赤泥专用过滤机的研制开发及工业应用（一）

路光远，宋虎，张盼龙，张宏，代朝磊，申飞

¹洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039

²矿山重型装备国家重点实验室 河南洛阳 471039

摘要：针对拜耳法赤泥浆物料特性及过滤的工业需求，在传统GLL过滤机的基础上研发了GPYC-160赤泥专用过滤机，并对扇形板、流道、中心轴、吹风卸料系统以及滤布等关键结构进行针对性的创新设计。经工业实践验证，赤泥专用过滤机运行稳定，各项指标符合设计要求，增加拜耳法赤泥过滤系统后，串联烧结法生产氧化铝稳定并达产。

关键词：赤泥物料；拜耳法赤泥过滤；过滤机；创新设计

中图分类号：TD462⁺.2 文献标志码：B 文章编号：1001-3954(2021)09-0047-04

我国铝土矿储量约10亿t，铝硅比为4~6的铝土矿占总储量的49%，铝矿石品位为40%~60%[1]。而重庆地区铝土矿的铝硅比平均约为4.6，总储量超过5000万t。合理利用高硫低品位铝土矿，可在一定程度上缓解我国铝土矿大量进口的局面。

1项目背景

某公司在重庆建设的80万t/a氧化铝项目，是国内首条采用串联法生产氧化铝工艺综合处理重庆地区低品位高含硫铝土矿的氧化铝生产线。串联法生产氧化铝生料浆的调配主要将拜耳法赤泥浆、蒸发排盐的结晶碱、石灰石、无烟煤和纯碱等物料进行混合，熟料按照碱比和钙比进行配料。生料浆的水分主要来自拜耳法赤泥浆，其含水量的多少通过控制拜耳法赤泥浆的含水量来实现。拜耳法赤泥过滤流程如图1所示。

原拜耳法赤泥洗涤作业采用高效浓密机沉降，沉降槽底流含水率约为58%，未达到设计指标为50%的要求，导致烧结法入窑生料含水率约为44%，造成熟料窑产能降低[2]。为了使串联法生产氧化铝稳定并达产，经考察研究，决定增加拜耳法赤泥过滤系统，鉴于传统GLL系列过滤机无法正常过滤赤泥料浆，基于对赤泥现场大量过滤试验数据的分析以及长期的过滤机设计经验，笔者在传统GLL过滤机[3]的基础上研发了GPYC-160赤泥专用过滤机。

2赤泥专用过滤机的主要结构

GPYC-160赤泥专用过滤机主要由槽体、中心轴、分配头、传动装置、扇形板装置、吹风装置等组成，如图2所示。相较于传统GLL系列过滤机，赤泥专用过滤机在关键结构方面有针对性的创新设计。

2.1扇形板

传统GLL系列过滤机扇形板的材质一般为碳钢边框+工程塑料，边框为碳钢材质，滤芯为工程塑料，扇形板内部的流道为连通设计。考虑到赤泥物料密度大、过滤难、卸料难的特性，笔者在扇形板结构上进行了创新。

(1) 高强度结构赤泥专用过滤机扇形板的板芯采用全碳钢包裹星型结构，如图3所示。面板采用厚为2.5mm、开孔率为30%的碳钢网格面板；侧面用加强螺栓固定星型板芯，避免运行中扇形板变形。

(2) 独立流道结构赤泥专用过滤机扇形板的两个工作面采用单面独立的流道设计(见图4)，保证每个面都是一个独立的真空过滤系统。该设计降低了单面滤布破损对整个扇形板过滤效果的影响，提高了真空使用效率和滤饼卸饼率，具有良好的节能效果[4]。

2.2中心轴

赤泥专用过滤机为8盘双分配头结构，每侧4个盘面，中心轴是过滤机实现过滤功能的关键部件之赤一。该中心轴为焊接异形轴结构，流道横截面为梯形断面。与传统GLL过滤机不同， 赤泥专用过滤机单流道径向分割成4个流道(见图5)，每个扇形板对应一个独立的流道，流道之间不会窜气，各流道的流速一致，保证每个扇形板上的滤饼厚度均匀一致，具有较好的卸饼率。中心轴与扇形板采用凸台连接，安装方便，密封效果好。

