摘要：采用国产的BST-6及HTG-1陶瓷过滤机对凡口铅锌矿的分级尾砂进行了过滤试验，通过对比，选定了HTG-45作为分级尾砂的过滤设备。工业运行结果表明，该陶瓷过滤机过滤能力和水分可以满足充填系统的要求，能耗仅为真空过滤机的25.32%。

关键词：过滤 陶瓷过滤机 分级尾砂

选矿厂尾砂作为井下充填料具有尾砂产量大、成本低等优点，但由于其含有大量的细颗粒，粘度大，作为充填骨料时，充填体的强度不稳定，达不到充填浇面的质量要求，限制了它的使用量，因此不仅增加尾矿库的负担，而且对环境保护不利。

为了使尾砂能够用于浇面，满足其抗压强度和抗剪强度，有必要对全尾砂进行分级。根据充填的需要，用旋流器脱去-19μm的微细粒级，生产出分级尾砂。由于微细粒级颗粒被脱去，原有的圆盘真空过滤机过滤分级尾砂存在着一系列的问题，导致过滤机不能正常工作。通过对国内不同厂家的陶瓷过滤机的考察和对比试验，最终选定HTG-45陶瓷过滤机作为分级尾砂的过滤设备。HTG-45陶瓷过滤机自动化程度相对高，操作维护简便，劳动强度低，性能可靠，在分级尾砂的过滤脱水生产中，取得了成功，获得了良好的使用效果。

一、分级尾砂物料性质

分级尾砂是选矿厂尾矿用14CZ1-150旋流器长沙矿冶研究院研制脱去-19μm的微细粒级产生的尾砂，即全尾矿经旋流器分级后的沉砂，其浓度波动范围为65%～72%，沉砂固体颗粒的真密度为3200kg/m3。图1为分级尾砂粒度组成曲线。

二、分级尾砂过滤试验研究

1、圆盘真空过滤机过滤分级尾砂存在的问题

2000年，在进行分级尾砂工业试验过程中，发现盘式真空过滤机处理旋流器沉砂时存在两大问题，第一，由于沉砂已经脱去19μm的细泥，粒度较粗，矿浆失去造浆性能，颗粒沉降速度很快，真空过滤机的搅拌装置不能均匀分散矿浆，造成局部堆积，随着这种堆积的加厚，搅拌耙的功率不足以搅拌如此高浓度的矿浆，导致压耙，严重时叶片也无法转动；第二，沉砂属于极易过滤的物料，由于浓度高，很容易在叶片上形成厚薄不均的滤饼，试验时，滤饼的最大厚度甚至可以达到60mm，如此厚的滤饼是叶片无法承载的，造成滤饼还不到脱落区就提前脱落，重新回到矿浆槽，急剧加大了过滤机的负荷，后果同样是压槽、压耙，过滤机被迫停止工作。

过滤机不能正常工作使得分级尾砂的正常生产受到严重的限制，每清理一次盘式真空过滤机需要耗费大量的时间且劳动强度很大。因此，工业生产时应该选用正确类型的过滤机或对现有过滤机实行改造，避免压耙现象发生。

考虑到陶瓷过滤机有良好的处理能力和较低的运行成本，因而成为首选方案。

2、BST-6陶瓷过滤机过滤试验

试验系统由搅拌槽、BST-6过滤机构成闭路循环。过滤机的圆筒转速为1.46r/min，搅拌速度为21r/min，真空度为0.097～0.099MPa，反冲洗压力为0.4～0.6MPa，试验时间为12h。

给料浓度即为搅拌槽排出浓度，由浓度壶测定产量的标定方法是截取整块滤板的单面滤饼，依据重量和过滤机的转速换算出小时固体产量。滤饼水分由烘干称重计算得出。给料浓度与滤饼水分的关系见图2，给料浓度与产量的关系见图3。

从图2可以发现，给料浓度显著影响滤饼水分，当给料浓度为50%时，滤饼水分约为10%，随着给料浓度的增加，滤饼水分上升，当给料浓度为65%时，滤饼水分达到15%，超过这一值意味着滤饼水分不达标。

因此，试验表明，给料浓度的最佳范围为50%～65%。给料浓度上升，意味吸附在滤板表面的固体量增加，滤饼厚度增加。在真空度不变的条件下，过滤推动力恒定，过滤阻力随着滤饼厚度增加而增加，水分来不及穿越固体颗粒间隙和过滤介质，因此，浓度增加必然带来滤饼水分的上升。

