電解錳廢渣脫水新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)

　　在錳、黃金浸出和稀貴金屬選冶過(guò)程中，為有效回收貴液中的有價(jià)金屬，需要對(duì)物料進(jìn)行多次過(guò)濾洗滌。國(guó)內(nèi)企業(yè)常采用脫水、洗滌作業(yè)分段進(jìn)行，由于洗滌與過(guò)濾分別在不同設(shè)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(shè)備種類多等問(wèn)題，除了導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行成本高，更存在物料廢渣中有害金屬超標(biāo)、堆存排放安全隱患大、環(huán)保壓力增加等一系列問(wèn)題。

　　近年來(lái)，國(guó)家對(duì)各行各業(yè)的環(huán)境保護(hù)和資源利用要求越來(lái)越高，大力提倡節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、綠色制造。針對(duì)脫水工藝流程及過(guò)濾洗滌現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)專家在脫水、洗滌工藝及設(shè)備上進(jìn)行了大量?jī)?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(jié)合起來(lái)的研發(fā)成果。本文研發(fā)了一種新型過(guò)濾洗滌一體技術(shù)及相關(guān)處理配套設(shè)施，最終濾渣產(chǎn)品的洗滌率及含水率能達(dá)到企業(yè)既定指標(biāo)，該技術(shù)具有良好的使用價(jià)值及在相關(guān)領(lǐng)域的推廣前景。

　　1、試驗(yàn)研究

　　1.1 原生產(chǎn)工藝存在的問(wèn)題

　　四川某錳礦屬大型民營(yíng)電解錳生產(chǎn)加工企業(yè)，采用酸浸電解工藝，除產(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)1t電解金屬錳會(huì)產(chǎn)生5～6t錳廢渣)附帶產(chǎn)出。由于錳廢渣產(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(zhǎng)期堆放不但污染環(huán)境，也嚴(yán)重浪費(fèi)有價(jià)金屬錳。

　　現(xiàn)場(chǎng)對(duì)浸出錳渣液采用濃密、壓濾兩段工藝處理，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(tǒng)的板框式壓濾機(jī)進(jìn)行濾液粗壓，進(jìn)而再加藥劑沉淀進(jìn)行第2次甚至是多次壓濾，最終產(chǎn)出電解金屬錳渣產(chǎn)品。由于該工藝采用傳統(tǒng)壓濾設(shè)施(普通板框式壓濾機(jī))進(jìn)行2次(或者多次)脫水作業(yè)，缺少洗滌流程，導(dǎo)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)人員為了解決存在的問(wèn)題，嘗試了采用清水洗滌錳渣后再壓濾的方案，但是洗滌效果不佳，洗滌率都在60%以下，不但二價(jià)錳流失嚴(yán)重，工藝流程還繁瑣，加重了設(shè)備負(fù)荷。此外，脫水主要工藝指標(biāo)含水率在22%左右，無(wú)法達(dá)到要求，不但造成有價(jià)金屬浪費(fèi)，也使企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本增高，無(wú)法從根本上解決環(huán)境污染。

　　為此，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了高效過(guò)濾洗滌設(shè)備的技術(shù)研發(fā)及試驗(yàn)研究，通過(guò)技術(shù)更新，推出一種既能充分完成洗滌作業(yè)、高效浸出錳渣中的有害金屬離子，在達(dá)到同等或更優(yōu)濾餅含水率及洗滌指標(biāo)的條件下，錳渣能符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)作為副產(chǎn)品產(chǎn)出，并能在現(xiàn)場(chǎng)有效實(shí)施的工藝方案。

　　1.2 試驗(yàn)要求及目標(biāo)

　　針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本試驗(yàn)主要采用具有壓濾、脫水一體化工藝及配套設(shè)施替代傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行脫水洗滌流程的半工業(yè)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)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)1臺(tái)設(shè)備1次處理完成，力爭(zhēng)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(biāo)預(yù)計(jì)達(dá)到98%以上(濾液中Mn2+含量高于25g/L，廢渣中Mn2+含量低于3g/L)，實(shí)現(xiàn)錳渣無(wú)害化處理。最終驗(yàn)證該技術(shù)設(shè)施在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，為企業(yè)提供一種新型高效節(jié)能環(huán)保技術(shù)及其配套設(shè)備。

