磷礦漿濾液替代循環水應用于真空泵冷卻密封水的可行性

2025-06-25 00:00:00文福祥吳桂植

現代鹽化工 2025年2期

貴州甕福化工公司的磷精礦裝置，主要作用是對甕福磷礦選廠輸送來的磷礦漿進行過濾脫水，脫水后的磷精礦向外發運。過濾產生濾液 200m³/h ，濾液經回水池輸送回選廠再利用，或者輸送到污水處理站處理達標后排放。過濾工藝主要是通過水環式真空泵抽吸磷礦漿的水，水環式真空泵運行需要循環水作為冷卻密封水。本文旨在論證礦漿濾液替代循環水作為水環式真空泵冷卻密封水的可行性。

1陶瓷過濾機工作原理

磷礦漿的脫水過濾是采用安徽銅冠陶瓷過濾機。陶瓷過濾機主要原理是利用真空泵抽取 -0.089～ -0.070MPa 的真空，礦槳中的水在真空作用下，穿過過濾板毛細孔被抽到真空桶，然后排放到回水池，磷精礦被阻隔在濾板表面成為濾餅被刮刀刮走（圖1）[1]。

2水環式真空泵工作原理

利用泵殼和葉輪間不同心的安裝結構，在葉輪旋轉時，構成與葉輪成偏心的水環，充滿在葉間的容積，在固定的吸氣口和排氣口的相應配合下，完成吸氣、壓縮和排氣作用（圖2）[2]

3 真空泵能耗

3.1耗水

一般情況下，真空泵冷卻密封水主要是循環水。真空泵在運行過程中，吸氣口呈負壓狀態，冷卻密封水在泵體發生氣化而蒸發[3]。另外，水環在泵體內高速旋轉，摩擦產生熱量，水溫升高蒸發，排氣口噴出的“白汽\"較多。高溫水需要增加涼水塔冷卻。循環水通過涼水塔，也有大量的水蒸發。因此，一臺型號為2BE1353-OBV3，功率為 160kW 的真空泵每小時需補充工藝水 0.1m³ ，甕福化工公司磷精礦裝置現有真空泵10臺，需補水 1m³/h 。

3.2耗電

裝置真空系統水循環量為 250m³/h ，需要配置一臺冷水泵、一臺熱水泵、一臺涼水塔風機，合計功率 160kW 。

4礦漿濾液廢水處理成本

磷礦漿濾液含有少量磷、氟不能直接排放[4]只有輸送回選廠再利用，輸送里程 47km ，輸送成本4元 χ_m^′ ；或者輸送到本公司污水處理站，輸送和處理成本4元 m³

5冷卻密封水對真空泵的影響

5.1 高溫結垢

當真空泵內腔產生水垢時，會導致泵腔體變小、堵塞水流通道。產生水垢需同時滿足2個必要條件：（1）水質含有一定量的鈣鎂離子；（2）溫度高于40% ，此時就會開始結垢。并且鈣鎂離子含量越高、溫度越高，結垢速度越快。反之，溫度低于 40% 時，結垢速度就會很慢。

5.2 粘泥沉積

粘泥沉積在泵腔內，使泵腔容積變小、管道堵塞。產生粘泥的原因：冷卻密封水的濁度高，含固量高，流量小，流速慢，懸浮物容易沉積。

5.3 酸性腐蝕

冷卻密封水pH低于7，對設備、管道造成腐蝕pH 越低，腐蝕性越大。

6磷礦漿濾液水質分析

為了驗證礦漿濾液是否符合冷卻密封水要求，從回水池取礦漿濾液分析，得出結果（表1）。

7 可行性分析

7.1 結垢分析

從表1看出，礦漿濾液溫度隨季節變化保持在10～25% 。冷卻密封水從真空泵排出，溫度上升 5^°C 左右，仍低于 40^°C ；總硬度 503mg/L ，低于參考值600mg/L 。因此結垢的可能性小。

7.2 腐蝕分析

從表1看出，礦漿濾液 ΔpH 在指標范圍，發生酸性腐蝕的可能性小。

7.3 粘泥沉積

從表1和上述分析得出，雖然礦漿濾液混入濃密系統水后有一定的濁度，但在向外輸送前，通過沉降處理，濁度下降，濁度為 8NTU ，低于上限值，含固量基測不出。正常情況下，流量為 25m³/h ，而且水在真空泵體內高速旋轉，因此粘泥沉積概率很小。

8替代試驗

8.1試驗設備選擇

甕福化工公司磷精礦裝置有真空泵10臺，其中第4期陶瓷過濾機有2臺真空泵，這2臺真空泵排水返程管較長，而且略傾斜向上，屬于自然回流，長時間運行，回流管容易被礦漿堵塞，泵體和排水溫度高達 40% 以上，排氣口噴出大量“白汽”，真空度長期低于 0.07MPa 。決定把第4期的2臺真空泵做礦漿濾液替代循環水實施試驗。

8.2 替代實施

利用裝置現有濾液泵和管道，用DN15的管道聯通濾液管和原冷卻密封水管，增加閥門切換，拆除排水回流管，出水口直接排到地溝進入水系統（圖3）。