鋰具有低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、最負(fù)電位、輕質(zhì)量等特征,被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、核工業(yè)、航空、醫(yī)療、等領(lǐng)域。鋰是新能源產(chǎn)業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料,被譽(yù)為“21世紀(jì)新能源”。為加快實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰”戰(zhàn)略目標(biāo),我國大力發(fā)展了鋰電新能源產(chǎn)業(yè),鋰原料的需求逐年遞增,鋰戰(zhàn)略地位不斷提高,掀起了新一輪的礦產(chǎn)資源爭奪熱潮[。目前,國內(nèi)鋰資源的主要來源是鹽湖鋰和礦石鋰。礦石鋰主要包括鋰輝石、鋰云母、鋰長石、鐵鋰云母、鋰白云母、磷鋰鋁石等。為保障鋰電原材料的穩(wěn)定市場供應(yīng),從鋰云母中提鋰,已成為獲取鋰原料的重要途徑,江西宜春地區(qū)擁有全球最大的伴生鋰云母礦[12]。在鋰云母選礦過程中,鋰云母精礦脫水環(huán)節(jié)普遍使用帶式過濾機(jī)進(jìn)行脫水,精礦水分普遍大于18%,存在鋰云母精礦水分高、設(shè)備占地面積大、處理效率低等特點(diǎn)。宜春地區(qū)某選礦廠采用某公司生產(chǎn)的FFP臥式快開壓濾機(jī)對鋰云母精礦進(jìn)行脫水,具有設(shè)備占地面積小、處理效率高、鋰云母精礦水分低等特點(diǎn),同時(shí),可以降低鋰云母精礦的運(yùn)輸成本及下游碳酸鋰廠烘干成本。本文重點(diǎn)研究快開壓濾機(jī)濾布種類、循環(huán)時(shí)間、工作壓力、鋰云母精礦助濾劑類型、助濾劑用量等對鋰云母精礦水分的影響。

1試驗(yàn)試樣以宜春地區(qū)某選礦廠鋰云母精礦為研究對象,該鋰云母精礦多元素化學(xué)分析結(jié)果及鋰云母精礦篩分分析結(jié)果見表1和表2。從表1和表2可知,該鋰云母精礦Li2O含量1.71%,Al2O3含量29.34%,SiO2含量47.60%。鋰云母精礦粒度<75μm含量占32.79%,<25μm含量占14.63%,使用傳統(tǒng)帶式過濾機(jī)脫水時(shí)存在脫水過程困難、精礦水分偏高等缺點(diǎn)。2FFP臥式快開壓濾機(jī)介紹快開式臥式壓濾機(jī)是一種高產(chǎn)能壓濾機(jī),主要用于固液分離。FFP快開式臥式壓濾機(jī)外形如圖1所示。工作時(shí),主要有以下步驟。

1)進(jìn)料:物料通過泵輸送到壓濾機(jī)的每個(gè)過濾腔室,直到完全充滿。

2)過濾:進(jìn)料壓力上升,濾餅在濾布表面形成,濾液通過收集通道排出。

3)擠壓:擠壓介質(zhì)進(jìn)入每個(gè)腔室后的隔膜,隔膜對濾布之間的濾餅進(jìn)行擠壓,迫使濾液穿過濾布。

4)空氣干燥:壓縮空氣通過隔膜側(cè)的濾液通道,將濾餅中的水分吹干到最低。在干燥過程中,濾餅保持隔膜的擠壓狀態(tài),可維持濾餅而不開裂。

5)管道沖洗、吹掃:管道中殘留的礦漿和水被清理處理。

6)隔膜釋放:隔膜中的擠壓空氣被完全釋放出來。

7)卸餅:大約30s時(shí)間內(nèi),所有的濾餅一次性卸出。當(dāng)濾板組完全打開后,濾布振動以確保完全卸餅。

8)濾布沖洗:卸餅后,由安裝在濾板組頂部的噴淋管對濾布進(jìn)行沖刷。這可以保證去除濾布表面殘留的濾餅,并確保下一個(gè)循環(huán)有良好的運(yùn)行條件。快開式臥式壓濾機(jī)具有以下優(yōu)勢:

1)具有設(shè)備運(yùn)行效率高,開板閉板等技術(shù)時(shí)間短(<30s);

2)安裝有稱重系統(tǒng),隨時(shí)計(jì)量進(jìn)料量,并自動調(diào)整運(yùn)行參數(shù);

3)濾板遵循歐洲質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),質(zhì)量可靠、邊緣易磨損部件可以拆卸更換,無需更換整個(gè)濾板;

4)卸餅后濾布自動振動,幫助卸餅并去除殘留餅渣,完全不需要人工輔助卸料,避免殘?jiān)鼕A在濾板之間,導(dǎo)致噴漿或?yàn)V板變形;

5)自動化程度高,現(xiàn)場PLC可與DCS系統(tǒng)連接,可實(shí)現(xiàn)中控室觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和遠(yuǎn)程啟停;

6)運(yùn)行成本低,設(shè)備整體全自動運(yùn)行,現(xiàn)場基本無人值守,可為客戶節(jié)約更多人工成本。

3結(jié)果與討論以宜春地區(qū)某選礦廠鋰云母精礦為研究對象,鋰云母精礦粒度<75μm含量32.79%,礦漿濃度55%。礦漿濃度決定壓濾機(jī)進(jìn)料時(shí)間,礦漿濃度不變時(shí),進(jìn)料時(shí)間不變。

3.1壓濾機(jī)濾布類型條件試驗(yàn)濾布是壓濾機(jī)設(shè)備中相當(dāng)關(guān)鍵的一個(gè)部件,因?yàn)樾袠I(yè)所過濾的物質(zhì)不同,相對的對濾布有不同的要求,這就造成了濾布有很多類型。本文通過現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)確定一種適合鋰云母精礦脫水的濾布,在FFP臥式快開壓濾機(jī)循環(huán)時(shí)間900s(其中進(jìn)料時(shí)間180s,擠壓時(shí)間330s,干燥時(shí)間360s)、工作壓力1MPa不變時(shí),考察不同濾布類型對鋰云母精礦水分的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表3和圖2。由表3和圖2可知,使用錦綸單絲透氣率300L/(m2·min)的濾布鋰云母精礦水分最低,為15.89%,且在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)錦綸單絲濾布剝離性能較好,濾餅剝離迅速,主要原因是錦綸單絲濾布的過濾準(zhǔn)確性和精度都比較高,可以過濾掉直徑為1μm的微小顆粒,這將有利于延長濾布使用周期、提升壓濾機(jī)工作效率。

3.2壓濾機(jī)循環(huán)時(shí)間條件試驗(yàn)臥式快開壓濾機(jī)采用錦綸單絲透氣率300L/(m2·min)濾布、工作壓力1MPa不變時(shí),考察壓濾機(jī)循環(huán)時(shí)間對鋰云母精礦水分的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表4和圖3。由表4和圖3可知,由于礦漿濃度較為一致,則進(jìn)料和過濾時(shí)間相同,隨著擠壓時(shí)間、干燥時(shí)間的增加,鋰云母精礦水分降低。當(dāng)循環(huán)總時(shí)間超過930s時(shí),鋰云母精礦水分降低不明顯。綜合考慮,選擇循環(huán)時(shí)間930s作為壓濾機(jī)的工作參數(shù),此時(shí)鋰云母精礦水分為15.32%。

3.3快開壓濾機(jī)工作壓力條件試驗(yàn)FFP臥式快開壓濾機(jī)采用錦綸單絲透氣率300L/(m2·min)濾布、循環(huán)時(shí)間930s(其中擠壓時(shí)間345s,干燥時(shí)間375s)不變時(shí),考察壓濾機(jī)工作壓力對鋰云母精礦水分的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表5和圖4。由表5和圖4可知,隨著工作壓力的增加,鋰云母精礦水分降低。當(dāng)壓濾機(jī)工作壓力超過1.1MPa時(shí),精礦水分降低緩慢,綜合考慮,確定工作壓力1.1MPa作為壓濾機(jī)的工作參數(shù),此時(shí)鋰云母精礦水分為15%。

