有色冶煉污酸處理脫水設(shè)備的選型研究

王芝玉，崔 鵬

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南 濟(jì)源 459000）

近年來，隨著危廢處理壓力的逐漸提升，污酸處理的目的已不單純是為了去除砷等重金屬離子，使排水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，更要避免處理過程中產(chǎn)生大量的危廢，以減輕企業(yè)的負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)的“硫化+石膏化+中和鐵鹽處理”的污酸處理工藝應(yīng)用極為廣泛，在保證石膏中重金屬含量達(dá)到一般固廢要求的前提下，如何盡可能的降低其含水量變得尤為重要。較低的含水量既能滿足石膏使用企業(yè)的要求，也能降低石膏收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)碾y度。

1 石膏的產(chǎn)生及應(yīng)用

1.1 污酸處理石膏工序的工藝流程

在有色冶煉煙氣制酸過程中，隨著煙氣凈化會(huì)產(chǎn)生大量含重金屬及含砷的污酸，當(dāng)前污酸處理所采用的主流工藝是“硫化+石膏化+中和鐵鹽”處理工藝。污酸首先經(jīng)硫化后，除去絕大部分所含的砷、銅等重金屬，然后硫化后液進(jìn)入石膏反應(yīng)槽內(nèi)，同時(shí)投加電石渣等中和劑，將硫化后液的pH值調(diào)到1～2，然后將漿液過濾，濾渣即為石膏渣。反應(yīng)方程式為：

硫化后液是廢酸與硫化鈉反應(yīng)，過濾后產(chǎn)生的上清液，酸度為5%～20%。稀酸中的SO32-、SO42-與電石渣中的Ca2+充分反應(yīng)，產(chǎn)生石膏。反應(yīng)方程式為：

污酸所產(chǎn)的石膏資源化的前提是必須將污酸中含有的大量鉛、砷等重金屬去除至達(dá)到一般固廢標(biāo)準(zhǔn)要求，否則生產(chǎn)出來的石膏是工業(yè)固廢，必須按國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。

1.2 石膏的應(yīng)用

我國對(duì)工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合處理和研究應(yīng)用已經(jīng)開展，工業(yè)副產(chǎn)石膏的應(yīng)用蘊(yùn)含著很大的市場(chǎng)，對(duì)于天然石膏匱乏的地區(qū)，工業(yè)副產(chǎn)石膏的大量產(chǎn)生為石膏使用企業(yè)帶來了商業(yè)機(jī)會(huì)。

污酸處理產(chǎn)生的石膏可用于制造石膏砌塊、膩?zhàn)邮?、模具石膏、紙面石膏板以及水泥等建材產(chǎn)品。表1中是部分石膏使用行業(yè)對(duì)石膏的品質(zhì)要求。

表1 部分石膏使用行業(yè)對(duì)石膏的品質(zhì)要求

2 石膏脫水設(shè)備的選型

污酸處理產(chǎn)生的石膏渣顆粒細(xì)，粘性強(qiáng)，在壓濾、收集、運(yùn)輸?shù)冗^程中極易粘附在各種設(shè)備上，造成設(shè)備堵塞，影響生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行。石膏渣含水量的多少也影響著后續(xù)的處理費(fèi)用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

國內(nèi)有色冶煉行業(yè)石膏脫水設(shè)備主要有離心機(jī)和板框壓濾機(jī)，板框離心機(jī)應(yīng)用較多，但所產(chǎn)石膏含水率較高，而離心機(jī)所產(chǎn)石膏的含水率較低，且石膏已成粉狀。

2.1 板框壓濾機(jī)

板框壓濾機(jī)由交替排列的濾板和濾框構(gòu)成一組濾室。濾板的表面有溝槽，其凸出部位用以支撐濾布。濾框和濾板的邊角上有通孔，組裝后構(gòu)成完整的通道，能通入待過濾漿液、洗滌水和引出濾液。板、框兩側(cè)各有把手架在橫梁上，由壓緊裝置壓緊板、框。板、框之間的濾布起密封墊片的作用。

