王小江，吳封，張滿園，汪超，游本銀

（1.攀鋼集團(tuán)釩鈦資源股份有限公司， 四川攀枝花 617023； 2.攀鋼集團(tuán)釩鈦資源股份有限公司攀枝花釩制品廠， 四川攀枝花 617023）

釩是具有戰(zhàn)略意義的稀有金屬，在國(guó)民生產(chǎn)中發(fā)揮著非常重要的作用［1］。攀鋼攀枝花釩制品廠采用釩渣氧化鈉化焙燒—水浸—酸性銨鹽沉釩—還原（或煅燒）工藝生產(chǎn)氧化釩產(chǎn)品。水浸是焙燒熟料與水充分混合后進(jìn)行固液分離，并用水對(duì)濾餅洗滌，將焙燒熟料中的水溶性釩（簡(jiǎn)稱SV）轉(zhuǎn)移至水溶液中，獲得含釩浸出液［2-3］。因帶式過濾機(jī)具有高效連續(xù)操作、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行費(fèi)用低、勞動(dòng)強(qiáng)度低、粉塵少、占地少等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于需對(duì)料漿固液分離并對(duì)其濾餅多次洗滌的領(lǐng)域［4］。近年來，攀枝花釩制品廠引進(jìn)4臺(tái)DU42m2/2620型橡膠帶式真空過濾機(jī)用于焙燒熟料的水浸提釩。

因降生產(chǎn)成本所需，現(xiàn)含釩浸出液釩濃度30～32g/L已不能滿足要求，故亟需提高含釩浸出液的釩濃度。在焙燒熟料、殘?jiān)目偭亢蚐V含量均保持穩(wěn)定的情況下，要提高釩濃度，只有減少水浸的水量。但水量減少，會(huì)造成殘?jiān)黃V含量偏高。筆者介紹了DU40m2/2620型橡膠帶式真空過濾機(jī)進(jìn)行水浸提釩，既要獲得高濃度釩液（釩濃度≥40g/L）又要確保殘?jiān)黃V含量穩(wěn)定受控（SV≤0.25%），存在的問題和相應(yīng)的對(duì)策。

1 工作原理

帶式真空過濾機(jī)的環(huán)形橡膠帶由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)拖動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，濾布鋪敷在橡膠帶上，在真空條件下與橡膠帶同步運(yùn)行。橡膠帶與真空室滑動(dòng)接觸（橡膠帶與真空室間有環(huán)形摩擦帶并通過水密封和潤(rùn)滑），當(dāng)真空室接通真空系統(tǒng)后，在橡膠帶上形成真空抽濾區(qū)；熟料料漿由布料器均勻分布在濾布上，在重力和真空的作用下，濾液穿過濾布經(jīng)橡膠帶上的橫溝槽匯總并由橡膠帶中間的小孔進(jìn)入真空室，固體顆粒被濾布截留而形成濾餅；進(jìn)入真空室的濾液經(jīng)真空受液罐的汽水分離后進(jìn)入濾液罐。隨橡膠帶移動(dòng)，濾餅依次進(jìn)入濾餅洗滌區(qū)和吸干區(qū)；最后濾布與橡膠帶分開，在卸濾餅棍處將濾餅卸掉；卸除濾餅的濾布經(jīng)清洗后獲得再生［5,6］。

2 現(xiàn)狀及存在的主要問題

焙燒熟料與濾液在濕球磨內(nèi)研磨后形成料漿，砂泵輸送料漿至過濾機(jī)進(jìn)料端的高位緩沖罐（簡(jiǎn)稱高位罐），再經(jīng)高位罐排入布料器，然后被分布在濾布上進(jìn)行固液分離，再對(duì)濾布上的濾餅洗滌回收其SV。過濾機(jī)產(chǎn)生的濾液送至凈化工序除雜后成為沉釩原液，帶式過濾機(jī)水浸提釩示意圖見圖1。