　　試驗(yàn)還對(duì)處理后的物料進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)最終錳渣產(chǎn)品二價(jià)錳含量及其洗滌率指標(biāo)進(jìn)行分析，與原有工藝的二價(jià)錳洗滌率相對(duì)比，從而得到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為新型一體化工藝的理論數(shù)據(jù)，從而判斷新型壓濾洗滌一體化技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用效果，為企業(yè)降本增效提供更優(yōu)的技術(shù)升級(jí)方案和工藝設(shè)備支持，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的資源化利用和達(dá)到環(huán)保要求，真正提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

　　1.3 試驗(yàn)物料及試驗(yàn)設(shè)備

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

　　試樣為壓濾車間內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)的電解錳渣物料，由現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)采集。礦漿溫度32～38℃，干礦密度3.04g/cm3，物料濃度18%，試樣主要礦物組成見表1。

　　試驗(yàn)所用設(shè)備為CJWA-5/4/30型高能壓濾機(jī)的工業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M機(jī)。該機(jī)型自身即具備高效過(guò)濾性能，并根據(jù)本次試驗(yàn)的技術(shù)要求，在設(shè)備整體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，使其兼?zhèn)涓咝礈旌瓦^(guò)濾功能，從而能滿足工藝試驗(yàn)技術(shù)要求。

　　主要試驗(yàn)設(shè)施參數(shù)：濾板過(guò)濾面尺寸500mm×500mm;濾餅數(shù)量4塊;濾室深度30mm;采用渣漿泵給料;壓榨、吹干介質(zhì)為壓縮空氣;攪拌槽規(guī)格Ф800mm×1200mm;儲(chǔ)氣罐容積2m3;洗滌水為生產(chǎn)用清水(采用電加熱器加熱至所需溫度)。

　　1.4 試驗(yàn)主要方案及步驟

　　本次工藝試驗(yàn)研究主要是進(jìn)行碳酸錳礦粉浸出液的產(chǎn)品脫水試驗(yàn)。進(jìn)行了多級(jí)洗滌工藝試驗(yàn)、洗滌效率指標(biāo)對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)洗滌率的參數(shù)對(duì)比確定工藝指標(biāo)，檢驗(yàn)新設(shè)備使用效果及性能參數(shù)，最終提出合理可靠的脫水洗滌工藝和設(shè)備數(shù)據(jù)指標(biāo)，并判定新型一體化洗滌技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備的性能。

　　2、試驗(yàn)結(jié)果及分析

　　2.1 多級(jí)洗滌試驗(yàn)

　　用具備新技術(shù)的設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)浸出液進(jìn)行常規(guī)壓濾及洗滌壓濾，并根據(jù)濾液出水情況及渣漿泵壓力情況對(duì)給料時(shí)間、壓榨風(fēng)干時(shí)間、洗滌時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。試驗(yàn)主要是在設(shè)備內(nèi)部對(duì)濾餅進(jìn)行多次洗滌、循環(huán)，直到整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡。

　　試驗(yàn)原料取自現(xiàn)場(chǎng)礦漿高位礦漿桶，原漿溫度30～38℃，為保證較高的洗滌效率，進(jìn)料時(shí)間首次設(shè)定為35min，進(jìn)料原則是沒(méi)有壓濾水排出，濾餅厚度約3cm。試驗(yàn)一級(jí)洗滌水用水量約45L，當(dāng)洗滌水中Mn2+含量高于25g/L時(shí)，即達(dá)到試驗(yàn)要求。首先加入15L清水進(jìn)行第1次洗滌，洗滌液收集后再加入15L清水進(jìn)行第2次洗滌、第3次洗滌，洗滌液循環(huán)使用，直至達(dá)到試驗(yàn)要求。一級(jí)洗滌結(jié)束后再進(jìn)行二級(jí)洗滌試驗(yàn)，程序與一級(jí)洗滌一樣。每一級(jí)洗滌時(shí)間在20min左右，把45L水洗完。從第1組試驗(yàn)的Mn2+含量達(dá)到要求后，再在每一組試驗(yàn)之后用15L自來(lái)水洗滌，再洗滌3次使Mn2+含量又可達(dá)到試驗(yàn)要求，這樣保證試驗(yàn)過(guò)程中加入的水和出來(lái)的水達(dá)到水平衡，從而達(dá)到污水零排放的要求。其中，洗滌效率試驗(yàn)是本次試驗(yàn)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(xiàn)錳渣無(wú)害化處理。試驗(yàn)中主要需要控制的參數(shù)包括進(jìn)料時(shí)間、新加水量、洗滌時(shí)間和洗滌效率。

