Отделить воду от кека: в России растет спрос на фильтр-прессы

17 лет назад на обогатительной фабрике Гайского ГОКа заработал первый фильтр-пресс для обезвоживания меднорудного концентрата. Прежде задачу решали с помощью сушильного барабана, используя газ в качестве топлива. Удалить воду удавалось, но процесс обходился дорого, к тому же работа с газом — это всегда потенциальная опасность.

Фильтр-прессы значительно повысили производительность сушильного отделения фабрики, причём две единицы оборудования заменили девять старых барабанов. За 10–15 минут фильтр-пресс обезвоживает 12 тонн концентрата до влажности 7%.

Один сушильный барабан на ГОКе ещё остался: он прошёл освидетельствование, ещё пять лет оборудование может работать. Может, но не работает  — нет необходимости, это сейчас больше «экспонат». А вот фильтр-пресс фабрика купила уже третий, таким образом, одна единица теперь в  резерве. Что называется, успели: речь идёт об оборудовании Larox PF — Metso Outotec.

Этот бренд выбирали многие российские добытчики, производитель имел заметную долю рынка, но перспективы его в нашей стране туманны: как сообщает финско-российская торговая палата, компания приостановила поставки в Россию. Вроде бы временно — до того, как ситуация прояснится.

Однако уход с рынка даже такого крупного игрока вряд ли остановит победоносное шествие фильтр-прессов на российских просторах: такое оборудование сегодня всё чаще появляется на наших обогатительных предприятиях. Даже если не будет каких-то европейских решений, останутся собственные российские или же азиатские фильтр-прессы. Как первые, так и вторые успешно работают на отечественных промплощадках.

Почему фильтр-пресс?

Руководитель отдела по работе с РФ и СНГ компании Matec Industries Виктор Антипин говорит, что фильтр-прессы российские обогатительные предприятия используют уже несколько десятилетий, прецеденты были ещё в СССР.

«Но скудность предложений, отсутствие технологий — современных схем извлечения материала ограничивало применение данного оборудования», — отмечает г-н Антипин.

Если же говорить о времени, когда фильтр-прессы в нашей стране начали применять достаточно активно, то это середина 1990-х годов.

Технологии, которые были в ходу в прошлые годы, современные эксперты называют неэффективными и непроизводительными. К таковым специалисты относят вакуумные роторные и керамические дисковые фильтры.

«Основной проблемой этих фильтров была высокая остаточная влажность кека и быстрое засорение фильтрующего материала. В случае с  керамическими дисковыми фильтрами засорение было необратимым, а запасные части очень дорогими, что приводило к высоким затратам на обслуживание и эксплуатацию оборудования.

Кроме того, влажность кека была слишком высокой, и перед отправкой концентрата на плавильные заводы требовалась предварительная термическая сушка. Этот дополнительный этап приводил к увеличению эксплуатационных расходов компании.

Необходимость в этом технологическом этапе отпадает при использовании мембранного фильтр-пресса с продувкой кека воздухом», — комментирует директор представительства Diemme Soil Washing S.r.l. (DSW) в России Руслан Сулейманов.

Вот так и вакуумные дисковые фильтры уже оказались в перечне оборудования, которое требует замены. От  этого решения в пользу фильтр-прессов отказалась, например, Александринская горнорудная компания (актив РМК), хотя и дисковые фильтры на предприятии появились не  так давно  — в 2011 году. Теперь же в отделении фильтрации на линии цинкового концентрата обогатительной фабрики предприятия работает горизонтальный фильтр-пресс.

Причина техперевооружения — именно та, о  которой говорил Руслан Сулейманов: мелкая фракция засоряла пластины вакуумных фильтров. А без мелкой фракции в данном случае не обойтись: руда на месторождении — с мелкими вкраплениями минерального сырья, для извлечения требуется тонкий помол. Стремясь повысить качество выпускаемого концентрата, АГК и перешла на новую схему обезвоживания. А на медной линии ОФ фильтр-пресс заработал даже ещё раньше.

