有色冶煉污酸處理脫水設備的選型研究

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，使排水水質達標，更要避免處理過程中產生大量的危廢，以減輕企業的負擔。傳統的“硫化+石膏化+中和鐵鹽處理”的污酸處理工藝應用極為廣泛，在保證石膏中重金屬含量達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的要求，也能降低石膏收集、儲存、運輸的難度。

1 石膏的產生及應用

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，隨著煙氣凈化會產生大量含重金屬及含砷的污酸，當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，然后硫化后液進入石膏反應槽內，同時投加電石渣等中和劑，將硫化后液的pH值調到1～2，然后將漿液過濾，濾渣即為石膏渣。反應方程式為：

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

污酸所產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到一般固廢標準要求，否則生產出來的石膏是工業固廢，必須按國家有關規定進行處理。

1.2 石膏的應用

我國對工業副產石膏的綜合處理和研究應用已經開展，工業副產石膏的應用蘊含著很大的市場，對于天然石膏匱乏的地區，工業副產石膏的大量產生為石膏使用企業帶來了商業機會。

污酸處理產生的石膏可用于制造石膏砌塊、膩子石膏、模具石膏、紙面石膏板以及水泥等建材產品。表1中是部分石膏使用行業對石膏的品質要求。

表1 部分石膏使用行業對石膏的品質要求

2 石膏脫水設備的選型

污酸處理產生的石膏渣顆粒細，粘性強，在壓濾、收集、運輸等過程中極易粘附在各種設備上，造成設備堵塞，影響生產過程的正常運行。石膏渣含水量的多少也影響著后續的處理費用及經濟價值。

國內有色冶煉行業石膏脫水設備主要有離心機和板框壓濾機，板框離心機應用較多，但所產石膏含水率較高，而離心機所產石膏的含水率較低，且石膏已成粉狀。

2.1 板框壓濾機

板框壓濾機由交替排列的濾板和濾框構成一組濾室。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。隨后打開壓濾機卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊板、框，開始下一工作循環。

其所產生的石膏成塊狀，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

離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒各組分的機械，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下產生的離心壓力，作用在過濾介質上，使液體通過過濾介質成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質表面，從而實現固液分離；離心沉降是利用懸浮液密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實現固液分離。

離心機優點很多，但已應用在有色冶煉企業的多為進口設備，國產化還有待發展，具有占地面積小、自動化程度高、脫水效果好、二次污染少、對污泥適應性強等優點。離心機由進料泵供料，間歇性生產，經過進料、甩干、刮料、卸料、清洗等步驟完成一個流程，整個工藝流程為自動控制，不需要人為操作。正常生產產出的石膏為粉狀，含水率在15%以內。

污酸石膏化所使用的中和劑對離心機的運行影響很大，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，所產石膏與其他中和劑相比純度更高，清洗濾網時間短，可提高離心機生產效率且降低能耗，且不會將多余水分帶入系統。電石渣漿液作為中和劑所產生的石膏粘附性更強，固體顆粒較細，離心分離比較困難，長期使用后粘附在離心機內壁難以自動沖洗下來。

后期維護需根據離心機滾筒篩網堵塞情況和刮刀磨損情況考慮更換，基本每兩至三月更換一套。隨著設備國產化進展，設備更換費用會進一步減少。

石膏的含水率越低，在運輸過程中就越不容易產生潑灑，但同時還應注意覆蓋以防止揚塵。根據相關市場調查，水泥生產企業等對石膏含水率要求一般在15%以下，會將收到的石膏進行一定的晾曬，待含水率降低至工藝要求后再投入配料進行使用。

3 結語

綜上所述，離心機作為有色冶煉污酸處理過程中產生的石膏渣脫水設備，具有傳統的板框壓濾機所不具備的優點，而且國產化進展很快，必將在有色污酸處理行業得到更為廣泛的應用。

參考文獻

[1]潘力,馬燕萍.離心機在石膏脫水中的應用.云南銅業集團公司、云南省有色金屬學會第七屆冶煉技術論文發布會,2015,8.