过滤领域的发展就像进化趋势一样地前进着。虽然过滤原理在100多年来没有过多变化,但是现代压滤机的规模和复杂程度都和矿业需求保持快速同步发展。目前矿山正着眼于把过滤用于传统矿物应用以外的领域,压滤机与处理金属矿石提高回收率有着更密切的关系。现今压滤机的作用比过去更重要,原因是矿山正追求开采低品位矿床,很显然更需细磨使金属达到单体分离,这样粒子尺寸较小,会对过滤系统有明显影响。一般地来说,过滤是工艺流程中最后一段,如果选厂有问题例如上游工艺出毛病了,往往问题总会出现在过滤表面上。
为了满足环境要求,矿业公司也在考虑应用压滤技术。矿山行业内发生了变化,有些公司用过滤尾矿堆放取代只依靠浓缩机的方式。在这种应用中,压滤机的发展趋势是越来越大,过滤的速度越来越快。
同样的矿业公司用过滤尾矿干堆放比用尾矿库方法更容易得到有关部门的批准。在热带地区,水和矿物一样都是有价值的资源,过滤尾矿可使矿山回收和净化更多的水,重新用到工艺之中。矿山选厂把尾矿浆输出时,用新的固体液体过滤技术比洗滤的方法有更多的优点。
FLSmidth提高了过滤机能力
2010年3月,美国亚利桑那州的Rosemont铜业公司从FLSmidth订购了14台AFPIV型压滤机,价值3 100万美元,用于该公司的选厂对尾矿进行过滤,这也是目前世界上的压滤机。Rosemont铜业公司利用压滤技术,制定了实际可持续发展的标准:回收利用一多半的工艺水,在矿山整个寿命期间通过尾矿干堆后进行复垦,重新种植植物。
FLSmidth压滤机在这项环境革新中起到了重要作用。重型2×2m压滤机在现场把选厂每天处理68 000 t碎石所产生的尾矿全部脱水达到含水为16%,水的回收,重新用在工艺中。同时把压滤机产生的滤饼干堆放,这是尾矿进一步处理和复垦计划中的整体部分。
每台AFPIV型压滤机都有19.2 m3容积和1 000 m2过滤面积,可在各种不同场合应用,过滤压力可达1.5 MPa,有两种过滤腔:凹进式和薄膜式。压滤机过滤能力大对尾矿脱水特别有优势,即使能力大,也还需要多台这样的压滤机才能处理尾矿中大量的水。有了这种大型的压滤机,可使矿业公司实现“绿色”选矿流程——选矿工艺能重新利用大量回收的水,提高改善环境的复垦能力。这种方法有特定现场,不必像普通尾矿库那样有任何建筑。大型自动化压滤机以尾矿管理有生命力的替代方案提供给矿物工艺设计部门。
12台AFPIV型压滤机的总生产能力相当30多台普通压滤机的生产能力之和。对循环快速的大型压滤机需求正在不断增加,例如Rosemont铜业公司的系统,循环时间快到6 min,每个循环可生产35?t滤饼。现在有一些公司为沉淀池或膏体处理用过滤机过滤尾矿,取代用简单的浓缩机,他们要求能堆放干滤饼。正是对这种要求做出的反应,FLSmidth研制出能力的自动化压滤机。该公司还计划研制更大的压滤机,满足矿业需要。
为了达到所要求的生产能力水平,除了设备大型化外,也需要对一些技术进行改进和完善。就如何给压滤机供料来说,就要认真研究,过滤元件需要均匀连续给料,才能生产出均匀一致的滤饼。AFPIV型压滤机一共有120个腔,需要对压滤机内部的技术加大改进力度。实现整个压滤机立刻打开和关闭以及的密封,这是工程设计的两大课题。2×2m滤板每块过滤面积都是以前压滤机的2倍大。FLSmidth预料,市场对这种系统的兴趣还会不断增大。FLSmidth除压滤机外,还制造出新的水平带式过滤机和各种不同能力的圆盘过滤机以及盘式过滤机。新设计的水平带式过滤机过滤面积大于250 m2。革新的圆盘过滤机(E圆盘过滤机)采用了文特里缸(Venturi Vat)搅拌代替叶片式搅拌器。
