Подача пульпы на фильтр-пресс: подбор насоса и режима нагнетания

Опубликовано 20 августа 2026 г. · Автор: Coolair Group Engineering · 13 мин чтения

Фильтр-пресс — последний рубеж перед кеком. Сгущённая пульпа с плотностью 1,45–1,65 т/м³ подаётся в камеры под давлением 4–10 бар. Насос здесь работает в худшем из возможных режимов: переменная нагрузка, высокая плотность, мелкая фракция. Стандартный горизонтальный шламовый насос с этой задачей справляется, но с оговорками, которые нужно учитывать при подборе.

В этом материале — практика подбора насоса для фильтр-пресса на обогатительных фабриках СНГ. Цифры по ресурсу взяты из данных 2024–2025 годов по медным, цинковым и железорудным предприятиям.

Содержание

Чем режим фильтр-пресса отличается от обычной перекачки
Давление нагнетания по стадиям цикла
Подбор типоразмера насоса
Материал импеллера и вкладыша
Режим работы: частотный привод или дросселирование
Кейс: замена импеллера после 1 100 циклов
Совместимые запчасти и кросс-референсы
Часто задаваемые вопросы

1. Чем режим фильтр-пресса отличается от обычной перекачки

Перекачка пульпы между аппаратами обычно идёт в стационарном режиме: насос работает в одной точке характеристики, нагрузка постоянная. На фильтр-прессе всё иначе.

Цикл фильтрации состоит из четырёх стадий, и потребление пульпы на каждой разное:

Наполнение камер. Пресс открыт, пульпа заполняет камеры. Потребление максимальное, давление минимальное (1–2 бар).
Фильтрация. Пресс закрыт, идёт отвод фильтрата. Потребление снижается, давление растёт до 4–6 бар.
Отжим (если есть). Высокое давление 8–15 бар для снижения влажности кека. Потребление пульпы минимальное.
Разгрузка. Пресс открывается, кек выгружается. Потребления нет.

Для насоса это означает работу на переменной нагрузке с резкими переходами. Если в характеристике насоса оптимальная точка одна (BEP, Best Efficiency Point), то реально насос половину времени работает в неоптимальной зоне — слева от BEP при наполнении, справа при отжиме.

Отсюда три типовые проблемы: кавитация при резком закрытии пресса, рециркуляция пульпы при падении потребления, повышенный износ лопастей при работе слева от BEP. Все они решаются правильным подбором и режимом, но не устраняются покупкой «насоса побольше».

2. Давление нагнетания по стадиям цикла

Требования по давлению определяются конструкцией пресса и свойствами кека. Ниже ориентиры по основным типам.

Тип фильтр-пресса	Площадь, м²	Давление наполнения, бар	Давление отжима, бар
Камерный малый	5–25	4–5	6–8
Камерный средний	30–80	5–6	7–10
Камерный крупный	100–250	5–7	10–15
Ленточный вакуумный	5–40	2–4	не применимо
Автоматический камерный (Diemme, Andritz)	40–120	5–7	10–12

Шламовые насосы Warman (серии A, AH), KSB GIW LCC и Metso обеспечивают до 10–12 бар на номинальном режиме. Для отжима выше 10 бар нужен поршневой или мембранный насос, обычный центробежный не подходит по механической прочности.

На практике 80% фильтр-прессов в СНГ работают при давлении до 8 бар, и стандартный шламовый насос закрывает задачу. Для 15-барного отжима применяют отдельный мультипликатор или плунжерный насос.

3. Подбор типоразмера насоса

Базовая методика подбора: определить расчётную подачу и напор, выбрать насос с BEP в этой точке. С фильтр-прессом есть особенность — нужно учитывать пиковое и среднее потребление.

Пример для фабрики с камерным прессом 60 м²:

Объём камер — 0,8 м³.
Время наполнения — 6 минут (открытый пресс).
Расчётная подача на стадии наполнения — 8 м³/ч.
Давление на стадии фильтрации — 6 бар, потребление 4–5 м³/ч.

Насос нужен с подачей 8 м³/ч при 6 бар. По каталогу Warman это 2/1,5D-AH (подача до 36 м³/ч, напор до 35 м), по KSB GIW — LCC 50-40. Оба варианта с запасом по подаче, но это правильно — запас нужен для компенсации износа.

По мере износа импеллера характеристика насоса «проседает»: напор и подача снижаются. Запас 20–30% от расчётной точки обеспечивает работу до замены без потери производительности. Без запаса насос через 2–3 месяца перестаёт выдавать нужное давление, и пресс выходит на недозаполнение.

Что часто делают неправильно: берут насос «впритык» по подаче, без запаса. На свежем импеллере всё работает. Через 1 500 часов износа начинаются проблемы с давлением. Замена импеллера возвращает характеристику, но это внеплановый простой.

