有色冶炼污酸处理脱水设备的选型研究

2018-05-23王芝玉

世界有色金属 2018年6期

王芝玉，崔鹏

（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 459000）

近年来，随着危废处理压力的逐渐提升，污酸处理的目的已不单纯是为了去除砷等重金属离子，使排水水质达标，更要避免处理过程中产生大量的危废，以减轻企业的负担。传统的“硫化+石膏化+中和铁盐处理”的污酸处理工艺应用极为广泛，在保证石膏中重金属含量达到一般固废要求的前提下，如何尽可能的降低其含水量变得尤为重要。较低的含水量既能满足石膏使用企业的要求，也能降低石膏收集、储存、运输的难度。

1 石膏的产生及应用

1.1 污酸处理石膏工序的工艺流程

在有色冶炼烟气制酸过程中，随着烟气净化会产生大量含重金属及含砷的污酸，当前污酸处理所采用的主流工艺是“硫化+石膏化+中和铁盐”处理工艺。污酸首先经硫化后，除去绝大部分所含的砷、铜等重金属，然后硫化后液进入石膏反应槽内，同时投加电石渣等中和剂，将硫化后液的pH值调到1～2，然后将浆液过滤，滤渣即为石膏渣。反应方程式为：

硫化后液是废酸与硫化钠反应，过滤后产生的上清液，酸度为5%～20%。稀酸中的SO32-、SO42-与电石渣中的Ca2+充分反应，产生石膏。反应方程式为：

污酸所产的石膏资源化的前提是必须将污酸中含有的大量铅、砷等重金属去除至达到一般固废标准要求，否则生产出来的石膏是工业固废，必须按国家有关规定进行处理。

1.2 石膏的应用

我国对工业副产石膏的综合处理和研究应用已经开展，工业副产石膏的应用蕴含着很大的市场，对于天然石膏匮乏的地区，工业副产石膏的大量产生为石膏使用企业带来了商业机会。

污酸处理产生的石膏可用于制造石膏砌块、腻子石膏、模具石膏、纸面石膏板以及水泥等建材产品。表1中是部分石膏使用行业对石膏的品质要求。

表1 部分石膏使用行业对石膏的品质要求

2 石膏脱水设备的选型

污酸处理产生的石膏渣颗粒细，粘性强，在压滤、收集、运输等过程中极易粘附在各种设备上，造成设备堵塞，影响生产过程的正常运行。石膏渣含水量的多少也影响着后续的处理费用及经济价值。

国内有色冶炼行业石膏脱水设备主要有离心机和板框压滤机，板框离心机应用较多，但所产石膏含水率较高，而离心机所产石膏的含水率较低，且石膏已成粉状。

2.1 板框压滤机

板框压滤机由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室。滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布。滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入待过滤浆液、洗涤水和引出滤液。板、框两侧各有把手架在横梁上，由压紧装置压紧板、框。板、框之间的滤布起密封垫片的作用。

由供料泵将悬浮液压入滤室，在滤布上形成滤渣，直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至边框边角通道，集中排出。过滤完毕，可通入洗涤水清洗滤渣。洗涤后，通入压缩空气除去剩余的洗涤液。随后打开压滤机卸除滤渣，清洗滤布，重新压紧板、框，开始下一工作循环。

其所产生的石膏成块状，含水率通常在30%～50%，如此高的含水率，给石膏的收集、运输、后加工等都造成一定的困难。由于石膏粘性较大容易粘在滤布上，还需要人工辅助才能卸料干净，既增加了操作工的工作量，又易损坏滤布。

2.2 离心机

离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒各组分的机械，作用原理有离心过滤和离心沉降两种。其中离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离；离心沉降是利用悬浮液密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现固液分离。

离心机优点很多，但已应用在有色冶炼企业的多为进口设备，国产化还有待发展，具有占地面积小、自动化程度高、脱水效果好、二次污染少、对污泥适应性强等优点。离心机由进料泵供料，间歇性生产，经过进料、甩干、刮料、卸料、清洗等步骤完成一个流程，整个工艺流程为自动控制，不需要人为操作。正常生产产出的石膏为粉状，含水率在15%以内。

污酸石膏化所使用的中和剂对离心机的运行影响很大，常用的中和剂有电石渣浆液、石灰石粉等。其中石灰石粉主要成分是CaCO3，浆液粘度低、固体颗粒较粗，所产石膏与其他中和剂相比纯度更高，清洗滤网时间短，可提高离心机生产效率且降低能耗，且不会将多余水分带入系统。电石渣浆液作为中和剂所产生的石膏粘附性更强，固体颗粒较细，离心分离比较困难，长期使用后粘附在离心机内壁难以自动冲洗下来。

后期维护需根据离心机滚筒筛网堵塞情况和刮刀磨损情况考虑更换，基本每两至三月更换一套。随着设备国产化进展，设备更换费用会进一步减少。

石膏的含水率越低，在运输过程中就越不容易产生泼洒，但同时还应注意覆盖以防止扬尘。根据相关市场调查，水泥生产企业等对石膏含水率要求一般在15%以下，会将收到的石膏进行一定的晾晒，待含水率降低至工艺要求后再投入配料进行使用。