陶瓷膜過濾器在紅土礦冶煉中的應用

錢均新

（江蘇省宜興非金屬化工機械廠有限公司，江蘇 宜興 214221）

紅土礦冶煉過程中需對礦漿進行濃縮，濃密機溢流水精密過濾，濾后水可作為冶煉廠生產用水，濾渣排至礦漿儲槽。對于缺水地區，將符合要求的濾后水返回生產循環使用具有重要意義。紅土礦礦漿中需添加高分子有機絮凝劑PAM，而PAM對過濾有明顯的不利影響，PAM的種類和加入量會直接影響過濾效果，嚴重時會導致過濾不能正常進行，且無法反洗和酸洗［1-7］。江蘇宜興非金屬化工機械有限公司生產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，使液固分離順利進行。

1 陶瓷膜過濾器簡介

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穩定性，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、高壓和強腐蝕工況下使用。整個精密過濾裝置由陶瓷微濾膜過濾元件、罐體、控制閥、自動控制及氣動控制系統等組成。技術參數為：過濾面積220m2，過濾元件168根，過濾壓力0．3～0．6 MPa，設備容積40m3，設備自重（不包括配套設備）25t，設備外形尺寸φ3 590mm×7 800mm，裝機功率55kW，空氣壓縮機風壓0．5～1．0MPa，風量5．0m3／min，要求給礦濃度≤20%，生產能力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，用料漿泵將物料送入陶瓷膜過濾器，通過陶瓷濾管進行固液分離，液體經過濾部件進入陶瓷膜管內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，同時過濾管內外的壓差逐漸增大。過濾一段時間后，隨濾管上濾餅層越來越厚，過濾管內外壓差也越來越大。當壓差達到設定值時，陶瓷膜過濾器自動進入反沖程序，系統通過調整進液閥、出液閥、反沖閥、回流閥等工作狀態，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，陶瓷膜過濾器自動進入到下一個過濾周期，往復循環。當陶瓷膜過濾器錐形底部的濾渣達到一定量時，陶瓷膜過濾器自動打開進氣閥、排渣閥排出濾渣，然后重新進入下一個循環周期。

3 過濾試驗

紅土礦礦漿含固量9．31%，礦漿黏度15mPa·s，礦漿pH＝7．31。用PAC調節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ζ電位的影響

表2 礦漿中顆粒粒度及粒徑分布 μm

對不加PAM、加PAM、同時加PAM和PAC3種礦漿進行過濾試驗，并測定礦漿中顆粒的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 試驗方法

1）靜態沉降試驗。根據礦漿特性，在多種絮凝劑中優選2～3種絮凝劑，并進行不同投加量對比試驗，選擇出不同藥劑的最優投加量進行下一步過濾試驗。

2）用初選的2～3種絮凝劑通過陶瓷膜過濾試驗和投加PAC過濾試驗再進一步驗證選出的絮凝劑的效果。

3）對投加絮凝劑量和投加PAC量進行靜態浴沉降試驗和陶瓷膜過濾試驗，綜合比較，優選1～2種絮凝劑。

4）用優選的1～2種絮凝劑進行較長時間試驗，確定藥劑的穩定性，并進行較惡劣情況下的試驗，最后選出1種絮凝劑。

5）進行常溫過濾（溫度為20～35℃），且過濾時不進行循環試驗（濾后液外排且連續補充礦漿），由此得出的過濾數據比較安全可靠。

3．2 試驗結果

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。在反沖洗時間15s、過濾壓力0．3MPa、過濾時間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。可以看出：陶瓷膜過濾系統的過濾通量比較穩定，在安全的波動范圍內，且過濾能夠在0．3MPa左右的較低壓力下穩定運行。礦漿中添加PAM及PAC后，膜孔徑為0．8μm的陶瓷膜對礦漿中懸浮物的截留效果十分理想，濾后液十分清澈。

4 工業化運行試驗

在前期試驗基礎上，對4臺HTQ-220陶瓷膜過濾器進行現場試驗，流程中均按試驗確定的參數加藥，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。現場運行結果表明，固液分離效果非常理想，各項指標均可達到要求。

5 結論

針對紅土礦冶煉工藝開發的陶瓷膜過濾器克服了化學法、有機膜過濾裝置、壓濾機等設備的缺點，設備性能穩定，礦漿過濾效果好，且運行成本、投資規模都較低。該過濾裝置的成功應用，解決了大型礦山冶煉生產用水循環回用難題，實現了環保治理與可持續發展同步進行。

在運行過程中應注意：控制加藥比例，即控制濃密池及循環罐中PAM及PAC在礦漿中的含量；現場給料泵采用的是變頻泵，且一臺泵同時供二臺陶瓷膜過濾器，運行時需及時調節進液閥門的開度，確保過濾器的過濾壓力均衡；由于排渣時過濾器中有比較大的壓力，需定期對排渣進氣閥進行保養，保證閥門開關靈活，確保系統安全。

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