4. Материал импеллера и вкладыша

На фильтр-прессах применяют преимущественно металлические сплавы. Резина и полиуретан работают только на стадии наполнения при низком давлении и крупности не выше 0,3 мм — для фильтр-прессов с мелкой фракцией эти материалы не подходят.

Что применяют в реальных условиях:

Высокохромистый чугун A05 (26–28% Cr, твёрдость 58–62 HRC). Универсальный вариант для меди, цинка, железа. Ресурс 1 800–2 400 циклов.
Высокохромистый чугун A07 (28–32% Cr, Mo до 1,5%, Ni до 1,2%). Для агрессивных сред (pH < 3 или pH > 12), тонкой фракции, повышенной плотности пульпы. Ресурс на 30–50% выше, чем у A05.
Мартенситная сталь A49. Для крупной фракции (d95 свыше 3 мм), ударных нагрузок. Ресурс 2 500–3 500 циклов, цена в 1,8–2,2 раза выше A05.
Полиуретан. Только для чистых пульп с крупностью до 0,3 мм и низким давлением. Ресурс 1 200–1 800 циклов. При пиках давления разрушается.

Вкладыш (volute liner) обычно ставят того же материала, что и импеллер. Зазор «импеллер — вкладыш» — главный параметр для КПД. На фильтр-прессах зазор растёт быстрее, чем на основной перекачке, из-за высокой плотности пульпы. Контроль зазора раз в 2 недели, подрезка или замена при остаточном ресурсе менее 30%.

5. Режим работы: частотный привод или дросселирование

Регулирование подачи насоса на фильтр-пресс нужно обязательно. Без регулирования насос работает «в одну точку», и при снижении потребления (стадия отжима) идёт рециркуляция пульпы через байпас или клапан.

Два способа регулирования:

Частотный преобразователь (VFD) на двигателе. Меняет обороты насоса от 30 до 50 Гц, насос работает в зоне оптимального КПД. Дороже в установке (180–350 тыс. руб. на двигатель 30–75 кВт), но экономит до 25% электроэнергии и продлевает ресурс импеллера.
Дросселирование задвижкой на нагнетании. Дешевле в установке, но при дросселировании теряется 10–18% мощности на нагрев пульпы. На практике это приводит к ускоренному износу уплотнений и повышенному нагреву подшипников.

Что выбрать: для крупных фабрик с постоянной загрузкой пресса (более 8 циклов в сутки) — VFD. Окупаемость по электроэнергии — 14–22 месяца. Для малых фабрик с 2–4 циклами в сутки — дросселирование, разница в износе компенсируется простотой обслуживания.

Важно: при VFD обязательна защита от «сухого хода». Если фильтр-пресс закрыт и потребления нет, насос с регулируемыми оборотами работает на минимальных оборотах вхолостую. Без защиты подшипники и сальник выходят из строя за недели.

6. Кейс: замена импеллера после 1 100 циклов

Вводные. Медно-обогатительная фабрика, Урал. Два камерных фильтр-пресса по 80 м², работающих параллельно. Насос Warman 4/3D-AH, перекачка пульпы плотностью 1,55 т/м³, pH 11,5, фракция -75 мкм 88%. Насос стоит на позиции подачи на пресс с 2023 года, импеллер меняли дважды.

Проблема. После установки нового импеллера (материал A05, заявленная твёрдость 60 HRC) пресс-операторы через 1 100 циклов заметили падение давления на стадии фильтрации с 6,0 до 4,5 бар. Это на 25% ниже расчётного. Пресс стал выдавать кек повышенной влажности.

Диагностика. По фото импеллера после снятия — износ по диаметру 9 мм (при допустимом пределе 12 мм), но неравномерный: лопасти у входной кромки разрушены сильнее, чем у периферии. Спектральный анализ показал 24% Cr вместо 26–28%. То есть был поставлен сплав A04 (более дешёвый, чем A05), но под маркировкой A05.

Решение. Заменили импеллер на совместимый с подтверждённым химическим составом (OES-анализ плавки: 27,4% Cr, 3,2% C). Параллельно скорректировали режим: установили подачу 32 м³/ч вместо 38 м³/ч (пониже, чтобы уйти от зоны максимальной кавитации при входе). Провели центровку с двигателем — обнаружена несоосность 0,15 мм.

Результат. Новый импеллер отработал 2 350 циклов с износом 6 мм по диаметру. Ресурс вырос в 2,1 раза. Затраты: импеллер 142 000 руб., центровка силами фабрики. Экономия на преждевременной замене и качестве кека — около 280 000 руб. за цикл.

Что извлекли. Документы на металл нужно проверять до установки, а не после аварии. Этот импеллер был поставлен без протокола OES-анализа — обычное дело при закупке через посредника. Сейчас фабрика требует сертификат химического состава на каждую плавку.