2008年5月,FLSmidth得到了气动压滤机(penuma—priss)技术,增大了固体液体分离技术的业务量。与此同时,它还成功地建立了全球化学和工业应用气动压滤机的安装基地,正在扩大进入矿物市场。现在已在铅锌和铁矿精矿脱水中安装应用,认为简单、坚固和有效气动压滤机的设计非常适合精矿脱水。
按照FLSmidth的说法,气动压滤技术比普通压滤技术在精矿脱水中应用有几个重要优点:占地面积少;滤板设计简单;取消了隔膜;滤板是可隔离的;滤饼可从过滤机一侧排出;能处理高温矿浆;单位面积产量高。专利技术气动压滤机能使滤饼含水量降到,不需要干燥机干燥。
气动压滤机可设计成各种不同的占地方式,可将滤板垂直堆放,这样压滤机不会占更大的地面面积。快速过滤物料,对精矿来说是最合适应用场合。它有独有的特点,每个过滤腔都是可隔离的。当有些腔离线时,压滤机能照样连续作业。这个特点使压滤机成本较高,主要是因为每个腔本身就是一台压滤机。如果有一个腔需要维护,可将这个腔隔离,压滤机能在降低能力的情况下运转,直到这个腔维护好为止。
就压滤机发展进步来说,FLSmidth正着眼于使单台设备能力达到AFPIV型的2倍以上,为此一定要克服一些障碍。开发研究工作中的一部分就是研究移动组成体,压滤机的滤板在世界范围内用船运输成本太高,研究滤板结构和形状有利于运输且运输成本低。这家公司另外要考虑解决这些大系统腔内给料分布问题,如何使给料与产品质量以及压滤机组成件寿命相关的问题。
按照矿业市场要求,过滤设备要大型化,提高处理能力并且降低滤饼含水量,取消下游的干燥机。在许多应用场合,例如氧化钼,FLSmidth是用气动压滤的专利技术进行这样的工作,但是要把气动压滤技术与其他过滤机线路相结合。
过去在讨论矿物过滤机时,谈论最多的是非薄膜的应用。FLSmidth现在采用薄膜取得了成效。有些系统安装有薄膜,需要就让薄膜作业,不需要无薄膜也能作业,例如铜选矿厂可能有浮选过滤,有5%的时间需要薄膜,另外95%的时间?赡懿挥帽∧ぃ荒芤?span style="padding:0px">30%的能力作业。这种综合薄膜系统要有好的仪表和自动化控制。实际上自动化要达到使系统知道什么时候用薄膜程度,开创了以自动化使用过滤机的先河。
FLSmidth有范围很宽的系列产品,又能配备合适设备以及能提供其他公司不能提供的专门技术。该公司还能处理整个工艺流程的故障,因为过滤位于选厂最后阶段,如果选厂有问题,这个问题将由过滤机表现出来,这不能说明这是问题的原发地,可能是由于岩矿回路或者再岩或浮选回收率低……FLSmidth不但能处理流程故障,而且也能使流程化。人们也会看到FLSmidth过滤机以后的改进与完善。
奥图泰预见到了过滤机的发展潜力
2009年10月,奥图泰(Outotec)以1 210万美元收购了拉罗克斯(Larox)。有过滤技术特长的拉罗克斯加入奥图泰,以其所应用的过滤机技术进一步增强了奥图泰作为全球矿物加工中的者的地位。与此同时,拉罗克斯也能在从事相同行业且有雄厚实力的集团内部进一步发挥专长,拓宽业务(双方的总部都在芬兰)。拉罗克斯在中国也生产过滤机。由于把双方相关的销售和维护网络和其他产品业务都结合在一起了,所以奥图泰确信合并将使自己可以给矿物加工的选厂与冶金厂提供更全面的解决问题方案和服务。
由规模经济和大型化发展的推动,客户表现出对大型过滤机特别浓厚的兴趣。更加严格的环境要求,提高工艺准入标准,推动选矿废物(尾矿)也需要过滤。尾矿处理也和水的回收连接在一起,水回收对过滤设定较高且完全不同的要求。另外的推动力是能源成本的增大,这使矿山寻求更有效的过滤方法。矿山正面临开采贫矿的困难局面,必须开发研究新的工艺技术,使之适应更细的矿岩和更小的平均粒子尺寸,这对过滤技术也提出了挑战。