С необходимостью перерабатывать мелкую фракцию столкнулись и угледобытчики — подробнее мы писали об этом в № 1, 2022. По этой причине, говорит главный инженер ОФ «Коксовая» (актив холдинга «ТопПром») Дина Назарова, фильтр-прессы оказались востребованными и в угольной отрасли.

«В последние 15–18 лет при добыче рядового угля как подземным, так и  открытым способом всё активнее используется высокопроизводительное горнорудное оборудование. В связи с этим произошло перераспределение классов рядового угля, т. е. класс 0–1 мм увеличился по содержанию в рядовом угле с 5–15% до 15–35%.

Увеличение шламов класса 0–1 мм поставило перед обогатителями задачу: максимально извлечь концентрат класса 0–1 мм с выпуском качественных показателей, необходимых потребителю.

Применяемые ранее способы механического обезвоживания и процесс термической сушки не позволяют выдать показатели без увеличения себестоимости цены переработки или приводят к снижению объёмов переработки рядового угля с выдачей концентрата по контрактным показателями влажности», — комментирует Дина Назарова.

«В 2019 году мы установили на обогатительной фабрике новый камерный фильтр-пресс, уже второй, первый поставили в 2015-м. А до этого фильтрация у нас шла на стареньких вакуумных дисковых фильтрах «Украина-80». Конечно, такое оборудование сегодня морально устарело, поэтому переходим на современные решения.

И после запуска оборудования у нас качественные показатели в гору пошли. Да и технологи отмечают, что работать стало гораздо проще», — поделился опытом главный механик ЦОФ «Кузнецкая» (актив ЕВРАЗ) Евгений Варламов.

Сколько влаги в процентах?

Основным преимуществом фильтр-прессов перед другими видами обезвоживающего оборудования Дина Назарова называет более глубокую степень обезвоживания.

По большому счёту перед производителем стоят несколько задач. Во-первых, нужно отделить воду, чтобы снова пустить её в оборот. Во-вторых, получить концентрат, влажность которого находится в пределах, предусмотренных контрактом с заказчиком. Снижение влажности готового продукта обогатительного передела облегчает и ускоряет его перегрузку, а также помогает решить проблему смерзания.

«В основном требования заказчиков к влажности концентрата в зависимости от вида производства варьируется от 15–20%», — утверждает Виктор Антипин.

Современные фильтр-прессы могут обеспечивать и более низкие показатели. Г-н Антипин говорит о  нижнем пределе 7–10% в зависимости от типа обезвоживаемого материала, Руслан Сулейманов называет 6–12%. В любом случае это очень хороший результат. Сами владельцы фильтр-прессов в списке достоинств оборудования называют лёгкую управляемость: оператор следит за процессом, и в случае необходимости корректирует время сушки.

Дина Назарова, опираясь на опыт ОФ «Коксовая», говорит, что фильтр-пресс является одним из видов оборудования, которые влияют сразу на  несколько направлений работы фабрики. Уменьшение воздействия на окружающую среду и  человека, снижение экологических рисков — это раз.

Стабильная работа процессов обогащения, возможность замкнуть водно-шламовую схему, уход от использования гидротехнических сооружений — это два. Снижение потерь по выпуску концентрата — три. Ну и, наконец, выпуск концентрата с  заданными качественными показателями — четыре.

Варианты решений

Наши эксперты говорят, что сегодня камерные фильтр-прессы уже фактически вытеснили с рынка своих ленточных собратьев. Виктор Антипин отмечает, что последние остались разве что там, где камерный фильтр-пресс применять невозможно или нецелесообразно из-за особенностей технологической схемы.

«Таких примеров становится всё меньше. Как правило, ленточные фильтр-прессы применяются просто потому, что были когда-то установлены на предприятии и имеется опыт использования. Показатели влажности, производительности и энергоэффективности камерного пресса в разы превосходят показатели ленточных фильтров», — говорит специалист Matec Industries.

