1.  概述

　　我國(guó)礦產(chǎn)資源表現(xiàn)為貧礦多、富礦少，難選礦多、易選礦少，共生礦多、單一礦少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有 80 多種礦產(chǎn)是共（伴）生礦，以有色金屬最為普遍。例如，鉛鋅礦中共（伴）生組分達(dá) 50 多種，僅鉛鋅礦中的銀就占全國(guó)銀儲(chǔ)量的60％， 產(chǎn)量占 70％； 伴生大型、 特大型的銅礦床就有 10 余座， 全國(guó)伴生金的 76％和伴生銀的 32.5％均來自銅礦等等^[1，2] 。雖然共（伴）生礦的潛在價(jià)值較大，甚至超過主要組分的價(jià)值，但其開發(fā)利用的技術(shù)難度亦大，選冶復(fù)雜，成本高。對(duì)于分離微細(xì)粒度多的銅精礦粉,現(xiàn)場(chǎng)使用的加壓過濾機(jī)出現(xiàn)了濾布使用壽命短，濾液固含量高，過流件耐磨性差，輸送和排料裝置運(yùn)轉(zhuǎn)不可靠等問題，影響了分離過濾的技術(shù)指標(biāo)。因此，本文針對(duì)銅鉬加壓過濾機(jī)分離過程特點(diǎn)，開展了過濾介質(zhì)選型研究，以期提高加壓過濾機(jī)過濾介質(zhì)的過濾精度和使用壽命。

2.  銅精礦粉的物性與過濾分離工藝要求

銅精礦粉是銅鉬混合精礦經(jīng)濃密脫水、銅鉬分離后進(jìn)入加壓過濾機(jī)的。由于礦石品位較低，礦物成分復(fù)雜多樣，顆粒形態(tài)極不規(guī)則。粒徑需要磨到細(xì)度為0.043mm（占 90％以上） ，顆粒密度 30~60%，顆粒形貌見圖 1 所示。

圖 1 銅精礦粉相貌圖

為了達(dá)到銅精礦粉固液分離，加壓過濾機(jī)的加壓倉內(nèi)以 5kg 的壓縮空氣作為過濾動(dòng)力，過濾后的濾餅在壓縮空氣的作用下，進(jìn)一步脫水干燥，以 5.5kg 的壓力反吹卸料。對(duì)加壓過濾機(jī)過濾工藝指標(biāo)要求見表 1 所示。

表 1 過濾指標(biāo)

3.  銅精礦粉過濾工藝對(duì)過濾介質(zhì)的要求

由銅精礦粉的物性指標(biāo)可以看出，銅精礦粉顆粒細(xì)、顆粒形貌不規(guī)則，加之過濾操作是在高堿性條件下進(jìn)行，因而對(duì)過濾介質(zhì)的要求極為苛刻^[3]。

　　(1) 濾布要具有足夠的強(qiáng)力和抗疲勞能力。由于濾布要經(jīng)過加壓過濾，反吹卸料， 這就要求濾布有足夠的拉伸強(qiáng)力和抗疲勞能力滿足壓縮空氣對(duì)濾布的反復(fù)作用。

　　(2) 濾布要具有超強(qiáng)的耐磨性能。有色金屬行業(yè)礦石中礦物組成比較復(fù)雜，細(xì)小顆粒的幾何外形極不規(guī)則，尤其像刀片一樣對(duì)濾布反復(fù)切割，對(duì)濾布的纖維造成嚴(yán)重?fù)p傷。所以濾布要具有超強(qiáng)的耐磨性能。

　　(3) 濾布要具有優(yōu)良的抗沖擊性能。固體粒子在壓縮空氣的作用下流速非�？欤瑢�(duì)濾布沖擊較大，所以濾布要具有優(yōu)良的抗沖擊性能。

　　(4) 濾布要有良好耐腐蝕性能。銅鉬分離后銅精礦含有大量硫化銨、鐵氰化物及亞鐵氰化物、 氧化劑、 次氯酸鹽及雙氧水等高堿度抑制劑， PH 值在 14 左右，因此濾布要有良好耐腐蝕性能。