7. Совместимые запчасти и кросс-референсы

Импеллеры для фильтр-прессовых насосов — это типоразмеры 2/1,5, 3/2, 4/3. У каждого производителя своя маркировка:

Warman: 2/1,5D-AH, 3/2D-AH, 4/3D-AH.
KSB GIW: LCC 50-40, LCC 65-50, LCC 80-65.
Metso: 100-65, 150-100, 250-200.
Sulzer: AXR 50-32, AXR 65-40.
Flowserve: SRL 2x1, SRL 3x2, SRL 4x3.

Совместимость по гидравлике высокая для моделей одного типоразмера: 2/1,5 Warman примерно соответствует LCC 50-40 и Metso 100-65. Посадочные размеры различаются, но при наличии чертежа совместимость подтверждается.

Coolair Group ведёт каталог кросс-референсов для этих моделей. По запросу с указанием шильдика насоса выдаём: каталожный номер импеллера и вкладыша, материал, массу, чертёж с допусками. Срок реакции — 4–8 часов в рабочее время.

Срок изготовления совместимого импеллера: 4–6 недель при наличии пресс-формы, 8–10 недель при изготовлении формы под новый типоразмер. Для снятых с производства моделей (например, Warman серий A 1990-х годов) применяется реверс-инжиниринг по образцу — это добавляет 3–4 недели к сроку.

8. Часто задаваемые вопросы

1. Какое давление нагнетания должен обеспечить шламовый насос для фильтр-пресса?

Зависит от типа фильтр-пресса и стадии цикла. На стадии наполнения — 4–6 бар. На стадии отжима (если пресс рассчитан на высокое давление) — до 15 бар. Камерные фильтр-прессы с площадью 30–80 м² работают при 7–10 бар, ленточные и камерные малой площади — при 4–6 бар. Шламовые насосы Warman и Metso дают до 10–12 бар на номинальном режиме, для высокого давления нужен поршневой или мембранный насос.

2. Можно ли использовать один насос на несколько фильтр-прессов?

Да, через коллектор с обратными клапанами. Но есть ограничение: при одновременной работе двух прессов потребление пульпы растёт скачкообразно, и насос выходит из рабочей зоны. На практике применяют два варианта: один насос с регулируемым приводом (VFD) или два параллельных насоса с попеременной работой. По цене второй вариант выходит дешевле для фабрик с тремя и более прессами.

3. Почему импеллер фильтр-прессового насоса изнашивается быстрее обычного?

Три причины. Первая — пульпа на фильтр-пресс идёт после сгущения, плотность 1,45–1,65 т/м³, что выше, чем в основном цикле. Вторая — режим работы с переменной подачей: фильтр-пресс забирает пульпу импульсами, насос работает в нерасчётной точке. Третья — высокое содержание тонких фракций (-45 мкм 80–95%), абразивный износ идёт быстрее. На практике ресурс импеллера на этой позиции в 1,5–2 раза ниже, чем на основной перекачке.

4. Какой материал импеллера лучше для фильтр-пресса?

В 80% случаев — высокохромистый чугун A05 (26–28% Cr, твёрдость 58–62 HRC). Для пульп с pH ниже 3 или выше 12, а также для тонких абразивных фракций — A07 (28–32% Cr с добавками Mo и Ni). Полиуретан применяют только на стадии наполнения при низком давлении и крупности не выше 0,3 мм — он не выдерживает пиков давления при отжиме. Резина на фильтр-прессах используется редко, только на хвостовых операциях.

5. Сколько циклов фильтр-пресса должен обслужить насос без замены деталей?

Зависит от объёма камеры и плотности пульпы. Типовой ориентир: для камерного фильтр-пресса 60 м² с пульпой плотностью 1,50 т/м³ — 1 800–2 400 циклов до замены импеллера, 4 000–5 000 циклов до замены вкладыша. При круглосуточной работе (8–10 циклов в сутки) импеллер меняют раз в 6–10 месяцев, вкладыш — раз в 12–18 месяцев. Это данные по обогатительным фабрикам Урала и Казахстана 2024–2025 годов.

Coolair Group поставляет совместимые импеллеры и вкладыши для шламовых насосов на позиции фильтр-прессов: материалы A05, A07, A49, полиуретан. Срок поставки стандартных типоразмеров — 4–6 недель, отгрузка со склада в Шанхае. По снятым с производства моделям — реверс-инжиниринг по образцу с гарантией совместимости.

Подобрать насос или заказать импеллер для фильтр-пресса?

Пришлите шильдик насоса и параметры пульпы — дадим рекомендацию по типоразмеру и материалу за 24 часа. Расчёт ресурса и стоимости — бесплатно.

Отправить запрос →