量。为了尾矿过滤，隔膜过滤机也很适合精细和超精细煤脱水。它们的高挤压力和空气压缩滤饼的力，可以实现非常低的滤饼水分。批处理操作和压滤周期的灵活性，可以控制的滤饼水分，通过调节空气的压榨时间和压力。安德里茨隔膜压滤机特别适合于非常细粒煤脱水。