圖1 帶式過濾機(jī)過濾和洗滌流程

該產(chǎn)線共有4座焙燒爐，1臺(tái)帶式過濾機(jī)運(yùn)行著2座焙燒爐的焙燒熟料產(chǎn)生的料漿。2臺(tái)過濾機(jī)產(chǎn)生的殘?jiān)s50%渣量返回焙燒系統(tǒng)作為返渣使用；剩余殘?jiān)俳?jīng)濕球磨打漿后，用砂泵輸送至第3臺(tái)過濾機(jī)進(jìn)行第二次浸出后，所得殘?jiān)黃V含量約0.22%。第二次浸出所得的部分液體返回至第一次浸出的過濾機(jī)進(jìn)行濾餅洗滌；洗布水和摩擦帶密封水全返回洗滌第二次浸出的過濾機(jī)前段濾餅；新水洗滌第二次浸出的過濾機(jī)后段濾餅。按24小時(shí)計(jì)，1臺(tái)過濾機(jī)進(jìn)行浸出的部分生產(chǎn)工藝參數(shù)（均值）見表1。

表1 部分生產(chǎn)工藝參數(shù)

3臺(tái)過濾機(jī)同時(shí)運(yùn)行，在確保正常運(yùn)行用水量和二次殘?jiān)黃V受控的情況下，含釩浸出液釩濃度為30～32g/L。3臺(tái)過濾機(jī)總的水平衡見表2（按24小時(shí)計(jì)）。3臺(tái)過濾機(jī)同時(shí)運(yùn)行既增加了職工勞動(dòng)強(qiáng)度又增加了生產(chǎn)運(yùn)行成本。物料經(jīng)多次打漿、過濾，造成濾液中的泥漿量增多，易在濾液罐內(nèi)結(jié)垢，結(jié)垢物脫落后會(huì)堵塞泵的進(jìn)液口和葉輪致生產(chǎn)異常。

表2 浸濾系統(tǒng)水平衡

3 解決措施

3.1 制備高濃度釩液措施

在焙燒熟料、殘?jiān)目偭亢蚐V含量均保持穩(wěn)定的情況下，提高浸出釩液的釩濃度，只有減少浸出釩液體積。而在殘?jiān)亢驼婵毡门趴账恳欢ǖ那闆r下，只有減少浸濾系統(tǒng)投入的水量來達(dá)到目的。摩擦帶密封水量和其它水量是浸濾系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行基本量，已無法再減少，故需通過降低帶式過濾機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)和減少淋洗水、洗布水的新水量來制備高濃度釩液。

3.1.1 高位罐改進(jìn)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，4座焙燒爐的物料由1臺(tái)過濾機(jī)進(jìn)行過濾，會(huì)有大量液體從料漿抽干段裙邊處翻液，造成生產(chǎn)異常；料漿抽干段長(zhǎng)，濾餅洗滌段短而影響洗滌效果，造成殘?jiān)黃V超標(biāo)?，F(xiàn)對(duì)高位進(jìn)行罐改進(jìn)以解決該問題。

在高位罐內(nèi)中心增設(shè)DN500管道為布料筒，布料筒的下端與高位罐筒體下端垂直距離差約100mm，布料筒的上端高出高位罐筒體上端約300mm。距高位罐筒體上端約150mm處新開Φ100mm的孔并連接DN100管道作為溢流管至2#濾液罐；距高位罐筒體上端約250mm處開孔連接管道至濕球磨。

圖2 高位罐改進(jìn)后

改進(jìn)后，4座焙燒爐的熟料料漿和過濾機(jī)系統(tǒng)的底流均由泵輸送至布料筒內(nèi)，經(jīng)布料筒導(dǎo)流作用和物料比重不同，固體物料快速沉降在高位罐的底部、清夜上移至高位罐的頂部。調(diào)整高位罐底部出料閥開度，至過濾機(jī)的料漿的表觀固液比約1:1為宜，以既確保料漿固含量又保證料漿較好地流動(dòng)性。因至過濾機(jī)的料漿固含量高，液體被快速抽走，避免了該段裙邊翻液，同時(shí)可相應(yīng)縮短料漿抽干段的長(zhǎng)度。調(diào)整至濕球磨的閥門，返回濕球磨的清夜?jié)M足其造漿要求即可；多余的清夜通過溢流管直接進(jìn)2#濾液罐后經(jīng)沉降溢流至1#濾液罐，成為凈化除雜的含釩原液。