图3给出的试验结果表明，给料浓度显著影响过滤机产量，给料浓度由50%提高到70%，产量由0.3t/m2·h提高到1.7t/m2·h，根据旋流器的沉砂产量，要求过滤机的产量为40～60t/h，如果采用45m2的陶瓷过滤机，则过滤机的单位生产能力必须达到0.89～1.333t/m2·h。从图3可以看出，BST陶瓷过滤机具有上述生产能力，但必要条件是给料浓度大于57%。结合浓度对水分的影响，过滤机的给料浓度容许的范围是57%～65%，在此条件下既可以满足水分的要求，也可以满足尾砂处理量的要求。

3、HTG-1陶瓷过滤机过滤试验

HTG-1陶瓷过滤机的试验方法与BST-6陶瓷过滤机的试验方法相似，但是由于试验系统的限制，HTG的试验规模小于BTS，HTG过滤机的过滤面积为1m2，而BST的过滤面积为6m2，因此只能进行开路试验，试验数据的准确程度可能低于BST-6试验系统。给料浓度与滤饼水分的关系见图4，给料浓度与产量的关系见图5。

从图4和图5可以看出，给料浓度与滤饼水分的关系以及给料浓度与产量的关系与BST-6过滤机的试验结果相似，保证滤饼水分15%以下的给矿浓度范围是67%以下，而维持0.89～1.333t/m2·h的处理能力要求的给矿浓度大于50%。因此主要的工艺条件与BST-6相似。应该提出的是产量问题，给料浓度低于62%时，HBG过滤机的指标与BST接近，但当浓度超过这一值时，产量增加很快，给料浓度达到69.87%时，产量甚至达到了6.19t/m2·h，这应与试验系统的缺陷有关。

三、工业调试结果

分级尾砂过滤的小型试验结果探索了陶瓷过滤机的可能性和可行性，种机型的过滤机均可以用于分级尾砂过滤，考虑到HTG系列的生产实例较多，尤其是30～45m2机型有3个矿山在使用，凡口矿最终选定HTG-45m2陶瓷过滤机作为尾砂分级的过滤设备。调试试验分为初期调试和稳定运行试验。陶瓷过滤机设备参数由厂家预先确定；圆盘最高转速为1.5r/min，实际运行中一般在0.75～1.2r/min之间。

1、尾砂分级过滤工艺流程

尾砂分级过滤系统的主要设备由24m2浓密机、14CZ1-150旋流器组、陶瓷过滤机等组成。工艺流程见图6。

2、HTG-45陶瓷过滤机性能指标

生产调试中HTG-45陶瓷过滤机共运行20个班，其中初期调试5个班，稳定试验15个班，20个班不同供矿状态下的运行总指标列于表2。稳定试验15个班的结果列于表3。

工业调试时共计运行20个班，累计运行时间106.8h，共生产干砂4100.49t，平均小时产量为38.39t/h，滤饼平均水分为10.65%，达到滤饼水分不高于15%的要求。另外，对滤液水浓度也进行了测定，共取滤液420L，得固体物2g，质量浓度为47×10-6。

稳定试验运行15个班，主要指标为：15个班中共生产了3338.94t干砂，平均40.72t干砂/时，滤饼水分为11.14%。

3、清洗耗酸指标

开机30个班共耗酸4桶，每桶25kg，按每班清洗一次计算，平均每次清洗消耗约3.5kg。每天3班作业，每班清洗1次，每次清洗用时约1.33h。

4、能耗比较

采用陶瓷过滤机取代圆盘真空过滤机，除了后者曾产生压耗压槽的现象外，另一个重要原因是能耗的高低。在过滤分级尾砂的工业运行中，一台HTG-45陶瓷过滤机的生产能力相当于2台68m2的圆盘真空过滤机，一台HTG-45陶瓷过滤机的装机功率为40kW，2台68m2的圆盘真空过滤机的装机功率为158kW。陶瓷过滤机的装机功率为圆盘真空过滤机的25.32%。

5、存在的问题

国产的HTG-45陶瓷过滤机用于分级尾砂的过滤能够满足滤饼水分、生产量的要求，运行基本平稳。但也存在一些问题：搅拌系统不稳定，故障多；酸洗效果不理想；操作程序不直观，可改变的因素不多，跟进口机型的程序比有一定的差距。所有这些问题有待今后的运行中进一步调整和完善。

四、结语

1、用2种国产陶瓷过滤机试验机型对分级尾砂进行了过滤性能试验研究，结果表明，国产陶瓷过滤机能够满足分级尾砂的脱水要求。

2、BST型陶瓷过滤机的最佳给料浓度为57%～65%，在此条件下，可以满足处理能力和滤饼水分的要求。

3、HTG型陶瓷过滤机的最佳给料浓度为55%～65%，在此条件下，可以满足处理能力和滤饼水分的要求。

4、HTG-45陶瓷过滤机经过工业调试和稳定运行，处理能力达到40.72t/h，滤饼水分达到11.14%，满足分级尾砂脱水的需要。