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· 1997年首創(chuàng )側外進(jìn)料、無(wú)短路吹干技術(shù)
· 2010年首創(chuàng )無(wú)隔膜板、無(wú)短路洗滌技術(shù)
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行業(yè)新聞

新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)在電解錳廢渣脫水洗滌的試驗研究

發(fā)布時(shí)間:2021/11/08 來(lái)源:本站 瀏覽次數:1477

1  緒論 

國內錳、黃金浸出、鋰鹽等稀貴金屬選礦冶煉過(guò)程中為提高貴液中有價(jià)金屬回收等領(lǐng)域,需要對物料進(jìn)行多次過(guò)濾洗滌。國內企業(yè)常規都是采用脫水、洗滌作業(yè)分段進(jìn)行,由于洗滌與過(guò)濾分別在不同設備中進(jìn)行,且在洗滌過(guò)濾循環(huán)過(guò)程中物料需要重新配漿,存在工藝流程繁冗,設備種類(lèi)多,除了導致企業(yè)生產(chǎn)運行成本高,更存在物料廢渣中有害金屬超標,堆存排放安全隱患大,增加環(huán)保壓力等一系列問(wèn)題。

近年來(lái),國家對各行各業(yè)的環(huán)境保護和資源利用要求越來(lái)越高,大力提倡節能減排、清潔生產(chǎn)、綠色制造。針對上述行業(yè)的脫水工藝流程及過(guò)濾洗滌現狀,國內相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)專(zhuān)家在脫水、洗滌工藝及設備上做了大量的優(yōu)化改良工作,但基本上都是單一流程的優(yōu)化,缺乏把兩者高效結合起來(lái)研發(fā)成果,現今,我們研發(fā)并推廣一種新型的短路節能、過(guò)濾洗滌一體技術(shù)及相關(guān)處理配套設施,滿(mǎn)足最終濾渣產(chǎn)品的洗滌率及含水率能達企業(yè)希望的既定指標,解決廢渣達標,同時(shí)縮短傳統濃密洗滌過(guò)濾工藝流程,降低投資運行成本,該技術(shù)的成功研發(fā)對企業(yè)是有著(zhù)良好的使用價(jià)值及在相關(guān)領(lǐng)域的推廣前景[1-5]。

2  新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)在電解錳廢渣脫水洗滌的試驗研究

2.1  新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)現場(chǎng)試驗目的及意義

四川某錳礦屬大型民營(yíng)電解錳生產(chǎn)加工企業(yè),錳電解主要采用為酸浸電解工藝,現場(chǎng)工藝處理過(guò)程中除了生產(chǎn)出電解錳產(chǎn)品之外,還會(huì )有大量碳酸錳渣粉(每生產(chǎn)1頓電解金屬錳會(huì )同時(shí)產(chǎn)生5-6噸錳廢渣)附帶產(chǎn)出,由于錳礦渣產(chǎn)出量大,其中又含有大量硫酸鹽、氨氮、砷、汞、鎘、錳等重金屬離子物質(zhì),屬于有害廢渣,長(cháng)期堆放不但污染當地環(huán)境,也是對有價(jià)金屬錳的嚴重浪費?,F場(chǎng)脫水工藝是對浸出錳渣液采用采用濃密、壓濾兩段工藝流程進(jìn)行過(guò)濾洗滌處理,即礦漿首先進(jìn)行濃縮,隨后碳酸錳礦粉浸出液通過(guò)傳統的板框式壓濾機進(jìn)行濾液粗壓,進(jìn)而在加藥劑沉淀進(jìn)行第二次甚至是多次壓濾、最終產(chǎn)出電解金屬渣產(chǎn)品的方案。由于該工藝流程中采用傳統壓濾設施(普通板框壓濾機)進(jìn)行的兩次(或者多次)脫水作業(yè),流程中碳酸錳礦粉的由于缺少洗滌流程,導致處理后的電解錳渣中硫酸銨、硫酸錳含量偏高。企業(yè)技術(shù)人員為了解決實(shí)際存在的問(wèn)題,也嘗試采用了壓濾后的錳渣用清水洗滌后再壓濾的方案,但是洗滌率效果不佳,洗滌率指標化驗都在60%以下,不但二價(jià)錳流失嚴重,工藝流程還繁瑣,也加重了設備負荷。此外,脫水主要工藝指標含水率也在22%左右的一個(gè)偏高指標,均都無(wú)法達到一個(gè)符合要求的工藝指標,不但造成有價(jià)金屬浪費,也給企業(yè)造成了運營(yíng)成本的增高及經(jīng)濟效益的降低,此外,環(huán)保污染問(wèn)題也無(wú)法從根本上得以解決。