3.4鋰云母精礦助濾劑類型條件試ce驗(yàn)ntrateFFP臥式快開壓濾機(jī)濾布種類、循環(huán)時(shí)間、工作壓力等設(shè)備參數(shù)確定后,研究助濾劑類型、助濾劑用量對鋰云母精礦水分的影響。先考察助濾劑類型對鋰云母精礦水分的影響。選用無機(jī)助濾劑聚合氯化鋁、有機(jī)助濾劑840、有機(jī)助濾劑320進(jìn)行助濾對比試驗(yàn)。在同等用量500g/t情況下,考察助濾劑種類對鋰云母精礦水分的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。由圖5可知,在同等用量500g/t情況下,使聚合氯化鋁時(shí),鋰云母精礦水分13用.79%。助濾效果聚合氯化鋁>有機(jī)助濾劑320>有機(jī)助濾劑840,這是因?yàn)榫酆下然X分子鏈固定在不同的細(xì)顆粒或者極細(xì)顆粒表面上,各細(xì)顆粒或者極細(xì)顆粒之間形成聚合物的橋形成聚集體,在過濾過程中聚集體不會造成濾布的濾孔堵塞,同時(shí)濾餅的剝離性較好,濾布的使用周期較長。

3.5鋰云母精礦助濾劑用量條件試驗(yàn)FFP臥式快開壓濾機(jī)使用錦綸單絲透氣率300L/(m2·min)濾布、循環(huán)時(shí)間930s、工作壓力1.1MPa、助濾劑使用聚合氯化鋁,考察聚合氯化鋁用量對鋰云母精礦水分的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表6和圖6。從表6和圖6可知,隨著聚合氯化鋁用量增加,鋰云母精礦水分降低。在聚合氯化鋁用量大于450g/t時(shí),鋰云母精礦水分降低速率較小,考慮成本等因素,選擇聚合氯化鋁用量450g/t,此時(shí)鋰云母精礦水分13.80%。3.6FFP臥式快開壓濾機(jī)與傳統(tǒng)帶式過濾機(jī)對比分析按照鋰云母精礦743.75t/h(干噸)選型計(jì)算,FFP臥式快開壓濾機(jī)與傳統(tǒng)帶式過濾機(jī)對比分析見表7。由表7可知,FFP臥式快開壓濾機(jī)具有設(shè)備占地面積小、脫水效率高、自動化程度高、節(jié)約運(yùn)輸成本等特點(diǎn)。

4結(jié)論

1)以宜春地區(qū)某選礦廠鋰云母精礦為研究對象,通過對FFP臥式快開壓濾機(jī)濾布種類、循環(huán)時(shí)間、工作壓力、鋰云母精礦助濾劑類型、助濾劑用量研究,試驗(yàn)結(jié)果表明FFP臥式快開壓濾機(jī)使用錦綸單絲透氣率300L/(m2·min)濾布、循環(huán)時(shí)間930s、工作壓力1.1MPa、助濾劑使用聚合氯化鋁450g/t時(shí),鋰云母精礦水分為13.80%。

2)鋰云母精礦助濾劑條件試驗(yàn)中,聚合氯化鋁對鋰云母精礦水分降低效果最好,助濾效果聚合氯化鋁>有機(jī)助濾劑320>有機(jī)助濾劑840。這是因?yàn)榫酆下然X分子鏈固定在不同的細(xì)顆粒或者極細(xì)顆粒表面上,各細(xì)顆粒或者極細(xì)顆粒之間形成聚合物的橋形成聚集體,在過濾過程中聚集體不會造成濾布的濾孔堵塞,同時(shí)濾餅的剝離性較好,濾布的使用周期較長。3)相比帶式過濾機(jī),宜春地區(qū)某選礦廠使用的FFP臥式快開壓濾機(jī)具有設(shè)備占地面積小、脫水效率高、自動化程度高、節(jié)約運(yùn)輸成本等特點(diǎn),解決了宜春地區(qū)鋰云母精礦水分偏高的行業(yè)難題,系首次在鋰云母選礦行業(yè)中大規(guī)模成功應(yīng)用,在行業(yè)中具有十分重要的示范意義,未來應(yīng)用前景廣闊。

作者：郭 偉,陳一鋒,謝 添,唐立靖