钟 亮
（江西铜业集团有限公司德兴铜矿精尾综合厂，江西 德兴 334299）
我国是世界上非金属矿产资源丰富，品种比较齐全的国家之一。非金属矿业的飞速发展成绩显著，已成为我国的支柱产业，非金属矿产资源的利用涉及到冶金，化工，轻工，煤炭和工业，有色等工业系统。而矿产的冶炼过程中最重要的过程之一是过滤技术，但基于滤布的使用周期短、消耗量高，滤布进料靴脱落次数多而造成生产成本增加，压滤机跳停等，因此延长滤布的使用寿命才能维持压滤机的正常运行，降低生产成本[1]。
随着矿山13万吨扩能建设，2017年，精尾综合厂精矿工段三期铜过滤厂房安装了一台国内首家引进的Outotec奥图泰（芬兰）隔膜压滤机，用于铜精矿脱水作业。压滤机的工作原理就是，矿浆经滤布上的进料靴进入滤腔，在压力作用下，铜精矿与水分快速分离。滤布的工作耐久性在压滤机分离作业中至关重要，在实际使用中，压滤机滤布使用寿命短，滤布上的进料靴经常分离而脱落，导致压滤机无法正常运行，严重制约了铜精矿过滤生产。针对此问题，精尾综合厂设备维修工段成立了技术小组进行攻关。
1.1 压滤机的作用
压滤机是一种间歇操作的重要过滤设备，设备运行率要求高，过滤任务重，主要是用来进行固液分离，简单来说是对有用的物质进行物理脱水，它是将固液混合物通过压力进行过滤，适用于悬浮液的固液分离，广泛应用于化工、制药、冶金、选矿化工及污水处理等工矿企业（如图1）。
图1 压滤机示意图
1.2 压滤机的工作原理
奥图泰压滤机是2017年由精尾综合厂精矿工段铜过滤厂房首家引进的，它的工作原理是：
正压、强压脱水，在每两个板框之间装有两片滤布，进料靴安装在滤布上，当过滤板彼此挤拢并密封在一起时，所有的板框、滤布进料处形成一个全厂通道，矿浆在通道内，从每个滤腔侧进料靴进入板框腔室内，当进行挤压工作时，由于滤板两边的压力差滤布将矿浆进行分离，液体穿过滤布一处排出滤室，固体被截留在滤布上，形成滤饼。从而达到铜精矿与水分的快速分离。
1.3 压滤机现状分析
企业的要求是生产效率提高的同时，降低生产成本，而奥图泰压滤机作为重要的过滤设备，具有高产量、高效地滤饼洗涤，多样灵活的运行模式，运行可靠、稳定设计、全自动操作，耗能耗水量低等优点，因此在运行的过程中过滤任务重，对运行速率要求较高，但压滤机滤布的使用寿命较短，在运行过程中滤布进料靴脱落的次数较多，滤布的节流效果变差，影响压滤机的正常运行，导致生产成本不断上升。根据调查（如表1），压滤机共装有滤布80片，其中滤腔侧滤布和隔膜侧滤布各40片，厂家建议压滤机滤布使用寿命为80片/30天。因此，要及时更换滤布，才能提高生产的精度和生产效率，但生产成本也相应增加，因此提高设备性能、延长奥图泰压滤机滤布使用寿命是企业生产的必经之路。
表1 滤布更换情况统计表
从表中数据计算得出：80片/96片=实际使用χ天/30天，求出χ=25天，滤布实际使用寿命为80片/25天，也就是1套滤布使用寿命为25天。
2.1 滤布的作用
滤布包括压滤机洗涤滤布、压滤机丙纶滤布、板框压滤机棉轮滤布、板框压滤机维纶滤布，滤布在压力滤机中的作用有拦截，隔开、分离作用，即滤布将混合液中的液体渗析出来，将矿浆中的固体和液体分离出来，起到过滤的作用；
在卧式压滤机中，滤布还可以起到密封的作用，带式压滤机中可以起到传送的作用[2，3]。