　　(5) 濾布要具有較高的過濾精度。礦石品位較低，粒徑小，這就要求濾布要有較高的過濾精度。

　　(6) 濾布要具有優(yōu)良的通透性，過濾阻力小。滿足加壓過濾機(jī)的單機(jī)處理能力超過 30 噸/小時(shí)，濾餅水分≤10%，濾布就必須具有優(yōu)良的通透性，和較小的過濾阻力。

　　(7) 濾布要易于脫餅，易于清洗，不易阻塞，再生性能要好。由于需要在濾液中加入玻璃水等增稠劑，使得濾餅具有一定的粘度，容易粘附在濾布上。而細(xì)小的固體粒子滯留在濾布的纖維中， 形成阻塞不易清洗， 使濾布的再生性能下降。所以要求濾布具有易于脫餅，易于清洗，不易阻塞，再生性能好的特點(diǎn)。

　　(8) 濾布組織結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定。濾布的孔徑不應(yīng)受到外力（如壓縮空氣的壓力和流量）的作用發(fā)生明顯的變化，纖維之間不能產(chǎn)生較大的滑移。

4.  特力夫 纖維濾布的開發(fā)

4.1  特力夫 纖維的特性

　　特力夫纖維具有獨(dú)特的綜合性能，其密度小于 1，能浮于水，比強(qiáng)度和模量都很高，僅次于特種碳纖維，是目前強(qiáng)度最高的纖維之一，耐磨性是已知的高聚物纖維中最強(qiáng)的，并且具有突出的抗沖擊、抗切割等優(yōu)異性能^[4]。根據(jù)銅精礦粉的過濾工藝對(duì)過濾介質(zhì)的要求，通過對(duì)多種纖維特點(diǎn)的比對(duì)，選擇特力夫纖維編織成濾布可以滿足相應(yīng)的要求。

4.2  濾布設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.2.1  紗線形態(tài)的選擇

紗線構(gòu)成類型可分為單絲、復(fù)絲、短纖維紗。采用這三種類型分別織成的濾布過濾性能如下表 1^[5] 。

表 1 紗線形態(tài)對(duì)過濾效果影響的比較

通過對(duì)三種類型紗線性能的對(duì)比分析， 結(jié)合微細(xì)粒度礦物顆粒的固液分離對(duì)加壓過濾機(jī)的技術(shù)要求，可知單絲的性能比較符合使用要求。同時(shí)為了提高濾布的過濾精度和使用壽命，結(jié)合復(fù)絲的特點(diǎn)，采用將復(fù)絲加捻的技術(shù)，增加復(fù)絲纖維間的致密性，并使紗線表面光滑圓整，如圖 2 所示。這樣編織的濾布保留了復(fù)絲的特點(diǎn)又具有單絲的性能，也既增加了網(wǎng)孔的通透性，又防止了細(xì)小顆粒滯留在紗線內(nèi)部纖維之間造成堵塞。

                     （a）加捻前                  （b） 加捻后

                         圖 2 復(fù)絲加捻前后的形態(tài)比較

　　4.2.2  濾布織法的選擇

　　濾布的織物組織形式十分繁多，但基本形式不外乎在平紋、斜紋、緞紋三種原組織上組合。在紗線的纖度和密度相同的情況下，緞紋的過濾速率、濾餅最低含濕率、脫餅性能、濾布再生性最好，平紋的截留精度最好。因此，本文開發(fā)的濾布選擇 2/2 斜紋織法。

　　4.2.3  紗線直徑的選擇

紗線直徑關(guān)系到濾布孔徑的大小和濾布的厚度即孔徑的深度， 故也是影響過濾效果的主要因素。圖 3 所示為織物組織相同、紗線直徑不同的兩種濾布的外觀比較。由圖中可知，紗線直徑越小，濾布的孔徑越小，單位面積內(nèi)的孔徑越多，過濾效率越好，濾餅最低含濕率越好，脫餅性能越好，濾布再生性越好。為此，紗線的直徑選為 400D 復(fù)絲加捻紗。