3.1.2 濾布再生改進(jìn)

在長(zhǎng)2600mm、DN32管道上沿管程的方向開1mm細(xì)縫，作為吹風(fēng)管。吹風(fēng)管開縫側(cè)緊靠濾布的附渣面的背面，吹風(fēng)管與濾布間距約2mm為宜。吹風(fēng)管安裝在卸料刮刀和洗布水管之間。壓縮空氣經(jīng)吹風(fēng)管吹出后將附著在濾布上的殘?jiān)德洌蜑V餅一起被帶走。該改進(jìn)有利于濾布的再生，減輕后步水洗濾布的壓力，從而既減少洗布水用量又降低濾液底流。

3.1.3 濾液作洗布水

第三段和第四段洗滌產(chǎn)生的濾液、摩擦帶密封水以及洗完濾布后的水均引進(jìn)4#濾液罐，3#濾液罐與4#濾液罐在罐體中上部用傾斜管道連通，其目的是濾液經(jīng)4#濾液罐沉降、溢流至3#濾液罐作為洗布水原水。洗布水泵的進(jìn)口提高至3#濾液罐罐體中部，3#濾液罐最低處開排污口，定期排底流以保證洗布水原水的質(zhì)量。3#濾液罐上清液經(jīng)洗布水泵打至洗布水管，經(jīng)噴嘴噴射而出清洗濾布表面附著物，從而濾布得到再生。3#濾液罐多余的液體經(jīng)溢流管排至2#濾液罐。進(jìn)3#濾液罐的液體，除摩擦帶密封水外，均為浸濾系統(tǒng)內(nèi)部過程液體，減少了洗布水的新水量

采用對(duì)高位罐、濾布再生的改進(jìn)和濾液作洗布水的措施后，節(jié)約洗布水、摩擦帶與各泵密封水等新水量總和約350m3。

3.2 降低殘?jiān)黃V措施

1臺(tái)過濾機(jī)過濾4座焙燒爐的物料，濾餅洗滌的行程縮短，故需要對(duì)濾餅洗滌進(jìn)行改進(jìn)以加強(qiáng)其洗滌效果而確保殘?jiān)黃V含量穩(wěn)定受控。

3.2.1 料漿段改進(jìn)

料漿在濾布表面形成濾餅至濾餅脫離濾布整個(gè)行程分為料漿段、濾餅洗滌段、濾餅抽干段。料漿段與濾餅洗滌段之間加擋水布，擋水布固定在過濾機(jī)上不能隨濾布行進(jìn)。擋水布上添加殘?jiān)詨簩?shí)擋水布，阻斷料漿段的液體流入濾餅洗滌段，其目的是避免高濃度釩液混入濾餅洗滌段的洗滌水中以降低洗滌效果。料漿段行程固定后，調(diào)整高位罐底部出料閥開度，以避免料漿段翻液。經(jīng)標(biāo)定料漿段以約5m為宜。

3.2.2 濾餅洗滌改進(jìn)

在長(zhǎng)2600mm、DN32管道上開Φ3mm的圓孔，孔與孔間距為25mm，作為淋洗水管。單根淋洗水管水量以通過淋洗水管的圓孔灑落在濾餅上形成的水環(huán)相互連接為最小水量，以保證濾餅被全洗滌；濾餅上水膜覆蓋距離不大于300mm為最大水量，相鄰淋洗水管之間的濾餅必須有抽干段（濾餅表面無積液），其目的是濾餅在經(jīng)過全浸泡后通過抽濾盡可能降低濾餅的水分以提升洗滌效果。經(jīng)標(biāo)定單根水量約1.8m3/h為宜。

