陶瓷过滤机过滤磷矿浆的性能试验

Performance Test of Ceramic Filter Filtering Phosphate Rock Slurry

周凌翔 Lingxiang ZHOU , 曾志伟 Zhiwei ZENG

云南云天化股份有限公司红磷分公司云南开远 661699 Amoriphous Phosphorus Branch Co., Yunnan Yuntianhua Co. Ltd., Kaiyuan 661699, China

摘要：

为了探索陶瓷过滤机在磷矿浆过滤中应用的可行性，开展了工业试验。试验结果表明：磷矿浆含固量对陶瓷过滤机性能的影响较大，磷矿浆细度的影响较小；在适宜的过滤速度下，过滤后的磷矿浆滤饼含水质量分数平均在15%左右，采用陶瓷过滤机过滤磷矿浆是可行的。

关键词：

陶瓷过滤机; 磷矿浆; 过滤; 性能;

Abstract：

In order to explore the feasibility of application of ceramic filter in filtration of phosphate rock slurry, industrial experiment is carried out. Experimental results show that solid content of phosphate rock slurry has a significant impact on ceramic filter performance, while fineness of phosphate rock slurry has less effect; at suitable filtration rate, mass fraction of water content in filter cake from filtration of phosphate rock slurry is about 15%, therefore filtering phosphate rock slurry with ceramic filter is feasible.

Keyword：

ceramic filter; phosphate rock slurry; filtration; performance;

陶瓷过滤机作为一种新型、高效、节能的液固分离设备，以其显著的节能、高真空度、滤饼含水率低等优点已被矿山、环保等行业广泛采用。云南云天化股份有限公司红磷分公司(以下简称红磷分公司)为了探索陶瓷过滤机在磷矿浆过滤中应用的可行性，采用某企业提供的小型陶瓷过滤机进行了磷矿浆脱水工业试验，并对其性能、工艺适应性进行评估。

1 陶瓷过滤机的工作原理

陶瓷过滤机是基于毛细微孔作用原理，采用微孔陶瓷作为过滤介质，利用微孔陶瓷板独特的通水不透气的特性，抽取陶瓷板内腔真空产生与外部的压差，使料槽内悬浮的物料在负压作用下吸附在陶瓷板上，固体物料因无法通过微孔陶瓷板而被截留在陶瓷板表面，而液体因压差的作用及陶瓷板的亲水性顺利通过陶瓷板，从而实现液固分离。

陶瓷过滤机运转一周共完成4个工作过程，即在吸浆区完成吸料过程、在干燥区完成二次脱水干燥、在卸料区完成卸料过程以及在清洗区完成对微孔陶瓷过滤板的反冲洗。陶瓷过滤机工作时，反复循环，周而复始^[1]。

2 陶瓷过滤机工业试验方案

从生产现场取出磷矿浆并储存于试验搅拌槽中，然后用泵将磷矿浆输送至陶瓷过滤机内，过滤后得到的滤饼及滤液返回生产系统中。试验时，先从陶瓷过滤机转速、矿浆含固量等方面进行探索，找出适宜的操作参数；然后以试验数据为基础，进行连续性生产试验。

2.1 过滤矿浆的准备

过滤矿浆分别取自浓密前后的磷矿浆，其指标如表 1所示。

表 1

浓密前后磷矿浆指标

项目	相对密度	含固质量分数/%	＜350 μm(40目)质量分数/%	＜165 μm(100目)质量分数/%
浓密前	1.484	46.49	99.69	87.83
浓密后	1.736	63.88	99.66	89.91

2.2 磷矿浆含固量试验

由于浓密前后的磷矿浆含固量存在一定的差异，故试验时分别采用2种磷矿浆进行试验，主轴频率均按15 Hz控制，过滤真空度-0.082~-0.084 MPa。由表 2可看出：随着磷矿浆含固量的升高，过滤后的滤饼含水量呈上升趋势；浓密前磷矿浆过滤后的指标优于浓密后的磷矿浆，平均含水质量分数13.7%。试验结果表明，浓密前的磷矿浆更利于陶瓷过滤机生产。

