石明忠，向勇華，龍黨生

(湖南三立集團(tuán)股份責(zé)任公司，湖南花垣 416400)

在濕法煉鋅工藝流程中，采用鋅粉置換法凈化硫酸鋅溶液。硫酸鋅凈化溶液的特點(diǎn)是含固量低，pH值5～5.4。凈化工藝上要求快速及時分離溶液中的凈化置換渣，避免其復(fù)溶進(jìn)而影響凈化效果。長期以來，鋅冶煉廠家一直在為選取一種合適的液固分離設(shè)備而不斷進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。目前國內(nèi)硫酸鋅凈化溶液過濾設(shè)備普遍采用箱式壓濾機(jī)，部分廠家采用管式過濾器。

在生產(chǎn)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)到一定的過濾速率，箱式壓濾機(jī)必須有足夠的過濾面積，所需濾板相應(yīng)增多，容渣室就較大。硫酸鋅凈化溶液由于鋅粉加入量較少，溶液含固量在0.1～3 kg/m3，需要較長時間才能滿榨排渣，鋅粉加入量少的凈化工段，甚至1～2 d才下一次渣。在此過程中，若凈化采用連續(xù)凈化操作，受濾餅厚薄的影響，濾速存在較大波動，對整個連續(xù)工藝帶來不穩(wěn)定。另外渣室內(nèi)凈化渣也因工況溫度波動大，存渣時間長，造成部分雜質(zhì)與空氣中氧氣接觸時間長而復(fù)溶，影響了凈化效果。箱式壓濾機(jī)一般采用開放式集液方式，過濾高溫溶液時，濾后液蒸發(fā)水汽彌漫車間，現(xiàn)場勞動環(huán)境差。

為了解決上述缺陷，探索新型過濾設(shè)備，配備在電解鋅凈化精細(xì)壓濾工段，實(shí)現(xiàn)濾速均衡、避免雜質(zhì)復(fù)溶、溶液閉路運(yùn)行達(dá)到清潔生產(chǎn)等綜合目的，具有重大意義。

1 實(shí)驗研究

1.1 實(shí)驗?zāi)康?/h3>

本次實(shí)驗采用燭式過濾實(shí)驗機(jī)(過濾面積0.075 m2)進(jìn)行實(shí)驗，與現(xiàn)有生產(chǎn)線上的箱式壓濾機(jī)的過濾參數(shù)作對照，考察其過濾性能及應(yīng)用在電解鋅凈化過濾工段的實(shí)用性。

1.2 實(shí)驗原理

燭式過濾機(jī)是一種新型低壓反洗液體過濾設(shè)備，依據(jù)具有表面過濾性能的濾膜進(jìn)行過濾，使液體中的固體顆粒和懸浮物全部截留在濾膜的表面，其過濾方式為正壓，與目前固液分離原理一樣。以圓筒狀鋼性籠支撐濾布，濾芯中有溶液導(dǎo)通孔，由供料泵將懸浮液壓入濾前室，液流經(jīng)過濾介質(zhì)(濾布)，固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。特殊設(shè)計的濾布可截留粒徑小于1 μm的粒子。隨著過濾過程的進(jìn)行，濾餅過濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過濾阻力加大。過濾時間越長，分離效率越高，濾速也相應(yīng)減小。濾餅達(dá)到一定厚度時，通入壓縮空氣吹干濾餅中的水分，反吹使附著在圓形過濾筒上的濾渣脫落，實(shí)現(xiàn)自動排渣，開始下一工作循環(huán)。

1.3 實(shí)驗準(zhǔn)備

1.小型燭式過濾試驗機(jī)(過濾原理見圖1)。

2.空壓機(jī)。

3.二次凈化溶液(成分見表1)。

4.濾布:針刺氈過濾布。

5.塑料桶:25 L。

6.燒杯:400 mL。

表1 二次凈化溶液成分

圖1 過濾原理

1.4 實(shí)驗方法

取凈化車間硫酸鋅凈化溶液20 L裝入塑料桶中，加入凈化渣，溶液溫度為85℃，將小型燭式過濾試驗機(jī)吸料管放入桶內(nèi)溶液中，開啟試驗機(jī)上的隔膜泵，將凈化溶液泵入燭式過濾機(jī)中，同時攪拌溶液防止沉渣。過濾完溶液后，停止進(jìn)料，通入壓縮空氣進(jìn)行擠壓濾餅中的水分，用時5 min，然后停機(jī)取出濾芯，用壓縮空氣反吹脫渣，濾餅瞬間呈塊狀散落。過濾實(shí)驗參數(shù)見表2。

表2 過濾實(shí)驗參數(shù)

為了進(jìn)一步考察濾布對過濾效果的影響，取一塊針刺氈過濾布，在凈化車間現(xiàn)場取90℃高溫凈化溶液，經(jīng)針刺氈過濾布常壓自然過濾，過濾速度快，與過濾自來水速度相近，濾液清澈透明，初濾液沒有渾濁。

1.5 實(shí)驗結(jié)果

從實(shí)驗現(xiàn)象來看，過濾速度很快，濾液清澈透明無可見懸浮物，效果比較理想，實(shí)驗結(jié)果見表3。

工業(yè)化作業(yè)周期對比按每小時處理80 m3的生產(chǎn)需要計算。生產(chǎn)中須配60 m2廂式壓濾機(jī)四臺，燭式過濾機(jī)規(guī)格為60 m2二臺。其各環(huán)節(jié)作業(yè)時間見表4。

表3 過濾性能對比結(jié)果

表4 工業(yè)化作業(yè)周期對比結(jié)果

2 燭式過濾機(jī)和其他過濾設(shè)備性能比較

應(yīng)用于凈化過濾的設(shè)備主要有箱式壓濾機(jī)和管道過濾器，后者與燭式過濾機(jī)相近，下面就燭式過濾機(jī)和箱式壓濾機(jī)進(jìn)行比較，其結(jié)果見表5。

表5 燭式過濾機(jī)和箱式壓濾機(jī)過濾性能比較

3 結(jié)語

從實(shí)驗結(jié)果來看，硫酸鋅凈化溶液的物料性質(zhì)和工況很適合采用燭式過濾機(jī)來進(jìn)行液固分離，具有快速高效、清潔生產(chǎn)、顯著降低人工勞動強(qiáng)度，設(shè)備占地面積小，節(jié)約土建投資，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)費(fèi)用低，自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

［1］ 徐軍.株冶鋅冶煉I系統(tǒng)硫酸鋅溶液凈化生產(chǎn)實(shí)踐［J］.湖南有色金屬，2004，(1):8－10.