釩濃度按44g/L進(jìn)行測(cè)算，根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可得，浸出釩液的體積V：

V=（熟料重量×釩含量-殘?jiān)亓俊菱C含量）/釩液濃度=（520×4.30%-230×1.06%）/（44÷1000）=452.77m3。

按1臺(tái)過濾機(jī)運(yùn)行4座焙燒爐的物料、釩濃度44g/L進(jìn)行測(cè)算浸濾系統(tǒng)水平衡見表3。

表3 改進(jìn)后浸濾系統(tǒng)水平衡

由表3的淋洗水總量測(cè)算淋洗水管根數(shù)n=淋洗水總量/單根水量=492/（1.8×24）=11.39≈11根。

相鄰淋洗水管間距按0.8m計(jì)，則濾餅洗滌段長(zhǎng)度約為8.8m。

3.2.3 延長(zhǎng)真空抽濾區(qū)

真空抽濾區(qū)越長(zhǎng)越有利于降低濾餅的水分含量從而降低殘?jiān)黃V含量。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，真空滑臺(tái)向進(jìn)料端延伸1m、向卸料端延伸1.5m。真空抽濾區(qū)長(zhǎng)度由18m延伸至20.5m，增大了抽濾面積。

3.3 降低濾液罐結(jié)垢措施

所有的濾液罐底部改為傾角不小于45°的錐體，泥漿及時(shí)排至收集坑后再用泵輸送至高位罐，故泥漿不長(zhǎng)時(shí)間聚集在錐體內(nèi)表面從而避免了結(jié)垢。

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后的帶式過濾機(jī)水浸提釩示意圖見圖3。1臺(tái)過濾機(jī)過濾4座焙燒爐的爐料，過濾機(jī)料漿段約5m、濾餅洗滌段約8.8m、濾餅抽干段約6.7m，投入新水總量由701m3降至552m3，淋洗水量由293m3提高至492m3，濾餅洗滌由3次新水洗滌提高至11次新水洗滌。既減少了2臺(tái)過濾機(jī)運(yùn)行，又減少了新水投入量149m3，還強(qiáng)化了濾餅洗滌，連續(xù)跟蹤1周的濾餅洗滌效果見表4、標(biāo)定的主要數(shù)據(jù)見表5。

圖3 帶式過濾機(jī)過濾和洗滌流程

表4 濾餅洗滌結(jié)果

表5 標(biāo)定的主要數(shù)據(jù)

濾餅SV含量隨洗滌次數(shù)的增加而降低，第11次洗滌后濾餅SV含量平均0.19%，再經(jīng)濾餅抽干段后殘?jiān)黃V含量平均0.17%；浸出釩液的釩濃度平均44.43g/L，該結(jié)果達(dá)到了殘?jiān)黃V≤0.25%、浸出釩液釩濃度≥40g/L的指標(biāo)，長(zhǎng)期跟蹤發(fā)現(xiàn)濾液罐內(nèi)壁無結(jié)垢現(xiàn)象。

5 結(jié)論

（1）通過采取對(duì)高位罐結(jié)構(gòu)、濾布再生、料漿段、濾餅洗滌、濾液罐結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和濾液作洗布水、延長(zhǎng)真空抽濾區(qū)等措施，實(shí)現(xiàn)了1臺(tái)過濾機(jī)過濾4座焙燒爐的物料，再經(jīng)強(qiáng)化洗滌后，殘?jiān)黃V含量平均0.17%、浸出釩液的釩濃度平均44.43g/L，解決了制備高濃度釩液會(huì)致殘?jiān)黃V不受控的難題。

（2）通過1臺(tái)過濾機(jī)過濾4座焙燒爐的物料，濾布再生、濾液罐結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，濾液中泥漿含量減少和避免泥漿長(zhǎng)時(shí)間聚集在罐體內(nèi)表面，解決了濾液罐內(nèi)壁易結(jié)垢的問題。