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壓濾機進料速度影響因素分析

　　關(guān)鍵影響因素分析

　　2.1 主要設(shè)備規(guī)格和礦漿性質(zhì)

　　該鈾水冶廠壓濾機及進料泵的規(guī)格及進料礦漿的主要特性如下。

　　1) 主要設(shè)備規(guī)格。廂式隔膜壓濾機：型號XAZGF800/2000-U，其中濾板外形尺寸為2.0 m×2.0 m;過濾面積為800 m2;濾室數(shù)量為112個;濾室容積為16 m3。礦漿進料渣漿泵：型號80ZJ-I-A52，其中，流量Q=182 m3/h，揚程H=105.5 m;電機采用變頻控制，變化范圍0 ～50 Hz。

　　2) 進料礦漿性質(zhì)。礦漿為含碳酸鈉和碳酸氫鈉的堿性礦漿，礦漿質(zhì)量濃度40%～50%，礦漿溫度55～60 ℃。

　　2.2 礦漿進料壓力

　　壓濾機進料壓力一般情況下由進料泵提供，壓力高低不僅影響到壓濾機的工況，而且間接影響到濾餅與濾布的分離效果。一般情況下，礦漿進料壓力升高的過程可分為兩個階段。

　　1) 一階段以向壓濾機內(nèi)充填物料為主，脫水為輔。一階段以向壓濾機內(nèi)充填物料為主，形成一定厚度濾層。生產(chǎn)中，該階段的進料壓力一般控制在0.2 MPa以下，主要有以下優(yōu)點：①濾板不易變形損壞;②一方面保證濾板的密封性，另一方面保證濾板不泄露或降低泄露的幾率;③降低強壓下礦漿中粗細粒度分離的現(xiàn)象，減少或排除貼近濾布的細泥密集層，有利于形成過濾層。

　　2) 形成一定厚度濾層后，二階段以濾餅脫水為主，充填為輔。二階段以濾餅脫水為主，進料壓力一般控制在0.6 MPa以下，通常情況下該壓力(0.6 MPa)也是壓濾機設(shè)備自身所允許的較高進料壓力。在該階段進料過程中，隨著壓力逐漸變大，濾餅孔隙率逐漸變小，其飽和度逐漸降低;當濾餅飽和度接近剩余飽和度時，濾餅水分不再降低，通過分析濾餅的顯微結(jié)構(gòu)可知，此時顆粒成“拱橋”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包含的水分很難用常規(guī)進料泵所提供的流體靜壓力排出，若繼續(xù)提高過濾壓力，容易造成隔膜板變形受損等。

　　在生產(chǎn)中，合理掌握上述兩個階段的礦漿進料壓力，可有利于提高壓濾機的工作效率。在該工程的試車過程中，操作人員通過控制室內(nèi)的PLC控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)壓濾機進料泵的變頻器，從而實現(xiàn)對壓濾機進料壓力的控制和調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)控制過程的參數(shù)如下所述。

　　1) 在進料初期(進料時間在10 min左右)，濾餅較薄，阻力較小，常采用較小的電機頻率，進料壓力一般控制在0.1～0.2 MPa。進料泵電機頻率與進料時間關(guān)系曲線，所對應(yīng)的壓濾機進料壓力隨時間變化的關(guān)系曲線

　　2) 根據(jù)壓濾機進料口處壓力和流量變化，逐步加大變頻器輸入泵電機的頻率。壓濾機進料設(shè)計壓力≤0.6 MPa，因此壓濾機進口壓力一般控制在0.6 MPa以下，避免壓力過大而損壞濾板。

　　3) 當進料壓力達到0.6 MPa時，保壓～5 min后打開礦漿回流閥并關(guān)閉壓濾機進料閥，完成進料，整個進料過程一般控制在30 min左右。

　　根據(jù)壓濾機試車可總結(jié)出：在壓濾機進料過程中采用變頻器調(diào)節(jié)壓濾機進料泵，合理控制進料壓力，既節(jié)能又避免在超壓時對壓濾機濾板造成損壞，一定程度上延長了濾板的使用壽命。