2.2 滤布损坏产生的影响
（1）滤布磨损会造成漏液，形成精矿丢失，浪费资源。
（2）降低真空度，使滤饼的水分增高，影响过滤效果。
（3）滤布使用时间久了会造成阻塞，从而加快离心泵或者管路的过早磨损。使运行过程中消耗功率增大。
（4）滤布的漏水还会直接对过滤机的叶轮和壳体形成磨损，影响过滤机的使用寿命。
2.3 压滤机滤布的选择
滤布作为一种过滤介质，它的选用和使用对过滤的效果有着决定性的作用，因此在选用时要根据过滤物料的特性进行分析选用，例如过滤物料的pH值以及颗粒直径等因素，来选用合适的滤布材质和孔径来保证最低的过滤成本和高效的过滤效率。例如当滤布的直径大于铜矿颗粒直径的时候，矿浆也能穿过滤布，因此就失去了压滤机最理想的过滤效果。
2.4 滤布出现破损时的诊断依据
（1）压力机的内压和反吹气会产生波动，滤布的破损越严重波动越大。
（2）压滤机的电流会有增长的趋势，运行机泵异常，严重时会造成设备超载停机。
（3）会有大量的产品从破损处流失，造成产品和进料量不匹配，即产品的出产量明显小于正常情况下的出料量。
（4）压滤机矿浆中的固含量大幅度增加，严重影响矿业处理的稳定运行，从而使处理设备电流升高甚至过载停机。
滤布在过滤使用一段时间后常会发生腐蚀老化，机械磨损等问题，其原因主要可分为客观和主观原因。
3.1 主观原因
3.1.1 进料靴结构设计不合理
奥图泰压滤机进靴结构为分体式，采用外圆、内圆两部分组成，彼此用AB胶水粘牢，由于长时间的动作磨损，使得AB胶水无法粘牢，常常会导致内外圆脱落，进而影响滤布的使用寿命。
3.1.2 滤布材质不符合现场的使用要求
滤布的材质采用棉纶材质，滤布的断裂伸长率与回复性性能不符合确认标准，在使用的过程中经过挤压很容易发生变形。
3.2 客观原因
3.2.1 操作人员安装工作不到位造成滤布堵塞
滤布磨损的原因很多，最主要的是主观原因，但客观原因间接影响了滤布的使用寿命，例如某些企业在压滤机使用的过程中开开停停，不清洗滤布，这就会在滤布的表面形成结垢，在日后的使用过程中很难清洗，从而减少滤布的使用寿命，影响过滤效果，因此在滤布更换前，必须将压滤机滤板上方所有的部件清理干净，最好等压力机上进行维修的工作全部结束后，取下旧的滤布后用高压水枪进行冲洗，保证滤板结构、滤孔无阻塞，滤板下方的导流孔通畅，才可进行新滤布的安装，以避免污垢落入滤板上，堵塞滤孔，加剧管道的结垢现象，造成装置频繁停车，影响新滤布的使用效率，降低过滤效果。
3.2.2 滤布在使用过程中操作方法不当
在滤布进行安装前未将新滤布紧贴铺好，然后安装橡胶压条，滤布被褶皱的固定在滤板上。这样安装的滤布计时通过时阻力增大，影响过滤的效果，还会减少滤布的使用寿命。
3.2.3 未进行定期清洗和管理
滤布的寿命长短和过滤效果与平时的清洗和管理有很大关系，但要注意的是不允许冲洗水温过高，过高的洗涤水温会加速滤布的老化。同时对有破损的滤布未进行及时修补，从而使过滤过程中滤布的覆盖率降低[4]。
解决压滤机生产效率的最有效方法是及时更换滤布，但在实际运行时综合成本各方面不切实际，因此，提高设备性能，延长奥图泰压滤机的滤布使用寿命势在必行。
4.1 改善滤布使用寿命的方法改进
4.1.1 加强进料靴的结构设计