　　本次試驗(yàn)對(duì)每一組洗滌水(水溫35℃左右)和直接壓濾水進(jìn)行取樣分析，檢測(cè)最終物料的Mn2+、硫酸銨、全錳含量及水分等。試驗(yàn)流程見圖1，結(jié)果如圖2～3所示。由圖2～3可知，一級(jí)洗滌在經(jīng)過(guò)9次洗滌后Mn2+含量為29.13g/L，達(dá)到試驗(yàn)要求，二級(jí)洗滌在10次洗滌后Mn2+含量為29.25g/L，達(dá)到試驗(yàn)要求。

　　2.2 洗滌率試驗(yàn)

　　通過(guò)泵將浸出液從壓濾攪拌槽泵入實(shí)驗(yàn)機(jī)攪拌槽進(jìn)行過(guò)濾及洗滌流程試驗(yàn)。最后采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定濾液及洗滌液中二價(jià)錳含量。通過(guò)測(cè)定浸出液和經(jīng)過(guò)過(guò)濾洗滌之后的洗滌液中二價(jià)錳含量，計(jì)算新工藝條件下的洗滌率，與原有工藝條件下的洗滌率進(jìn)行對(duì)比，以此判定新工藝流程的洗滌質(zhì)量。

　　原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(yàn)通過(guò)對(duì)同樣數(shù)量的浸出液進(jìn)行處理，以處理后的濾餅密度作為共同目標(biāo)，通過(guò)測(cè)定新工藝的用電量和功耗，進(jìn)而對(duì)新舊兩種工藝的處理能力進(jìn)行對(duì)比。

　　本次試驗(yàn)對(duì)過(guò)濾的礦樣進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)每一組洗滌水和直接壓濾水進(jìn)行取樣分析，試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是將濾餅過(guò)濾至統(tǒng)一的密度，在達(dá)到同一標(biāo)準(zhǔn)的情況下，檢測(cè)設(shè)備在各個(gè)過(guò)程中需要的參數(shù)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(duì)比，進(jìn)而得到兩個(gè)工藝流程的工藝參數(shù)差別。其次，對(duì)兩個(gè)流程的處理效率進(jìn)行對(duì)比，測(cè)定壓濾液和尾渣中二價(jià)錳含量，通過(guò)對(duì)比壓濾液和尾渣中二價(jià)錳含量，計(jì)算洗滌率。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)工藝參數(shù)見表2。

　　由表2可以看出，新工藝洗滌效果比較穩(wěn)定，平均洗滌率高達(dá)94.44%。根據(jù)圖表數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過(guò)洗滌后，濾液中Mn2+含量為25.12～29.12g/L，本次試驗(yàn)已完成既定目標(biāo)要求。

　　通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析，得出以下結(jié)論：

　　1)對(duì)過(guò)濾洗滌參數(shù)及最終二價(jià)錳含量分析發(fā)現(xiàn)，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，洗滌率能達(dá)到符合要求的高指標(biāo)，精簡(jiǎn)了工藝流程，降低了能耗。

　　2)試驗(yàn)洗滌率平均值為94.22%(按洗滌水量為0.7～0.85倍濾餅質(zhì)量)。在工業(yè)生產(chǎn)中，洗滌率可以保證在90%以上。

　　3)經(jīng)過(guò)洗滌后的溶液游離錳含量達(dá)到25g/L以上，可滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求。

　　4)新工藝充分利用了物料性質(zhì)，新設(shè)備采用了全自動(dòng)控制系統(tǒng)，并應(yīng)用了新介質(zhì)和特殊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的濾板，在內(nèi)部注入了高壓空氣，使其兼?zhèn)涓咝?、?jié)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)，又提高了脫水率指標(biāo)。新工藝流程最終錳渣含水在16%左右，比原工藝降低了6個(gè)百分點(diǎn)，可大大降低尾渣下一步對(duì)外運(yùn)輸成本。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　采用新工藝及相關(guān)設(shè)施，在原有生產(chǎn)條件下，將壓濾、洗滌流程一體化集成，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(shè)備臺(tái)數(shù)更少。經(jīng)過(guò)對(duì)比，新工藝不但工藝環(huán)節(jié)少、自動(dòng)化水平高，平均洗滌率和脫水率比原工藝大幅度提升。此外，在設(shè)備成本增加不多的情況下，壓濾洗滌一體化工藝能降低廢渣錳含量，將之前無(wú)法排放和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)生良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。(來(lái)源：蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都長(zhǎng)杰科技有限公司)