板框厢式隔膜压滤机
引言
梅山矿业尾矿全资源化利用工程建成了规模150 万 t/a 细粒湿尾的梯级综合利用生产线，降磷尾矿实现全部处理并综合利用。2020 年生产原矿 516万 t、铁精矿 235 万 t、硫精矿 8.4 万 t，生产建筑砂石83 万 t、机制砂 8.05 万 t、水泥铁质校正剂 142.4 万 t；降磷湿尾产出 134.55 万t并全部利用，降磷湿尾利用率 100%；重选湿尾利用 15.9 万 t，湿尾利用总量高达150.45 万 t，湿尾资源利用率达 73.68%，全资源利用率 92.41%。其中，关键设备是湿式尾矿压滤系统5 台过滤面积 600 m2的 MZGFQ600/2000-U 型高效节能快速压滤机，用于常规真空过滤机难以有效脱水的粒度极细尾矿，压滤滤饼产量 78 万 t/a，同时排出滤液 56.58 万 m3。目前，选矿尾矿东区 3台压滤机滤液通过ISGB150-20P管道泵输送到一级平流池，选矿尾矿西区2台压滤机滤液通过4PNJFB胶泵输送进入6#、7#φ50 m浓缩机，矿泥均经沉降后得到澄清水作为生产用环水；排出的滤液清水、浊水混合在一起，尚未分离使用，清澈的滤液透明，浊度低于 300 mg/L，pH 值约为 7，不含有毒、有害重金属，水质明显好于生产循环水，可回收用于球磨机润滑冷却水、渣浆泵水封水、磁选机精矿冲洗水。因此，设计压滤机滤液回收工艺方案，实现清水、浊水分别利用，以节约水资源，降低水耗。
1压滤机运行指标
1. 1运行工艺目前，梅山尾矿生产工艺流程为降磷尾矿及重选尾矿经浓缩后，分别通过泵输送至尾矿再选厂房高频直线筛筛分隔渣得到机制细砂；降磷尾矿筛下矿浆送至水力旋流器组分级，旋流器沉砂经陶瓷过滤机过滤后得到粗粒尾矿滤饼，旋流器溢流泵送至2#HRC-25 m 高效浓缩池浓缩；重选尾矿筛下矿浆送至 1#HRC-25 m高效浓缩池浓缩，浓缩底流部分送至尾矿库堆存，部分泵送至降磷尾矿7#浓缩大井与降磷尾矿混合后综合利用；2#HRC-25 m 高效浓缩池底流部分泵送至西区压滤厂房2台工业试验压滤机压滤，部分泵送至东区压滤厂房3台压滤机压滤，得到细粒压滤尾矿产品；粗细粒脱水尾矿装车后外销作为水泥铁质校正剂原料。
1. 2产量及参数目前，生产现场有 5台 HMZG600/2000-U型隔膜压滤机，其中西区 2 台，东区 3 台，1 台压滤机生产 22板/d，5台生产110 板/d，产量3 080 t/d。浓度20%左右的尾矿与配制浓度0.1%的聚丙烯酰胺混合，经φ25 m 高压浓密机絮凝沉降浓缩后，底流浓度达 52%～54%，输送到压滤机给矿泵池，再经渣浆泵输送给入压滤机脱水［3］，给矿泵频率 44～45Hz，进料压力7～8 kg/cm2，压榨压力12.5 kg/cm2，生产1板用时64 min，其中进浆41 min，压榨、吹风、卸料等23 min，得到 86块规格 1 900 mm×1 900 mm×47 mm的滤饼。
1. 3滤液量滤饼密度 3.2 g/cm3，湿重 28 t/板，水分 16.5%，扣除水分后干重 23.38 t/板，生产 1 板滤饼需要矿浆质量 44.96 t，体积 28.89 m3，矿浆密度 1.556 t/m3，压滤出的滤液体积为 16.96 m3/板，5台压滤机每天产生滤液1 865.6 m3。