由供料泵將懸浮液壓入濾室，在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至邊框邊角通道，集中排出。過濾完畢，可通入洗滌水清洗濾渣。洗滌后，通入壓縮空氣除去剩余的洗滌液。隨后打開壓濾機(jī)卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊板、框，開始下一工作循環(huán)。

其所產(chǎn)生的石膏成塊狀，含水率通常在30%～50%，如此高的含水率，給石膏的收集、運(yùn)輸、后加工等都造成一定的困難。由于石膏粘性較大容易粘在濾布上，還需要人工輔助才能卸料干凈，既增加了操作工的工作量，又易損壞濾布。

2.2 離心機(jī)

離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆粒各組分的機(jī)械，作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。其中離心過濾是使懸浮液在離心力場(chǎng)下產(chǎn)生的離心壓力，作用在過濾介質(zhì)上，使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離；離心沉降是利用懸浮液密度不同的各組分在離心力場(chǎng)中迅速沉降分層的原理，實(shí)現(xiàn)固液分離。

離心機(jī)優(yōu)點(diǎn)很多，但已應(yīng)用在有色冶煉企業(yè)的多為進(jìn)口設(shè)備，國產(chǎn)化還有待發(fā)展，具有占地面積小、自動(dòng)化程度高、脫水效果好、二次污染少、對(duì)污泥適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。離心機(jī)由進(jìn)料泵供料，間歇性生產(chǎn)，經(jīng)過進(jìn)料、甩干、刮料、卸料、清洗等步驟完成一個(gè)流程，整個(gè)工藝流程為自動(dòng)控制，不需要人為操作。正常生產(chǎn)產(chǎn)出的石膏為粉狀，含水率在15%以內(nèi)。

污酸石膏化所使用的中和劑對(duì)離心機(jī)的運(yùn)行影響很大，常用的中和劑有電石渣漿液、石灰石粉等。其中石灰石粉主要成分是CaCO3，漿液粘度低、固體顆粒較粗，所產(chǎn)石膏與其他中和劑相比純度更高，清洗濾網(wǎng)時(shí)間短，可提高離心機(jī)生產(chǎn)效率且降低能耗，且不會(huì)將多余水分帶入系統(tǒng)。電石渣漿液作為中和劑所產(chǎn)生的石膏粘附性更強(qiáng)，固體顆粒較細(xì)，離心分離比較困難，長(zhǎng)期使用后粘附在離心機(jī)內(nèi)壁難以自動(dòng)沖洗下來。

后期維護(hù)需根據(jù)離心機(jī)滾筒篩網(wǎng)堵塞情況和刮刀磨損情況考慮更換，基本每?jī)芍寥赂鼡Q一套。隨著設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)展，設(shè)備更換費(fèi)用會(huì)進(jìn)一步減少。

石膏的含水率越低，在運(yùn)輸過程中就越不容易產(chǎn)生潑灑，但同時(shí)還應(yīng)注意覆蓋以防止揚(yáng)塵。根據(jù)相關(guān)市場(chǎng)調(diào)查，水泥生產(chǎn)企業(yè)等對(duì)石膏含水率要求一般在15%以下，會(huì)將收到的石膏進(jìn)行一定的晾曬，待含水率降低至工藝要求后再投入配料進(jìn)行使用。

3 結(jié)語

綜上所述，離心機(jī)作為有色冶煉污酸處理過程中產(chǎn)生的石膏渣脫水設(shè)備，具有傳統(tǒng)的板框壓濾機(jī)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，而且國產(chǎn)化進(jìn)展很快，必將在有色污酸處理行業(yè)得到更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]潘力,馬燕萍.離心機(jī)在石膏脫水中的應(yīng)用.云南銅業(yè)集團(tuán)公司、云南省有色金屬學(xué)會(huì)第七屆冶煉技術(shù)論文發(fā)布會(huì),2015,8.