首先针对进料靴结构设计的不合理，若只加强进料靴结构的粘合，那就需要采购强力胶来保证进料靴初始值的粘合牢度，但不能保证后期进料靴黏合度依然牢固。因此我们将进料靴改为一体式。采用耐磨性能好，耐腐蚀性强的陶瓷材料，和技术部门配合将进料靴进行国产化改造，将内外圆连成一体。一体式的进料靴采用整体做模，一次加压成型，采用外圈与内圆一体化的加工方式，消除了分体式进料靴易脱落的弊端，因进料靴脱落而造成的停机次数大大减少，提升了生产效率。
4.1.2 改进滤布的材质
根据滤布材质不符合现场使用的要求，提出了改进滤布材质的对策。和上机实验对比，在保证水分值的情况下，采用了断裂伸长率与回复性能更好的丙纶滤布进行实验分析验证，由于断裂伸长率和恢复性能都有所提高，因此滤布的变形损坏现象得到了改善，滤布的使用寿命大大提高。
针对滤布材质不符合现场使用要求（如图2），小组通过与滤布厂家沟通与查阅资料，对以下三种滤布材质在相同的工况下通过对比试验（每种材质的滤布分别使用10片，同时上机使用一周，分析实际变形情况。在试验第3天由于维纶材质滤布过滤水分值不达标，不继续进行试验），进行对策评价选择（如表2）。
图2 滤布材质
表2 布材质不符合现场使用要求对策评价选择表
4.2 改进策略结果分析
经实验表明，在进行结构的改造和滤布的选择材质后每月更换的滤布片数由96片/月下降到78片/月。经济效益大大提升，每年大约可节约成本20.52万元。不仅提升了滤布的使用寿命还提升了矿业生产的经济效益，同时还带来了一定的社会效益。
（1）对策实施前，进料靴投入成本：273元/片×26片×12月=8.52（万元）；
滤布投入成本：716元/片×96片×12月=82.48（万元）。
（2）对策实施后，进料靴单价略有提高：351元/件×6.3片×12月=2.65（万元）；
滤布投入成本：721元/片×78.4片×12月=67.83（万元）；
每年可节约成本：8.52+82.48-2.65-67.83=20.52（万元）。
此外，进料靴结构的设计以及滤布的材料更换，减少了奥图泰压滤机，滤布更换次数及压滤机的停机时间，确保了压滤机的正常运行，为精尾综合厂完成精铜矿过滤任务提供了重要保障。在实现了滤布国产化和进料靴备件国产化目标的同时也大幅度减轻了操作人员的劳动强度。
4.3 改善滤布的清洗与管理
滤布进料靴的设计安装解决了滤布使用周期短、生产成本高的问题，但在日常维护工作中，客观因素也要做到：
（1）滤布不宜挂得过松或过紧，过松容易积尘、过紧容易拉坏。
（2）滤饼适宜厚度时，停止卸饼后再进行工作。这样可延长滤袋的使用寿命。
（3）卸滤饼时，卸饼工具应与滤布尽量保持平行，以防损坏滤布[5,6]。
（4）滤饼粘附在滤布上的时间不宜过长。过长会引起滤布的变形或下垂。
（5）确保每个周期都要通过高压水喷嘴的冲洗，去除任何渗入滤布的固体颗粒，保持良好的渗透性，确保每个滤腔内的过滤阻力一致，保证设备持续运行的效率来延长滤布的使用寿命，提升生产效益。
滤布在压滤机的运行过程中起着至关重要的作用，基于奥图泰压滤机在运行过程中滤布使用周期短的问题，本文进行了分析讨论，进行了进料靴的结构设计及滤布材质的改进，实现了压滤机的低本、高效生产，对社会的经济发展具有重要意义！
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