現階段,在現場(chǎng)進(jìn)行高效過(guò)濾洗滌設備的技術(shù)研發(fā)及試驗研究,通過(guò)新技術(shù)的更新,推出一種既能充分完成洗滌作業(yè),高效浸出液錳渣中的有害金屬離子,在完成同等或更優(yōu)濾餅含水率及洗滌指標的條件下,錳渣能符合環(huán)保標準作為副產(chǎn)品產(chǎn)出,并能在現場(chǎng)有效實(shí)施的工藝方案。進(jìn)而實(shí)現洗滌、過(guò)濾工藝無(wú)短路一體化,大幅縮短工藝流程,減少有害物質(zhì)的二次污染,提升有價(jià)資源的回收率,降低企業(yè)投資及運行成本,提升企業(yè)的經(jīng)濟及社會(huì )效益[6-7]。

2.2  試驗要求及目標

針對現場(chǎng)實(shí)際情況,本試驗主要是采用具有壓濾、脫水一體化工藝及配套設施替代傳統設備進(jìn)行脫水洗滌流程的半工業(yè)試驗,通過(guò)對碳酸錳礦粉浸出液進(jìn)行洗滌和脫水處理,將原工藝繁瑣的多次處理流程通過(guò)一臺設備一次處理完成,力爭最大限度回收錳渣中硫酸錳、硫酸銨等有用物質(zhì),錳、氨回收率目標預計達到98%以上(濾液Mn2+25g/l,廢渣Mn2+3g/l),實(shí)現錳渣無(wú)害化。最終驗證該技術(shù)設施在實(shí)際生產(chǎn)的應用效果,為企業(yè)提供一種具有新型高效節能環(huán)保技術(shù)的工藝及其配套設備。

試驗還將對處理后的物料進(jìn)行檢測,對最終錳渣產(chǎn)品二價(jià)錳含量及其洗滌率指標進(jìn)行分析,與原有工藝的二價(jià)錳的洗滌率相對比,從而得到現場(chǎng)實(shí)際的數據,作為新型一體化工藝的理論數據,從而判斷新型壓濾洗滌一體化技術(shù)及設備的應用處理效果,為企業(yè)降本增效提供更優(yōu)的技術(shù)升級方案和工藝設備支持,實(shí)現企業(yè)的資源化利用和達到環(huán)保要求,真正提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

2.3  試驗物料及試驗設備參數簡(jiǎn)介

本次試驗主要工是工藝流程技術(shù)及其設備性能的研究,因此沒(méi)有相關(guān)的藥劑及流程選別試驗。

試驗樣品為壓濾車(chē)間內的實(shí)際生產(chǎn)的電解錳渣物料,由現場(chǎng)負責采集。礦漿溫度 32-38°C;

干礦比重3.04;物料濃度18%;礦物主要組成見(jiàn)表1:

1                                    主要礦物的化學(xué)組成                

表一.png

 

試驗采用的設備是CJWA-5/4/30型高能壓濾機的工業(yè)實(shí)驗模擬。該機型自身即具備高效過(guò)濾性能,并根據本次試驗得技術(shù)要求,在設備整體結構上做了技術(shù)升級,使其兼備高效洗滌和過(guò)濾功能,從而能滿(mǎn)足工藝試驗技術(shù)要求。

主要試驗設施參數:濾板過(guò)濾面尺寸500×500;濾餅數量4塊;濾室深度30mm;采用渣漿泵給料;壓榨、吹干介質(zhì)共用壓縮空氣;攪拌槽規格φ800×1200;儲氣罐容積2m3;洗滌水生產(chǎn)用清水采用電加熱器加熱至所需溫度。

2.4  試驗主要方案及步驟

本次工藝試驗研究,主要是進(jìn)行碳酸錳礦粉浸出液的產(chǎn)品脫水試驗,試驗將進(jìn)行新技術(shù)的多級洗滌工藝試驗、洗滌效率指標對比試驗,通過(guò)洗滌率的參數對比確定工藝指標,檢驗新設備使用效果及性能參數,最終提出合理可靠的脫水洗滌工藝和設備數據指標,并判定新型一體化洗滌技術(shù)及其相關(guān)設備的性能。

a. 多級洗滌試驗

用具備新技術(shù)的設備現場(chǎng)浸出液進(jìn)行常規壓濾及洗滌壓濾,并根據壓濾濾液出水情況及渣漿泵壓力情況對給料時(shí)間、壓榨風(fēng)干時(shí)間,洗滌時(shí)間等參數進(jìn)行設定和調整。試驗主要是在設備內部對濾餅進(jìn)行多次洗滌、循環(huán),直到整個(gè)系統達到平衡。