1. 4滤液排出压滤机呈南北向布置，压滤机东西两侧布置有 2组南北向 9 900 mm×300 mm×300 mm 的敞开接水槽，压滤时水从 85 块滤板两侧出水，流入接水槽，水向北流动到底部 1 根垂直连接的φ219 mm（10 根）下水管，汇总流入下部 1 根东西向布置的φ219 mm 管，向西自流到厂房西侧，向南拐向落到平台，给入2台1开1备管道泵，再向西输送至容积1 200 m3的平流池沉淀澄清。给矿泵进浆时，φ219 mm矿浆管从压滤机北侧压紧板中部φ219 mm 中心孔进入，在压力下先到达南侧第1块压紧板滤板，随之滤液透过滤布溢出进入接水槽，滤液依次自南向北溢出，自进浆起 60 s内滤液浑浊，滤液自滤板东西两侧底部滤液管溢出，200 s起滤液清澈，由于水槽底部积有矿泥，冲洗流出汇总后浑浊，5 min起完全清澈透明。
2技术方案技术方案总体要求是滤液清浊分流，即清澈滤液回收使用，浑浊滤液仍进平流池沉淀，压滤机滤液回收工艺方案见图1。
2. 1清浊分流每台压滤机 2 组接水槽北侧连通，排水至 1 根φ219 mm 下水管，通过三通连接 2 只电动闸阀，清水用 5只 DN150电动闸阀控制，浑浊水用 5只 DN200电动闸阀控制；从进浆开始5 min内，DN200电动闸阀开启，DN150电动闸阀关闭，浑浊滤液汇总进入管道泵输送到现有一级平流池；进浆第 5 min 起，清澈滤液DN150 电动闸阀开启，DN200 电动闸阀关闭，汇总进入下部清水池，输送到φ24 m 浓缩池储存；每台压滤机滤液接水槽北侧设置1只探头，便于观察滤液是否跑浑，操作室内通过显示器视频监控，观察到滤布破损引起滤液浑浊，人工切换闸阀。
2. 2清水水池清水池位于一楼厂房内西侧地坪，压滤矿仓北侧，压滤机滤液通过5根φ159 mm管进入φ219 mm汇总管，自流到水池，水池顶部搭设挡雨棚，防止矿浆和杂物落入池内，水池底部用槽钢垫高120 mm，在东侧安装排污闸阀可就近排放进地沟泵；水池设液位计和滤液清水泵联动，安装探头，视频监控。
2. 3离心泵输送水池北侧安装2台清水离心泵，通过φ108 mm管道向西沿高架桥输送到闲置的φ24 m浓缩池，从φ24m浓缩池北侧进入池内。
2. 4φ24 m浓缩池φ24 m 浓缩池容积 1 300 m3，具备足够的缓冲能力，使清水进一步澄清，浊度大幅度降低；对底部和溢流堰进行修补，检查加固土建结构，清理水泥块和杂物，确保混凝土结构完好，强度稳定无渗漏；上方安装探头和液位计，方便观察排水情况；上部溢出水进入溢流堰，经南侧φ325 mm管向西自流到球磨冷却水水罐，φ325 mm管锈蚀破损，有矿泥沉积，需更换长度45 m；浓缩池底部中心处安装1台潜水泵，用于定期输送沉积矿泥，向北输送到再选厂房西侧2#泵池，经泵输送到2#φ25 m浓缩池，浓缩后再返回压滤。
3水泵及扬程
3. 1流 量开始进浆起 5 min 内，滤布通透无堵塞，极细颗粒容易透过滤布，滤布表面无滤饼黏附，阻力小，在压力泵作用下，给入矿浆量大，透过滤布出水量大，估计出水量占20%；按照41 min内5台压滤机同时进浆，清澈滤液最大量为 99.2 m3/h，所以泵选型流量100 m3/h。
3. 2管 路清水池位于压滤厂房内西侧地坪，管线向西输送到东侧1台φ24 m浓缩池顶部，1根管总长170 m。
3. 3高 差φ24 m 浓缩池顶部平面标高 33.5 m，压滤厂房地坪 14.4 m，几何高差 19.1 m，加上管道出口高度 0.9m，几何高差20 m。
3. 4扬 程根据现场输送条件，自压滤厂房内最底部西侧地坪，管线向西输送到东侧 1台φ24m 顶部，1根管路总长166 m，流量100 m3/h，输出管总长170 m，输送垂直高差 20 m，考虑管道阻力损失，泵需总扬程计算公式H≥HG+HL。其中，HG为泵几何高差，20m；HL为吸入管路和压出管路阻力损失，m；L为管路长度，170 m，总扬程H≥HG+HL=29.9 m，吸出管口剩余压头取值 5m，计算总扬程H≥34.9 m。