奥图泰有代表不同过滤技术的各种不同过滤机产品,业务量很大。在过去几年里,奥图泰推出了几种新的过滤机:奥图泰 FFP快速打开薄膜压滤机;奥图泰拉罗克斯CC陶瓷过滤机;奥图泰拉罗克斯RBSV真空带式压滤机和奥图泰 拉罗克斯PF压滤机。这些过滤机规格在同类产品中都是较大的。
奥图泰强调对客户需要和服务的理解的重要性,奥图泰过滤机的推广策略是密切与客户的关系,了解他们业务逻辑和倾听他们的意见。集中精力强化产品开发,产品安装到工艺线上后坚持随访和支持,奥图泰能使客户达到所期望的效果,同时得到了客户的信任。特别是在安装和投产阶段,能在现场支持客户,保证过滤机作业达到设计要求。当矿业公司把精力集中在他们的核心业务上时,那些不太紧要的业务他们可能外包,这样对客户进行各种支持与服务就更重要了,从培训到可靠的售后服务,从维护支持甚至到操做过滤机。
近几年,奥图泰大型过滤机在细粒铁矿和金矿选厂中取得了成功应用,这种大型过滤机的特点就是处理矿石量大。在一些铁矿选厂中,精矿和尾矿都要进行过滤,这就要求过滤机要有巨大的过滤能力和过滤面积。通常也有对滤饼最多水含量限制,这是因为运输考虑和干堆放要求。在细粒过滤中,压滤是选择方案。
奥图泰对FFP过滤机的滤板进行了革新设计,下了很大功夫,从而保证过滤机的较低的作业成本取得较好的过滤效果。也想了很多办法使过滤机有较高的可用性,这在实际中意味滤布可自动清洗、快速更换易损件,易于接近维护部位以及有较高的安全标准……
从理论方面看,理想的过滤效果取决于系统能均匀连续地生产出均质的滤饼,如何能控制单个腔内压力变化以及如何能控制过滤机内液体流和空气流,然而最重要的是,实现过滤机内过滤顺序化,这就要求对过滤过程有深入了解,用合适的自动化仪表和先进的PLC(可编程序控制器)进行控制。奥图泰产品开发研究的其他领域,开发研制了新的过滤介质与薄膜,同时改进了材质和组成件,目的在于寻求降低作业成本的方法。
几年来,奥图泰和Lappeenranta技术大学(LUT)进行了合作,提高了过滤机的技术水平。奥图泰通过LUT的分离技术中心(CST),能充分利用LUT大学的基础研究与科学鉴定技术改进和完善了过滤机。与此同时,也支持LUT把分离技术的研究作为该大学专长技能的战策计划。奥图泰现在有几项过滤机长期开发研究计划,会进一步提高过滤机的技术水平,在未来几年奥图泰将会有更强的竞争优势。
通过合作,保证了固液分离技术成为LUT大学化学系重要的科研课题。来自奥图泰的财政支持了大学的研究项目和招收了研究人员,而这些不能用LUT大学的基本预算去完成。此外,合作使LUT大学有机会利用奥图泰过滤项目为研究生和博士生培养创造了条件。个博士的论文很快就要完成了。把研究项目放在实际的有挑战性的工业问题上是非常有意义的,这也能激励研究者本人。
已成功在工业应用上的研究项目有专门为铁矿、工业矿物以及化学工业而设计的陶瓷介质过滤的半工业试验样机。除了这个长期项目外,CST还试验了各种铁过滤圆盘、圆盘结构和诱捕机构,同时还对过滤材料的清洗方法例如织物进行了试验。
Filtha系统公司的技术革新
Filtha系统公司位于美国密歇根州的Earmington Hills,在矿业市场上有Verti-Press压滤机和STIR过滤机两种过滤设备:Verti-Press压滤机是选矿脱水过滤机,已成功地在铜精矿和稀土矿脱水作业中应用了。Verti-Press EF型压滤机是的滤饼净化与脱水设备之一,新的大型压滤机结合封闭腔设计(有隔离腔能力),可降低起始投资成本和生产作业成本。
