国外某铀水冶厂厢式隔膜压滤机进料速度影响因素分析

国外某铀水冶厂厢式隔膜压滤机进料速度影响因素分析

张兆光;陈泽

【摘要】文章结合国外某铀水冶厂厢式隔膜压滤机的试车情况,从矿浆进料压力、矿浆中固体颗粒粒度组成、进料浓度等对压滤机进料速度的影响进行了总结分析.提出了铀水冶厂隔膜压滤机进料过程中应注意的相关问题,为今后该类设备的设计提供了参考.

【期刊名称】《中国矿业》

【年(卷),期】2018(027)0z2

【总页数】4页(P204-206,209)

【关键词】厢式隔膜压滤机;矿浆过滤;进料速度

【作者】张兆光;陈泽

【作者单位】中核第四研究设计工程有限公司 ,河北石家庄050021;中核第四研究设计工程有限公司 ,河北石家庄050021

【正文语种】中文

【中图分类】TD958

厢式隔膜压滤机(以下简称：压滤机)为常见的固液分离设备，是通过对普通厢式压滤机滤室改造、增加隔膜板的基础上发展而来的，其滤板由隔膜板和厢式板组成。该设备广泛应用在选矿、有色金属冶炼、高炉除尘、石油精炼、化肥工业、医药及食品工业、环保废水处理、烟气脱硫、海水淡化等行业。在铀水冶厂，当采用以搅

拌浸出主生产工艺时，厢式隔膜压滤机常用于浸出后矿浆的固液分离，是铀矿冶行业的关键设备之一。

在铀水冶厂的实际生产过程中，易出现由于矿性差异，造成压滤机在生产过程中的工作效率不理想、无法达到预定的设计指标的问题，因此需要在试车阶段对压滤机操作参数等进行优化，以满足生产要求。本文则结合国外某铀水冶厂厢式隔膜压滤机试车情况，针对压滤机进料过程的主要影响因素进行总结分析。

1 压滤机进料速度的影响因素

压滤机进料速度的主要影响因素有进料压力、进料浓度、粒度组成、矿浆性质、滤布性能等，其进料速度可由康采尼(Kozeny)方程[1](式(1))表示。

(1)

式中：u为过滤速度；Δpc为过滤压力降；ε为孔隙率；μ为滤液黏度；a为颗粒比表面积；L为滤饼厚度。

根据康采尼(Kozeny)方程(式(1))可看出：矿浆的过滤速度同过滤压力成正比，与矿浆的黏度成反比，与颗粒比表面积a的平方成反比；而颗粒比表面积a与颗粒有关，颗粒粒度越细，比表面积越大。因此在实际生产过程中，在压滤机滤布型号以及矿浆性质不变(黏度、温度等)情况下，进料速度的影响因素主要有进料压力、矿浆粒度组成及矿浆浓度。根据上述进料速度的影响因素，并结合某铀水冶厂压滤机试车情况，着重从矿浆进料压力、矿浆粒度组成以及矿浆浓度对进料速度的影响进行总结分析。

2 关键影响因素分析

2.1 主要设备规格和矿浆性质

该铀水冶厂压滤机及进料泵的规格及进料矿浆的主要特性如下。

1) 主要设备规格。厢式隔膜压滤机：型号XAZGF800/2000-U，其中滤板外形尺

寸为2.0 m×2.0 m；过滤面积为800 m2；滤室数量为112个；滤室容积为16

m3。矿浆进料渣浆泵：型号80ZJ-I-A52，其中，流量Q=182 m3/h，扬程

H=105.5 m；电机采用变频控制，变化范围0 ～50 Hz。

2) 进料矿浆性质。矿浆为含碳酸钠和碳酸氢钠的碱性矿浆，矿浆质量浓度40%～50%，矿浆温度55～60 ℃。

2.2 矿浆进料压力

压滤机进料压力一般情况下由进料泵提供，压力高低不仅影响到压滤机的工况，而且间接影响到滤饼与滤布的分离效果。一般情况下，矿浆进料压力升高的过程可分为两个阶段。

1) 第一阶段以向压滤机内充填物料为主，脱水为辅。第一阶段以向压滤机内充填

物料为主，形成一定厚度滤层。生产中，该阶段的进料压力一般控制在0.2 MPa

以下，主要有以下优点：①滤板不易变形损坏；②一方面保证滤板的密封性，另一方面保证滤板不泄露或降低泄露的几率；③降低强压下矿浆中粗细粒度分离的现象，减少或排除贴近滤布的细泥密集层，有利于形成过滤层。

2) 形成一定厚度滤层后，第二阶段以滤饼脱水为主，充填为辅。第二阶段以滤饼

脱水为主，进料压力一般控制在0.6 MPa以下，通常情况下该压力(0.6 MPa)也是压滤机设备自身所允许的最高进料压力。在该阶段进料过程中，随着压力逐渐增大，滤饼孔隙率逐渐变小，其饱和度逐渐降低；当滤饼饱和度接近剩余饱和度时，滤饼水分不再降低，通过分析滤饼的显微结构可知[2]，此时颗粒成“拱桥”结构，这

种结构包含的水分很难用常规进料泵所提供的流体静压力排出，若继续提高过滤压力，容易造成隔膜板变形受损等。

在生产中，合理掌握上述两个阶段的矿浆进料压力，可有利于提高压滤机的工作效率。在该工程的试车过程中，操作人员通过控制室内的PLC控制系统，调节压滤

机进料泵的变频器，从而实现对压滤机进料压力的控制和调节，调节控制过程的参

数如下所述。

1) 在进料初期(进料时间在10 min左右)，滤饼较薄，阻力较小，常采用较小的电机频率，进料压力一般控制在0.1～0.2 MPa。进料泵电机频率与进料时间关系曲线见图1，所对应的压滤机进料压力随时间变化的关系曲线见图2。

图1 进料泵电机频率与进料时间关系曲线图

图2 压滤机进料压力随时间变化曲线图

2) 根据压滤机进料口处压力和流量变化，逐步加大变频器输入泵电机的频率。压滤机进料设计压力≤0.6 MPa，因此压滤机进口压力一般控制在0.6 MPa以下，避免压力过大而损坏滤板。

3) 当进料压力达到0.6 MPa时，保压～5 min后打开矿浆回流阀并关闭压滤机进料阀，完成进料，整个进料过程一般控制在30 min左右。

根据压滤机试车可总结出：在压滤机进料过程中采用变频器调节压滤机进料泵，合理控制进料压力，既节能又避免在超压时对压滤机滤板造成损坏，一定程度上延长了滤板的使用寿命。

2.3 进料粒度组成

康采尼(Kozeny)方程(式(1))表明：进料速度与颗粒比表面积a的平方成反比。矿浆的粒度组成对过滤速度的影响主要取决于其中细粒级物料含量，其含量越高，物料比表面积a越大，过滤速度越低。在实际生产过程中，通过样品分析结果表明[2]：矿浆中<0.074 mm粒级物料对过滤速度影响最为明显，而粗粒级物料含量虽然有利于过滤速度的提高，但一般只有0.28～0.074 mm粒级物料占80%左右时，压滤机成饼较为理想，如果粒度>0.9 mm粒级物料含量较高，压滤机往往会出现过滤前期滤液浊度高的现象。