陶瓷膜過濾器在紅土礦冶煉中的應(yīng)用

錢均新

（江蘇省宜興非金屬化工機(jī)械廠有限公司，江蘇 宜興 214221）

紅土礦冶煉過程中需對(duì)礦漿進(jìn)行濃縮，濃密機(jī)溢流水精密過濾，濾后水可作為冶煉廠生產(chǎn)用水，濾渣排至礦漿儲(chǔ)槽。對(duì)于缺水地區(qū)，將符合要求的濾后水返回生產(chǎn)循環(huán)使用具有重要意義。紅土礦礦漿中需添加高分子有機(jī)絮凝劑PAM，而PAM對(duì)過濾有明顯的不利影響，PAM的種類和加入量會(huì)直接影響過濾效果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致過濾不能正常進(jìn)行，且無(wú)法反洗和酸洗［1-7］。江蘇宜興非金屬化工機(jī)械有限公司生產(chǎn)的外壓式陶瓷膜過濾器可徹底防止PAM在礦漿中呈膠狀，消除PAM的影響，使液固分離順利進(jìn)行。

1 陶瓷膜過濾器簡(jiǎn)介

陶瓷膜過濾器的核心是陶瓷微濾膜。陶瓷微濾膜是在多孔陶瓷載體表面均勻涂履一層或多層經(jīng)特殊工藝制成的孔徑0．5～1μm的微濾膜。該膜具有極佳的化學(xué)穩(wěn)定性，操作溫度范圍寬，孔隙均勻，膜平面光滑不易粘連物料，容易再生，特別適合在高溫、高壓和強(qiáng)腐蝕工況下使用。整個(gè)精密過濾裝置由陶瓷微濾膜過濾元件、罐體、控制閥、自動(dòng)控制及氣動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。技術(shù)參數(shù)為：過濾面積220m2，過濾元件168根，過濾壓力0．3～0．6 MPa，設(shè)備容積40m3，設(shè)備自重（不包括配套設(shè)備）25t，設(shè)備外形尺寸φ3 590mm×7 800mm，裝機(jī)功率55kW，空氣壓縮機(jī)風(fēng)壓0．5～1．0MPa，風(fēng)量5．0m3／min，要求給礦濃度≤20%，生產(chǎn)能力250m3／h，濾后液中固體含量≤5mg／L，工作溫度≤80℃。

2 過濾原理

過濾時(shí)，用料漿泵將物料送入陶瓷膜過濾器，通過陶瓷濾管進(jìn)行固液分離，液體經(jīng)過濾部件進(jìn)入陶瓷膜管內(nèi)腔并通過聚流管排出，固體（濾渣）被過濾部件隔離，截流在過濾管表面形成濾餅層，同時(shí)過濾管內(nèi)外的壓差逐漸增大。過濾一段時(shí)間后，隨濾管上濾餅層越來越厚，過濾管內(nèi)外壓差也越來越大。當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，陶瓷膜過濾器自動(dòng)進(jìn)入反沖程序，系統(tǒng)通過調(diào)整進(jìn)液閥、出液閥、反沖閥、回流閥等工作狀態(tài)，使濾渣從過濾管表面脫離并沉降到陶瓷膜過濾器的錐形底部，陶瓷膜過濾器自動(dòng)進(jìn)入到下一個(gè)過濾周期，往復(fù)循環(huán)。當(dāng)陶瓷膜過濾器錐形底部的濾渣達(dá)到一定量時(shí)，陶瓷膜過濾器自動(dòng)打開進(jìn)氣閥、排渣閥排出濾渣，然后重新進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)周期。

3 過濾試驗(yàn)

紅土礦礦漿含固量9．31%，礦漿黏度15mPa·s，礦漿pH＝7．31。用PAC調(diào)節(jié)pH，礦漿ζ電位變化情況見表1，礦漿中顆粒粒徑見表2。

表1 礦漿pH對(duì)ζ電位的影響

表2 礦漿中顆粒粒度及粒徑分布 μm

對(duì)不加PAM、加PAM、同時(shí)加PAM和PAC3種礦漿進(jìn)行過濾試驗(yàn)，并測(cè)定礦漿中顆粒的ζ電位、顆粒粒徑及粒徑分布、礦漿pH、礦漿黏度，分析確定最佳過濾方案及最佳藥劑投加量。

3．1 試驗(yàn)方法

1）靜態(tài)沉降試驗(yàn)。根據(jù)礦漿特性，在多種絮凝劑中優(yōu)選2～3種絮凝劑，并進(jìn)行不同投加量對(duì)比試驗(yàn)，選擇出不同藥劑的最優(yōu)投加量進(jìn)行下一步過濾試驗(yàn)。