試驗原料取自現場(chǎng)礦漿高位礦漿桶,原漿溫度在30-38℃左右,為保證較高的洗滌效率,進(jìn)料時(shí)間首次設定35分鐘,進(jìn)料原則是沒(méi)有壓濾水排出,濾餅厚度約3cm。試驗一級洗滌水用水量約45L,當洗滌水中Mn2+>25g/l時(shí),即可達到試驗要求。試驗首先加入15L的清水進(jìn)行第一次洗滌,洗滌液收集后再加入15L清水進(jìn)行第二次洗滌、第三次洗滌,洗滌液循環(huán)使用,直至到達試驗數據的要求。一級洗滌結束后在進(jìn)行二級洗滌試驗,程序和第一級試驗步驟一樣。每一級洗滌時(shí)間在20分鐘左右,把45L的水洗完。從第一組試驗Mn2+的數值達到要求后,再在每一組試驗之后用15L的自來(lái)水洗滌,再洗滌三次Mn2+的數值又可達到試驗要求,這樣保證試驗過(guò)程中加入的水和出來(lái)的水達到水平衡,從而達到污水零排放的要求。其中,洗滌效率試驗是本次試驗成功的關(guān)鍵,用洗滌水將原漿中的游離錳和硫酸銨洗出98%,能實(shí)現錳渣無(wú)害化處理。試驗中主要需要控制的參數包括進(jìn)料時(shí)間、新加水量、洗滌時(shí)間、洗滌效率。

本次試驗將對每一組洗滌水(按水溫35℃左右)和直接壓濾水進(jìn)行取樣分析,檢測最終物料的Mn2+、硫酸銨、水分、全錳。

試驗流程圖見(jiàn)圖1;數據分析見(jiàn)圖 2;圖3所示。根據圖中數據可知,一級水在經(jīng)過(guò)9次洗滌后Mn2+的值為29.13g/l達到試驗要求(Mn2+的值>28g/l),二級水在10次洗滌后Mn2+的值為29.25g/l后達到試驗要求(Mn2+的值>28g/l)。

b. 滌效率試驗

碳酸錳礦粉浸出液通過(guò)泵將浸出液從壓濾攪拌槽泵入實(shí)驗機攪拌槽進(jìn)行過(guò)濾及洗滌流程試驗。最后采用高錳酸鉀滴定法測定濾液及洗滌液中二價(jià)錳含量。通過(guò)測定浸出液和經(jīng)過(guò)過(guò)濾洗滌之后的洗滌液中二價(jià)錳的含量,計算工藝條件下的洗滌率,進(jìn)而對原有工藝條件下的洗滌率進(jìn)行對比,以此判定新工藝流程的洗滌質(zhì)量。

有脫水工藝和新脫水、洗滌工藝在壓濾、洗滌質(zhì)量上不僅存在差別,在單位浸出液的處理能力上也存在差別,試驗通過(guò)對同樣數量的浸出液進(jìn)行處理,以處理后的濾餅的密度作為共同目標,通過(guò)測定新工藝的用電量和功耗,進(jìn)而對新舊兩種工藝的處理能力進(jìn)行對比。

 

3 試驗結果分析及結論

本次試驗是對過(guò)濾的礦樣進(jìn)行試驗,并對每一組洗滌水和直接壓濾水進(jìn)行取樣分析,試驗的目標是將濾餅密度過(guò)濾至統一的密度,在達到這同一標準的情況下,檢測設備在各個(gè)過(guò)程中需要的參數和時(shí)間,通過(guò)過(guò)濾、洗滌工藝和之前只有過(guò)濾工藝的流程進(jìn)行對比,進(jìn)而得到兩個(gè)工藝流程的工藝參數差別。其次,對兩個(gè)流程的處理效率進(jìn)行對比,測定壓濾液和尾渣中的二價(jià)錳的含量,通過(guò)壓濾液和尾渣中的二價(jià)錳的含量的對比,計算洗滌率。試驗數據及試驗工藝參數見(jiàn)表2。