制造时，中心轴焊后需要整体退火，以消除焊接芯应力，获得良好的机械性能；同时，每个流道均要经过严格的加压试漏，确保流道之间相互独立。

2.3吹风卸料系统

过滤后的赤泥滤饼含水率为38%~40%，滤饼黏性较大，采用传统的吹风卸料方式难以充分地将滤饼卸落。在正常风压和风量条件下，同一单流道中，距离分配头最近的扇形板卸料效果良好，距离分配头较远的扇形板卸料效果较差。综合分析，4个扇形板共用同一个流道时，距离分配头最近的扇形板上的滤饼首先脱落滤饼脱落的同时流道内的风压降低，导致距离分配头较远的扇形板上的滤饼难以脱落。为了提高赤泥滤饼的卸料率，GPYC-160赤泥专用过滤机采用双管路吹风卸料系统(见图6)，吹风管路1负责第1和第2盘面的卸料，吹风管路2负责第3和第4盘面的卸料。该设计可以有效降低因扇形板和分配头的距离不同而对卸料造成的不良影响，在设备高速运转时仍能保证各个扇形板充分卸料。

2.4槽体卸料口防积料设计

过滤后的赤泥滤饼黏性较大，在吹风卸料过程中极易粘到卸料口钢板上，长时间运行会造成卸料口积料乃至堵塞，甚至导致过滤机骤停，严重影响正常生产，损坏设备。为了避免出现上述问题，在赤泥专用过滤机槽体卸料口进行防积料结构设计。在卸料口内壁加衬(见图7)，镶嵌摩擦因数较小且耐腐蚀的聚乙烯板，聚乙烯板与卸料口钢板在卸料口高度方向上用3排沉头螺栓固定，保证卸料口钢板与聚乙烯板紧密贴合，防止运行中衬板脱落。

2.5滤布结构

传统GLL过滤机滤布采用整体无纺布结构。单丝布比无纺布更适合过滤赤泥物料，因而在赤泥专用过滤机上采用单丝布，但单丝布在扇形板上较难实现高效密封。为了防止滤布根部和头部漏气，滤布采用3段结合的结构，中部采用单丝布；头部采用拼接无纺布，便于热熔密封；根部采用不透气的1288滤布，利用喉箍箍紧密封，密封效果良好(见图8)。该滤布结构有利于设备保持高真空可靠运行。

3工业应用

经过现场安装调试，GPYC-160赤泥专用过滤机成功带料运行， 运行时的真空度约为0.05MPa， 转速为0.8~1.0r/min，各项指标满足设计要求。滤盘盘面整体平整度较高，未出现明显偏摆现象；吹风卸料未出现盘面之间卸料不彻底的情况；槽体卸料口未出现明显积料情况，设备运行情况良好。通过增加拜耳法赤泥过滤系统，使氧化铝生产达到了良好效果。

(1)降低了生料浆含水率和设备能耗赤泥浆含水率由54%降到42%，通过调配后可控制在38%，即生料浆含水率由44%降到38%，节能6.26×107kJ/h，折合标煤2.14t/h。

(2)提高了熟料窑产能生料浆含水率降到38%，相当于将有25.83m/h的料浆代替水分进入大窑，可多产熟料23.3t/h，折合氧化铝12.1t/h，全年可多产氧化铝10.6万t。

实践证明，GPYC-160 赤泥专用过滤机可以高效可靠地过滤赤泥物料，大幅降低拜耳法赤泥含水率，保证了串联烧结法生产氧化铝的顺利实施。

4结语

通过对拜耳法赤泥过滤工艺流程的分析，针对赤泥难过率及过滤后滤饼黏度大、卸饼难的特性，在传统GLL过滤机的基础上，对扇形板、流道、中心轴、吹风卸料系统以及滤布等关键结构进行针对性的创新设计， 研发了GPYC-160赤泥专用过滤机。赤泥浆含水率由54%降到42%，通过调配后可控制在38%，生料浆含水率由44%降到38%，降低了烧结法入窑生料含水率，提高了熟料窑的产能。对于相对贫瘠的铝土矿的开发利用，这不仅为氧化铝企业创造了可观的经济效益，而且符合氧化铝工业结构调整的政策要求，有利于我国氧化铝行业可持续发展。

参考文献

[1]韩跃新，柳晓，何发钰，等.我国铝土矿资源及其选矿技术进展[J].矿产保护与利用，2019，39(4)：151-158.

[2]樊文贞.降低拜耳法赤泥含水率的工业实践[J].轻金属2013(1)：14-18.

[3]高良玉，王斌.传统真空立盘过滤机的结构改进[J].矿山机械，2014，42(10)：135-137.

[4]丁启圣.新型实用过滤技术[M].北京：冶金工业出版社，2000：230.

来源：矿山机械杂志第49卷第9期

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