　　2.3 進料粒度組成

　　康采尼表明：進料速度與顆粒比表面積a的平方成反比。礦漿的粒度組成對過濾速度的影響主要取決于其中細粒級物料含量，其含量越高，物料比表面積a越大，過濾速度越低。在實際生產(chǎn)過程中，通過樣品分析結(jié)果表明[2]：礦漿中<0.074 mm粒級物料對過濾速度影響較為明顯，而粗粒級物料含量雖然有利于過濾速度的提高，但一般只有0.28～0.074 mm粒級物料占80%左右時，壓濾機成餅較為理想，如果粒度>0.9 mm粒級物料含量較高，壓濾機往往會出現(xiàn)過濾前期濾液濁度高的現(xiàn)象。

　　對鈾礦石浸出工藝中，在保證礦石浸出率的前提下可對礦漿粒級組成做適當調(diào)整，通過降低細粒級含量，減少顆粒比表面積，提高進料速度。該水冶廠二階段試車過程中對浸出礦漿的粒級分布做了調(diào)整，其中-0.20 mm由≥97%降低至90%±2%，-0.074 mm由≥65%降低至55%±5%。在試車生產(chǎn)中，一方面通過浸出試驗驗證了礦漿粒度變粗后對礦石的浸出率幾乎沒有影響，浸出率滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求;另一方面也證明礦漿中細粒級含量減小時可提高壓濾機的進料速度，主要體現(xiàn)在進料周期由45～50 min縮減到30 min，達到了預(yù)期的設(shè)計要求。

　　合理優(yōu)化進料礦漿的固體顆粒粒度，可有效提高礦漿進料速度，提高濾餅的成冰速度和厚度，提高壓濾機的處理能力。因此在實際生產(chǎn)過程中，需根據(jù)礦石的浸出性能、過濾性能以及濾布的適用范圍確定礦漿粒級組成，通過試驗驗證后再工業(yè)化實施或調(diào)整。

　　2.4 進料濃度

　　理論上礦漿濃度越高，其固相物含量就越高，相對于濃度較低的礦漿其濾餅形成速度較快。當入料礦漿濃度低時，細小顆粒容易直接進入濾布孔眼中，穿過、堵塞或覆蓋在上面，使過濾介質(zhì)孔眼很快被堵塞。若提高礦漿濃度，將有更多的顆粒接近或達到過濾介質(zhì)的孔眼，由于顆粒間的相互干擾，絕大部分顆粒不能進入孔眼而在上面形成拱架橋，使濾孔不被嚴重堵塞，并逐漸形成濾餅。

　　該水冶廠一、二階段壓濾機試車過程的單次過濾參數(shù)。由表1可以看出：礦漿進料濃度由42.5%提高至50%，單臺每批次進料礦漿的總體積只減小約1.5%，而過濾時間縮短約33%，濾餅重量提高約23%，濃礦漿比稀礦漿濾餅形成速度提高約83%，礦漿過濾速度提高約47.6%。

　　水冶廠在二次試車中礦漿濃度基本控制50%，濾餅成型較好，易脫落，濾餅厚度平均在～4 cm，達到了預(yù)期設(shè)計要求。

　　雖然提高礦漿進料濃度可提高壓濾機過濾速率，但不能無限制、任意濃度的提高。在某工程中，采用15 m2壓濾機開展了不同進料濃度下廢泥礦漿的過濾試驗。根據(jù)過濾試驗，得到過濾速度(以干濾餅重量計)與進料濃度的關(guān)系。

　　當?shù)V漿進料濃度從6%提高到15%，壓濾機過濾速度提高約80%，當?shù)V漿進料濃度超過15%，過濾速度反而下降。由此可見，根據(jù)物料的特性，在一定范圍內(nèi)提高進料礦漿的濃度有利于提高過濾速度，但礦漿濃度不宜過高，若過高不僅不利于過濾速度的提高，而且還會影響礦漿流動性、阻塞管道或壓濾機的進料口。

　　因此，在一定濃度范圍內(nèi)可通過提高礦漿濃度提高進料速度，適宜且佳的進料濃度(或范圍)需針對固體粒度、礦漿性質(zhì)等方面開展試驗來確定。

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