2）用初選的2～3種絮凝劑通過陶瓷膜過濾試驗(yàn)和投加PAC過濾試驗(yàn)再進(jìn)一步驗(yàn)證選出的絮凝劑的效果。

3）對(duì)投加絮凝劑量和投加PAC量進(jìn)行靜態(tài)浴沉降試驗(yàn)和陶瓷膜過濾試驗(yàn)，綜合比較，優(yōu)選1～2種絮凝劑。

4）用優(yōu)選的1～2種絮凝劑進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)，確定藥劑的穩(wěn)定性，并進(jìn)行較惡劣情況下的試驗(yàn)，最后選出1種絮凝劑。

5）進(jìn)行常溫過濾（溫度為20～35℃），且過濾時(shí)不進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)（濾后液外排且連續(xù)補(bǔ)充礦漿），由此得出的過濾數(shù)據(jù)比較安全可靠。

3．2 試驗(yàn)結(jié)果

紅土礦漿中PAM投加量為250g／t，PAC投加量為150g／t，過濾效果非常理想。在反沖洗時(shí)間15s、過濾壓力0．3MPa、過濾時(shí)間3 000s、反沖洗壓力0．8MPa條件下，過濾通量在0．92～1．44m3／（m2·h）之間?？梢钥闯觯禾沾赡み^濾系統(tǒng)的過濾通量比較穩(wěn)定，在安全的波動(dòng)范圍內(nèi)，且過濾能夠在0．3MPa左右的較低壓力下穩(wěn)定運(yùn)行。礦漿中添加PAM及PAC后，膜孔徑為0．8μm的陶瓷膜對(duì)礦漿中懸浮物的截留效果十分理想，濾后液十分清澈。

4 工業(yè)化運(yùn)行試驗(yàn)

在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)4臺(tái)HTQ-220陶瓷膜過濾器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，流程中均按試驗(yàn)確定的參數(shù)加藥，在濃密池中按比例加入PAM，在濃密池溢流水中加入PAC。加藥后的礦漿由給料泵輸入陶瓷膜過濾器?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明，固液分離效果非常理想，各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到要求。

5 結(jié)論

針對(duì)紅土礦冶煉工藝開發(fā)的陶瓷膜過濾器克服了化學(xué)法、有機(jī)膜過濾裝置、壓濾機(jī)等設(shè)備的缺點(diǎn)，設(shè)備性能穩(wěn)定，礦漿過濾效果好，且運(yùn)行成本、投資規(guī)模都較低。該過濾裝置的成功應(yīng)用，解決了大型礦山冶煉生產(chǎn)用水循環(huán)回用難題，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保治理與可持續(xù)發(fā)展同步進(jìn)行。

在運(yùn)行過程中應(yīng)注意：控制加藥比例，即控制濃密池及循環(huán)罐中PAM及PAC在礦漿中的含量；現(xiàn)場(chǎng)給料泵采用的是變頻泵，且一臺(tái)泵同時(shí)供二臺(tái)陶瓷膜過濾器，運(yùn)行時(shí)需及時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)液閥門的開度，確保過濾器的過濾壓力均衡；由于排渣時(shí)過濾器中有比較大的壓力，需定期對(duì)排渣進(jìn)氣閥進(jìn)行保養(yǎng)，保證閥門開關(guān)靈活，確保系統(tǒng)安全。

［1］張鐵鍇，吳紅軍，王寶輝，等．Fenton試劑氧化降解聚丙烯酰胺的機(jī)理研究［J］．化學(xué)工程師，2004（9）：6-8．

［2］朱麟勇，常志英，李妙貞，等．部分水解聚丙烯酰胺在水溶液中的氧化降解．Ⅰ：溫度的影響［J］．高分子材料科學(xué)與工程［J］．2000，16（1）：113-116．

［3］潘祖仁．高分子化學(xué)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997：241-248．

［4］胡旸，呂樹祥，邱元來．采油廢水中聚丙烯酰胺降解研究進(jìn)展［J］．杭州化工，2009，39（3）：15-19．

［5］崔寶臣，崔福義，劉淑芝．UV-H2O2協(xié)同降解水中聚丙烯酰胺研究［J］．工業(yè)用水與廢水，2007，38（6）：22-24．

［6］李建明，陳瑞生，曹天軍，等．次氯酸鈉對(duì)聚丙烯酰胺的降解作用探討［J］．化學(xué)工程與裝備，2011（11）：15-17．

［7］張學(xué)佳，紀(jì)巍，康志軍，等．聚丙烯酰胺應(yīng)用進(jìn)展［J］．化工中間體，2008（5）：34-39．