Хотя, отмечает Руслан Сулейманов, есть у ленточных фильтр-прессов свои преимущества, ведь они является оборудованием непрерывного действия. По его словам, такую конструкцию можно использовать при обезвоживании некоторых грубых материалов, которые быстро вымываются, хотя также специалист говорит о том, что среди других вариантов конструкции фильтр-пресса это решение является самым низкоэффективным.

Дина Назарова объясняет: для обезвоживания отходов класса 0–1 мм на угольных обогатительных фабриках использование ленточных фильтр-прессов нецелесообразно, поскольку такие решения не могут обеспечить достаточную влажность концентрата, то есть потребуется ещё и этап термической сушки. И на всех обогатительных предприятиях холдинга «ТопПром»: ЦОФ «Щедрухинская», ОФ «Тайбинская» и «ОФ «Коксовая» — работают камерные фильтр-прессы.

«Все или почти все современные обогатительные предприятия выбирают камерный фильтр-пресс. Почему мы установили именно такое оборудование? Во-первых, в отличие от ленточного фильтр-пресса, камерный не требует использования флокулянтов.

Во-вторых, камерный фильтр-пресс максимально автоматизирован и практически не требует участия человека. Ну и в-третьих, он обеспечивает значительно более чистый фильтрат и меньшую влажность кека», — говорит начальник основного производства ЦОФ «Щедрухинская» Антон Хайбулин.

Руслан Сулейманов, говоря о выборе типа конструкции фильтр-пресса, делает важную ремарку: те показатели влажности, о которых мы говорили выше (менее 10%), способны обеспечить только камерно-мембранные фильтр-прессы. Именно они сегодня установлены на крупнейших медно-рудных предприятиях — такое оборудование действительно позволяет отказаться от этапа термической сушки. А вот на той же углеобогатительной фабрике «Кузнецкая» в Кузбассе концентрат после обезвоживания на камерном фильтр-прессе отправляется ещё и на сушку.

Концентрат и конструктив

Сегодня фильтр-прессы успешно применяют при обогащении различных полезных ископаемых. Специалисты говорят, что основная конструкция фильтр-прессов для обезвоживания концентратов остаётся неизменной и является универсальной. Однако при этом фильтр-пресс является оборудованием, которое производитель проектирует под конкретное производство.

«В конструкция фильтр-пресса в зависимости от полезного ископаемого могут меняться конструктив фильтровальных плит, используемая ткань с разной проницаемостью для фильтровальных салфеток, конструктив салфеток для фильтровальных плит, количество плит, площадь поверхности фильтрования, то есть размер плиты», — объясняет Дина Назарова.

«Меняются материалы, контактирующие с продуктом, размеры машины и вспомогательное оборудование. Если жидкая фаза является абразивной и химически агрессивной, необходимо уделить самое пристальное внимание выбору подходящего материала, чтобы предотвратить несвоевременный износ деталей или внезапное разрушение основных конструктивных элементов», — обращает внимание Руслан Сулейманов.

Он также уточняет, что габариты машины — вопрос сугубо индивидуальный. Даже если речь идёт о  концентрате одного и того же минерала, имеют значения особенности конкретного производства: следует учитывать гранулометрический состав измельченного концентрата, поскольку различный размер зёрен может существенно изменить время цикла, потребность в воздухе для продувки кека и остаточную влажность в конце цикла.

«Как правило, для обезвоживания угольного концентрата применяются фильтр-прессы большой или очень большой производительности, обычно это оборудование с плитами 2х2 м или 2х1,5 м и давлением фильтрации 12–16 атм.

В случае с медным концентратом заказчик запрашивает как камерные, так и камерно-мембранные прессы средней производительности с фильтровальными плитами 1х1 м или 1,5х1,5 м и давлением фильтрации 16–21 атм», — делится опытом Виктор Антипин.

В главных ролях

Конечно же, все наши эксперты отмечают фильтровальную ткань как один из важнейших элементов системы. И здесь решения всегда тщательно подбираются под условия конкретного производства.

«Фильтровальная ткань является одним из ключевых звеньев в получении результата. Правильно подобранная ткань: материал, пропускная способность и так далее — позволяет получить запланированную производительность и качество продукции», — подчеркнул г-н Антипин.