2                    壓濾洗滌試驗數據分析表

壓濾機1.png

通過(guò)試驗結果表中看出:新工藝其洗滌效果比較穩定,平均洗滌率高達94.44%;根據圖表數據可知,在經(jīng)過(guò)洗滌后,濾液中Mn2+的值為25.12g/l~29.12g/l,本次試驗已完成了既定的目標要求。通過(guò)試驗結果分析,得出了以下結論:

a. 通過(guò)對濾洗滌參數及最終二價(jià)錳的化驗分析結果,可以看出該浸出液屬于易過(guò)濾易洗滌物料,通過(guò)實(shí)施新工藝路線(xiàn)洗滌率能到到符合要求的高指標,也精簡(jiǎn)了工藝流程,降低了能耗指標。

b. 根據洗滌前濾餅中二價(jià)錳含量等于壓濾濾液中二價(jià)錳含量,我們按此進(jìn)行洗滌率計算,試驗的洗滌率平均值為94.22%(洗滌水量為0.7-0.85倍濾餅重量)。在工業(yè)生產(chǎn)中,洗滌率可以保證在90%以上。

c. 根據試驗數據可知,經(jīng)過(guò)洗滌后的溶液游離錳含量能達到25g/l以上,可滿(mǎn)足現場(chǎng)試驗要求,因此,工藝流程及洗滌、過(guò)濾設備下一步將可用于生產(chǎn)。

d. 新工藝充分利用了物料性質(zhì),新設備由于采用了全自動(dòng)控制系統,并應用了新介質(zhì)和特殊設計結構構的濾板,在內部又注入了和高壓空氣,使其造兼備高效、節能的壓濾技術(shù),既能將碳酸錳礦粉中的二價(jià)錳充分洗滌出來(lái),更提高了脫水率指標,新工藝流程最終錳渣含水在16%左右比原工藝指標提高了6個(gè)百分點(diǎn),可大大節約尾渣下一步的對外運輸成本。

4  小結

綜上可知,本次試驗采用的新工藝及其相關(guān)設施,在原有同等生產(chǎn)條件下,將壓濾、洗滌流程進(jìn)行了一體化集成,取代了兩段或多段聯(lián)合洗滌脫水工藝,使得脫水流程更加精簡(jiǎn)、效率更高、設備臺數更少。經(jīng)過(guò)對比原工藝和新工藝兩種情況下的壓濾洗滌效果,可以看出,新工藝不但工藝環(huán)節少、自動(dòng)化水平高,在主要技術(shù)指標平均洗滌率和脫水率上,比原工藝條件下的生產(chǎn)實(shí)際平均指標均有大幅度提升,洗滌效率這一關(guān)鍵指標數據的提高說(shuō)明新工藝試驗效果良好。此外,通過(guò)原工藝流程和壓濾洗滌一體化工藝的對比,在設備成本增加不多的情況下,壓濾洗滌工藝能回收更多的錳,并降低廢渣錳含量,并能將之前無(wú)法排放、利用的廢渣變成可利用能外排的有用物質(zhì),提升了有價(jià)資源的回收,產(chǎn)生的社會(huì )、經(jīng)濟效益利益極為明顯。

 

1.蘭州有色冶金設計院有限公司  ; 2. 成都長(cháng)杰科技有限公司

主要作者簡(jiǎn)介:劉誼兵(1969-),男,上海市人 ,高級工程師, 主要從事有色、黑色礦山設計、咨詢(xún)及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究

考 文 獻

[1] 選礦設計手冊編委會(huì ) 選礦設計手冊,冶金工業(yè)出版社1988

[2] 杜兵等,電解錳渣處理處置技術(shù)及資源化研究進(jìn)展與展望   [桂林理工大學(xué)學(xué)報]-第35卷第1期20152 

[3]楊德武,王達理.鉻黃濾餅洗滌吹干效果的實(shí)驗研究 [期刊論文]-過(guò)濾與分離2011(4):4-7

[4]都麗紅,王士勇,鄧伯虎,朱企新. 濾餅過(guò)濾中濾餅的洗滌及應用[期刊論文]-化學(xué)工程2011(8):40-43

[5]熊筱. 對電解錳進(jìn)行清潔生產(chǎn)效果及其指標體系可行性分析,貴州大學(xué)學(xué)報 -第26卷第1期 2009.2

[6]姚公弼.固液分離的應用和發(fā)展概況【J.過(guò)濾與分離1994(2):1-8

[7]趙博超,王雪婷等. 洗滌方式對電解錳渣中錳回收效率及無(wú)害化處理的影響   [期刊論文]-環(huán)境工程學(xué)報,2017(11)


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