Verti-Press压滤机生产的滤饼可堆干到94%浓度。作业循环快,从排入到排出只需要5?min,这样能提高每台压滤机的输出产量。压滤机用PLC控制,实现了自动化。因为系统将水平过滤腔垂直堆放,所以Filtra系统公司相信,这能提高冲洗滤饼效率(高达99%),并且减少了压滤机在选厂的占地面积。
Verti-Press压滤机上移动件少,这是把Verti-Press压滤机与竞争对手的压滤机区别开的重要原因之一。过滤腔是不动的,使压滤腔成为机械的整体部分并且不必准备备件。把密封压在过滤腔两侧,很简单地完成了过滤机的密封安装。过滤机中只有隔膜和过滤带是移动件。过滤系统开闭不用液压活塞。腔的深度不深,使冲洗更有效。用栓塞流冲洗取代连续躯动液体通过方式。
在过去4~5年里,有关这种系统的技术得到了改进和提高。现在有一种很好的工艺操作者接口并对客户的“能源利用”有了更清楚的认识。对压滤机内发生的情况进行了监测,搞清楚了输出的能源都用在压滤机生产质量的滤饼上了。以滤饼厚度程序为例,注重给料趋向,随时进行自动调节。另一项技术革新是对整个循环中所有设定点的压力进行控制,从而使空气和电的使用减少到。
STIR工业水过滤机是一种自动化的回冲介质的过滤设备,它以胡桃壳介质床除去悬浮的固体物,甚至能除去液流中的油。它采用了一种专利的流化技术,和其他技术相比能有效地提高过滤机的性能,例如和沙分类介质过滤机相比,它们在回冲期间不能完全使介质流化,同时对介质污垢也很敏感。
STIR过滤机已完成了几个项目应用,它使来自不同澄清回路的水得到了净化。现在正做与沥滤密切相关的含酸较高溶液的工作,但是STIR过滤机主要的还是用来作为水的过滤机。这种技术已在钢铁、油和瓦斯工业应用了大约50多年了,然而现在矿山现场对它更感兴趣,原因是矿山缺水。
使过滤机成为的是它不使用胡桃壳做过滤介质,那么系统是如何在一个循环后接一个循环实现介质再生的呢?Filtha系统公司是用混合器(搅拌器)使介质再生的。另外的技术是利用泵进行流化的。该公司研制出能用数学证明的专用动力模型,它能使清洗壳和除去污染物成为最有效的方法。有可能使废物产生量。在正常的作业条件下,STIR过滤机不用化学药剂就能除去95%~99%的悬浮物和90%~99%的2μm以下不溶解的炭氢化合物。
矿业公司正考虑用这种过滤机澄清溢流回路,实现减少聚合物或絮凝剂使用带来的效益。矿山用STIR过滤机净化溢流,他们就能大幅度减少化学药剂的使用和相关成本。这种过滤机主要是在钼和铜选矿中应用,用来澄清水,提高回路效率。矿山现也可利用这种过滤机从排出的水中回收重金属。
Filtra系统公司现已在outorado州一个矿山现场安装了STi R系统,这是个还没开采的矿山,利用过滤系统处理钼矿床中的水。溶解在水中的不同种矿物通过改变PH(酸碱度),首先使之沉淀,撇除固体物,然后过滤水排出。
在STIR系统安装之前,选厂以42%再循环速率作业,这是因为4台30 cm(12英寸)直径的沙过滤器,每台进行多次和长时间清洗循环造成的。利用了STIR系统之后,再循环速率口降低到最多3%,降低超过10倍,同时也获得了比较干净的放出水。
作为擅长技术革新的Filtra系统公司在矿业中遇到的问题之一,是很难找到愿意支持新工艺的客户。为此Filtra系统公司不得不用每天的实际工作来证明革新的技术,尤其用半工业试验项目来证明。开发出能大幅度提高工艺水平的技术而不是几个百分比点数。这样,客户才愿意让Filtra系统公司了解他们的工艺,为他们开发出新的工艺技术。
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