　　                                  （a） 紗線 800D               （b） 紗線

圖 3 不同紗線直徑的濾布結(jié)構(gòu)圖

　　4.2.4  濾布的經(jīng)緯密度的選擇

　　濾布的經(jīng)緯密度關(guān)系到濾布孔徑的大小和濾孔的有效面積， 是影響過濾效果的主要因素。經(jīng)緯密度越大，截留精度、濾餅最低含濕率、脫餅性能越好，但濾布再生性越差。 本文根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)計(jì)算確定的最大和最小經(jīng)緯密度范圍內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)慕?jīng)緯密度^[6,7]，進(jìn)行小樣實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)濾布的檢測(cè)結(jié)果，確定本文開發(fā)的濾布經(jīng)向密度為 392 根/10cm、緯向密度 197 根/10cm。

4.3  特力夫 纖維濾布的過濾特性 與應(yīng)用

　　4.3.1  過濾特性

采用特力夫纖維編織成濾布，并與進(jìn)口濾布過濾性能對(duì)比測(cè)定，結(jié)果見表所示。從表中可以看出特力夫?yàn)V布的過濾精度、滲透性都優(yōu)于進(jìn)口濾布。表給出了特力夫纖維濾布的物理指標(biāo)，從表中可以看出，特力夫纖維濾布其物理指標(biāo)優(yōu)于進(jìn)口濾布和其他一般濾布。

表 2 特力夫纖維濾布的過濾特性

表 3 特力夫纖維濾布的物理指標(biāo)

　　4.3.2  應(yīng)用效果

　　通過一年時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用， 表明特力夫纖維濾布是目前浮選精礦脫水較理想的濾布，其高強(qiáng)度、高耐磨和優(yōu)異的化學(xué)性能等完全能夠滿足高堿度微細(xì)粒級(jí)銅精礦得過濾要求，在處理銅精礦礦漿 PH 值高達(dá) 13 以上，細(xì)度達(dá)到-0.045mm 占90%以上物料時(shí)候，濾餅水分控制在 8%以下，使用壽命可以達(dá)到 2 個(gè)月，見表4 所示。

加壓過濾技術(shù)在我國(guó)有色行業(yè)的首次成功應(yīng)用， 特力夫纖維濾布的成功應(yīng)用起到了重要的作用，對(duì)提高加壓過濾機(jī)的使用壽命起到了至關(guān)重要的作用。加壓過濾機(jī)配合適當(dāng)工作壓力、入料粒度分布和濃度就能夠?qū)μ幚砀邏A度、微細(xì)粒級(jí)精礦效果明顯，對(duì)于快速提高有色礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、實(shí)施環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略具有深遠(yuǎn)意義，值得推廣使用。

表 4 加壓過濾機(jī)實(shí)際使用效果

5.  結(jié)論

　　本文針對(duì)銅精礦粉過濾工藝對(duì)過濾介質(zhì)的要求，利用特力夫纖維超強(qiáng)、 超輕、高模、高抗的優(yōu)越性能，研制開發(fā)了應(yīng)用于微細(xì)粒度礦物顆粒加壓過濾用濾布。通過在實(shí)際過濾中應(yīng)用， 結(jié)果表明開發(fā)的濾布能夠滿足加壓過濾機(jī)對(duì)過濾介質(zhì)的技術(shù)要求，其性能超過了國(guó)外進(jìn)口的高端濾布，具有一般濾布無法比擬的優(yōu)越性能，完全可以代替進(jìn)口濾布使用。

　　參考文獻(xiàn)

[1] 普紅. 我國(guó)礦產(chǎn)資源綜合利用現(xiàn)狀及對(duì)策分析[J].露天采礦技術(shù)，2010(3):70~72

[2] 劉國(guó)忠.中亞礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)形勢(shì)分析[J]. 國(guó)土資源情報(bào)，2009(3):25~28

[3] 李存祿， 李瑛等.壓濾機(jī)過濾機(jī)理及過濾介質(zhì)的選用[J].煤炭工程,2011： 78~83.

[4] 張小康. 超高分子量聚乙烯纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能研究[D]. 華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011 年

[5] 郭仁惠,張建設(shè). 濾布性能測(cè)定及選用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997

[6] 沈蘭萍等. 織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2005

[7] 姚穆等. 紡織材料學(xué)(第三版)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2009