表 2

不同含固量磷矿浆对滤饼含水量的影响 %

磷矿浆含固质量分数	滤饼含水质量分数
46.40	14.1
48.59	13.0
49.25	13.5
51.17	14.2
57.22	16.8
58.23	15.8
59.68	15.7
64.00	17.3

2.3 磷矿浆细度试验

通过调整磷矿浆细度进行不同细度下磷矿浆脱水试验(表 3)，发现＜165 μm(100目)磷矿浆质量分数在76%~88%间变化时，滤饼含水量差异不大。试验结果表明，磷矿浆细度对陶瓷过滤机性能影响较小。

表 3

不同细度的磷矿浆对滤饼含水量的影响%

磷矿浆含固质量分数/%	＜165 μm(100目)质量分数/%	滤饼含水质量分数/%
45.8	88.1	14.5
45.9	82.3	14.3
45.3	78.2	14.3
46.6	87.2	14.9
47.6	81.3	14.8
46.1	77.6	14.2
45.3	87.8	15.3
45.8	82.8	14.6
45.2	76.9	14.9

2.4 陶瓷过滤机转速试验

以浓密前的磷矿浆作为试验矿浆，通过调节陶瓷过滤机主轴频率改变滤盘转速进行试验。在试验过程中，主轴频率按照10，15，20，25和30 Hz进行调节，每种频率下运行8 h，真空度控制在-0.085 MPa，试验结果如表 4所示。

表 4

不同陶瓷过滤机转速对滤饼含水量的影响

主轴频率/Hz	转速/ (r·min ⁻¹)	滤饼厚度/mm	滤饼含水质量分数/%
10	0.29	5~7	14.81
15	0.50	4~6	15.60
20	0.60	4~6	15.22
25	0.67	4~5	15.47
30	0.86	3~5	15.96

由表 4可以看出，随着陶瓷过滤机转速的提高，滤饼厚度均呈下降趋势，但是在主轴频率高于20 Hz后，由于过滤吸干时间缩短，过滤后的滤饼含水量呈上升趋势。因此，较适宜的主轴频率为10~20 Hz(转速0.29~0.60 r/min)。

2.5 连续生产试验

连续生产试验以浓密前磷矿浆作为试验矿浆，主轴频率控制在10~20 Hz，连续生产1个月。在连续生产试验过程中，每隔8 h使用清洗液清洗陶瓷板1 h，以保证陶瓷片微孔畅通。过滤后的滤饼含水质量分数如图 1所示。

图 1

连续生产试验中过滤后的滤饼含水质量分数

从图 1可看出：陶瓷过滤机运行相对平稳，过滤后的滤饼平均含水质量分数在14.75%，含水质量分数在13.00%~16.00%范围内的占比达到94%。由于前半个月操作人员对设备操作不熟练、滤盘清洗不重视等因素，过滤后的滤饼含水质量分数大多在14.00%~16.00%范围内波动；后半个月通过规范化操作，除少量异常情况影响外，滤饼含水质量分数大多在14.00%~15.00%。

通过连续生产试验，陶瓷过滤机转速在0.29~0.60 r/min的条件下，过滤含固质量分数45.0%~50.0%的磷矿浆能够获得良好的效果，过滤后的滤饼含水质量分数可以稳定控制在13.00%~16.00%范围内。

3 结语

通过工业试验，磷矿浆含固量对陶瓷过滤机性能影响较大，而细度影响较小。在适宜的过滤速度下，过滤后的磷矿浆滤饼含水量较低，平均质量分数约为15%。试验结果表明，陶瓷过滤机处理磷矿浆是可行的，具有良好的应用前景。

ckwx 参考文献

刘广龙.陶瓷过滤机应用于浮选铜镍精矿的研究[J].云南冶金,2002(6)：16-21.