«Даже самый удачно спроектированный, построенный и эксплуатируемый фильтр не будет эффективен, если использована неудачная фильтровальная ткань. Её выбор зависит от физико-химических свойств пульпы (pH, температура, плотность), от размера частиц, от особенностей поведения обезвоженного минерала, будь то медный концентрат, цинковый концентрат, уголь, гематит и так далее.

Ткани, используемые в качестве фильтрующего материала на фильтровальных плитах, являются неотъемлемой частью машины и основополагающими в выполнении задач, поставленных перед фильтр-прессом», — соглашается Руслан Сулейманов.

Директор ООО «Астериас» Павел Карих подчёркивает, что подбор фильтровальной ткани во многом определяет эффективность процесса обезвоживания концентрата. Взять хотя бы один из основных параметров — пористость ткани. Её определяют, исходя из фракционного состава фильтруемого материала. И, говорит Павел Иванович, если предприятие переходит с одного участка добычи на другой, может потребоваться смена фильтровальной ткани.

Что же касается материала ткани, то тут тоже имеются свои тренды. Несколько лет назад на всех фильтр-прессах использовали полипропиленовые решения. Однако на оборудовании больших размеров такая фильтровальная ткань ходит всего 1,5–2,5 тыс. циклов, то есть возникает необходимость регулярной остановки оборудования и замены ткани. Альтернативой стали полиамидные фильтровальные ткани, которые обеспечивают от 12 до 22 тыс. циклов.

Верхний результат, говорит Павел Карих, реален, таких показателей ООО «Астериас» удалось добиться на объекте АО «Воркутауголь». Сложность только в  том, что полиамидные решения дороже: до  событий вокруг Украины разница по сравнению с  полипропиленом составляла 40%, сегодня же сложно давать оценку, поскольку именно европейские компании являются «законодателями мод» на рынке фильтровальных тканей.

Виктор Антипин, руководитель отдела по работе с РФ и СНГ компании MATEC INDUSTRIES

«Спрос на фильтр-прессы в России и в мире в последние годы заметно вырос. Связано это со значительным увеличением количества новых проектов по добыче и переработке таких полезных ископаемых, как медь, цинк, алюминий, свинец, золото, серебро, никель, а также модернизацией существующих предприятий.

Обусловлено это ростом спроса на данные металлы, так как они используются для реализации мировых программ, например, декарбонизации промышленности. Ведь частью этой программы является развитие технологий накопителей электроэнергии — батарей, а для их производства необходимы в том числе приведенные выше ископаемые».

Дина Назарова, главный инженер ОФ «Коксовая»

«Камерный фильтр-пресс — это высокоэффективное оборудование, которое применяется для разделения жидкой и твёрдой фаз в различных технологических процессах. Также камерные фильтр-прессы получили широкое применение при обогащении рядового угля, фильтрации основных продуктов обогащения концентрата и отходов.

Основным преимуществом камерных фильтр-прессов перед другими видами обезвоживающего оборудования является более глубокая степень обезвоживания, поэтому их целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо получение обезвоженного осадка более низкой влажности».

Руслан Сулейманов, директор представительства Diemme Soil Washing S.r.l. (DSW) в России

«В настоящее время все производители фильтр-прессов сосредоточены на разработке машин, которые полностью автоматизированы и могут взаимодействовать с заводской сетью, не полагаясь на присутствие человека, за исключением случаев, когда это строго необходимо.

Фильтр-прессы в обогатительной промышленности — это сверхмощные машины, которые не могут останавливаться по непредвиденным причинам или выходить из строя во время обычных операций, поэтому производители внедряют предиктивное обслуживание и автоматизированную самопроверку критических элементов машин, одновременно пытаясь оптимизировать общие CAPEX и OPEX оборудования. Снижение влажности по-прежнему является целью, но достигается в основном за счёт оптимизации конструкции и этапа продувки».

Текст: Кира Истратова
Фото: dprom.online