3. 5电 机泵的轴功率为16.39 kW，电机功率为19.7 kW。
3. 6水 泵选用单级清水离心泵 2 台，1 用 1 备，IS100-65-200 型泵底座基础尺寸 1 200 mm×450 mm，流量 100m3/h，扬程50 m，转速2 900 r/min，配用功率22 kW。
3. 7水 池充分利用场地空间，设计水池规格为 43.2 m3，可以储存 25 min 的泵流量，满足规范要求的 3～5 min，顶部加盖挡水棚，防止上部矿浆进入池内，确保具有缓冲空间，同时为后续新建4台压滤回收使用同一水池创造条件。
4投资收益
4. 1投资估算具体投资包括 3台泵、1座泵池、长度 487 m的管路，φ24 m 浓缩池底部和溢流堰修补，水泥块和杂物清理，φ24 m浓缩池及φ325 mm×10溢流管堵塞腐蚀更新，电气安装等。压滤滤液回收投资估算明细见表1。
4. 2清水水量2021年 5台压滤机生产滤饼 78 万 t，每台压滤机扣除水分后的干滤饼 23.38 t，排出滤液 16.96 m3，总排出滤液 56.58 万 m3，清澈滤液量按 80% 合计为45.26 万m3，运行7 200 h/a，单位时间流量63 m3/h。
4. 3节水成本清澈滤液可以减少自来水用量，按照自来水价格的75%计算，可节约水费61.10 万元。
4. 4回收水用途目前，浮选分厂阶磨阶选工艺装有 7 台 1230 型重磁拉外磁式磁选机，均使用生产循环水作为精矿冲洗水，磁选筒体内顶部 1 根φ50 mm 镀锌水管上部开口5 mm，通过压力水冲洗筒体吸附的磁性矿，由于环水含有导爆管等杂物，极易堵塞水管开口，导致出水压力不足，冲不下精矿，改用回收水后，基本不含杂物，冲洗效率提高，降低了清理堵塞工作量；7台重磁拉机一般运行 6台，每台用水量 50 m3/h，合计300 m3/h，63 m3/h清水量可以满足1台重磁拉机使用；同时，12台球磨机润滑冷却水、所有渣浆泵水封水均可使用。
4. 5其他2 台 22 kW 水泵 1 工 1 备，330 d 运行；15 kW 潜水电泵每月运行 1 次（5 h），全年运行 60 h；用电15.76 万 kWh，按电价 0.65 元/kWh 计算，电费 10.24万元。水泵叶轮以及其他材料费 10 万元/a；每月需检修维护 20个工时，240个工时/a，150元/工时，合计3.6 万元。设备折旧率 10%，9.58 万元/a；直接经济效益 27.68 万元/a；投资回收期 3.46 a，收益率 28.9%，投入运行3.46 a可以收回全部投资。
5结 语
（1）梅山铁矿尾矿压滤滤液清浊分流回收工艺方案论证确定，滤液清浊分流输送，清澈滤液经φ24m浓缩池缓冲沉淀提升水质，沉淀泥采用潜水泵清理再进流程浓缩压滤，有利于节水降耗和生态环保。
（2）回收的压滤清水用于预选重磁拉机精矿冲洗、球磨机润滑冷却、渣浆泵水封用水，提高了设备运行效率，大幅减少了人工清理堵塞工作量。
（3）压滤机接水槽底部易沉积黏细矿泥，需及时清理进入浊水，消除矿泥对清水质的不利影响，确保生产顺行。
（4）使用闲置浓缩池缓冲沉降时间，使回收水进一步澄清，浊度大幅降低。
（5）该项目技术经济可行，总投资 95.79 万元，每年可回收压滤清水 45.26 万 m3，直接经济效益 27.68万元，投资收益率 28.9%，3.46 a 可收回投资，为后续压滤扩建提供了可靠支撑，可为冶金矿山行业清水、浊水分离回收利用提供重要借鉴。
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