烛式过滤机在硫酸锌净化系统过滤实验研究

石明忠，向勇华，龙党生

(湖南三立集团股份责任公司，湖南花垣 416400)

在湿法炼锌工艺流程中，采用锌粉置换法净化硫酸锌溶液。硫酸锌净化溶液的特点是含固量低，pH值5～5.4。净化工艺上要求快速及时分离溶液中的净化置换渣，避免其复溶进而影响净化效果。长期以来，锌冶炼厂家一直在为选取一种合适的液固分离设备而不断进行技术开发。目前国内硫酸锌净化溶液过滤设备普遍采用箱式压滤机，部分厂家采用管式过滤器。

在生产实践过程中发现，为了达到一定的过滤速率，箱式压滤机必须有足够的过滤面积，所需滤板相应增多，容渣室就较大。硫酸锌净化溶液由于锌粉加入量较少，溶液含固量在0.1～3 kg/m3，需要较长时间才能满榨排渣，锌粉加入量少的净化工段，甚至1～2 d才下一次渣。在此过程中，若净化采用连续净化操作，受滤饼厚薄的影响，滤速存在较大波动，对整个连续工艺带来不稳定。另外渣室内净化渣也因工况温度波动大，存渣时间长，造成部分杂质与空气中氧气接触时间长而复溶，影响了净化效果。箱式压滤机一般采用开放式集液方式，过滤高温溶液时，滤后液蒸发水汽弥漫车间，现场劳动环境差。

为了解决上述缺陷，探索新型过滤设备，配备在电解锌净化精细压滤工段，实现滤速均衡、避免杂质复溶、溶液闭路运行达到清洁生产等综合目的，具有重大意义。

1 实验研究

1.1 实验目的

本次实验采用烛式过滤实验机(过滤面积0.075 m2)进行实验，与现有生产线上的箱式压滤机的过滤参数作对照，考察其过滤性能及应用在电解锌净化过滤工段的实用性。

1.2 实验原理

烛式过滤机是一种新型低压反洗液体过滤设备，依据具有表面过滤性能的滤膜进行过滤，使液体中的固体颗粒和悬浮物全部截留在滤膜的表面，其过滤方式为正压，与目前固液分离原理一样。以圆筒状钢性笼支撑滤布，滤芯中有溶液导通孔，由供料泵将悬浮液压入滤前室，液流经过滤介质(滤布)，固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。特殊设计的滤布可截留粒径小于1 μm的粒子。随着过滤过程的进行，滤饼过滤开始，泥饼厚度逐渐增加，过滤阻力加大。过滤时间越长，分离效率越高，滤速也相应减小。滤饼达到一定厚度时，通入压缩空气吹干滤饼中的水分，反吹使附着在圆形过滤筒上的滤渣脱落，实现自动排渣，开始下一工作循环。

1.3 实验准备

1.小型烛式过滤试验机(过滤原理见图1)。

2.空压机。

3.二次净化溶液(成分见表1)。

4.滤布:针刺毡过滤布。

5.塑料桶:25 L。

6.烧杯:400 mL。

表1 二次净化溶液成分

图1 过滤原理

1.4 实验方法

取净化车间硫酸锌净化溶液20 L装入塑料桶中，加入净化渣，溶液温度为85℃，将小型烛式过滤试验机吸料管放入桶内溶液中，开启试验机上的隔膜泵，将净化溶液泵入烛式过滤机中，同时搅拌溶液防止沉渣。过滤完溶液后，停止进料，通入压缩空气进行挤压滤饼中的水分，用时5 min，然后停机取出滤芯，用压缩空气反吹脱渣，滤饼瞬间呈块状散落。过滤实验参数见表2。

表2 过滤实验参数

为了进一步考察滤布对过滤效果的影响，取一块针刺毡过滤布，在净化车间现场取90℃高温净化溶液，经针刺毡过滤布常压自然过滤，过滤速度快，与过滤自来水速度相近，滤液清澈透明，初滤液没有浑浊。

1.5 实验结果

从实验现象来看，过滤速度很快，滤液清澈透明无可见悬浮物，效果比较理想，实验结果见表3。

工业化作业周期对比按每小时处理80 m3的生产需要计算。生产中须配60 m2厢式压滤机四台，烛式过滤机规格为60 m2二台。其各环节作业时间见表4。

表3 过滤性能对比结果

表4 工业化作业周期对比结果

2 烛式过滤机和其他过滤设备性能比较

应用于净化过滤的设备主要有箱式压滤机和管道过滤器，后者与烛式过滤机相近，下面就烛式过滤机和箱式压滤机进行比较，其结果见表5。

表5 烛式过滤机和箱式压滤机过滤性能比较

3 结语

从实验结果来看，硫酸锌净化溶液的物料性质和工况很适合采用烛式过滤机来进行液固分离，具有快速高效、清洁生产、显著降低人工劳动强度，设备占地面积小，节约土建投资，设备结构简单、运行费用低、维护费用低，自动化程度高等优点。

［1］ 徐军.株冶锌冶炼I系统硫酸锌溶液净化生产实践［J］.湖南有色金属，2004，(1):8－10.