过滤设备在硫酸镍生产中的应用比较

阮建军 朱爱云

(金川镍钴研究设计院， 甘肃 金昌 137100)

过滤设备在硫酸镍生产中的应用比较

阮建军 朱爱云

(金川镍钴研究设计院， 甘肃 金昌 137100)

在硫酸镍生产中，针对硫酸镍悬浮液物料特性，及各工序间设备连接的状况，对比和分析了卧式离心机与真空带式过滤机的不同性能，通过生产实践验证，确定了较适合于硫酸镍物料固液分离的设备——卧式离心机。

硫酸镍； 固液分离； 卧式活塞推料离心机； 真空水平带式过滤机； 变频器

金川集团年产5 000 t硫酸镍项目投产后，固液分离设备原采用3台SS- 1000三足式人工卸料离心机，但工作效率极低，工人劳动强度极高，产能只能达到2 000 t/a，针对存在的问题，重新进行了设备选型试验研究分析，并定型应用取得了良好成效。

1 硫酸镍固液分离设备的特点

(1)能够自动连续进料，连续出料，效率高，劳动强度低。

(2)能够适应较大的固液比变化(固液比25%～35%)以及浓度、粒度的变化，而不会造成分离效果的降低。同时，有良好的稳定性，设备过滤网孔应有良好的再生性能，连续固液分离过程中，过滤性能不会由于时间的推移而降低；或由于布料不均，造成设备的强烈振动等。

(3)不能对硫酸镍晶体颗粒造成严重损伤，以影响产品外观质量。

(4)固液分离脱水后物料含水量须不大于5%，以满足后序干燥设备的运行要求。

(5)产出滤渣量达到4～6 t，能够替代三台SS- 1000三足式人工卸料离心机的产能。

通过对硫酸镍悬浮液物料固液分离设备五项基本特性的分析，结合目前国内广泛应用的各种固液分离设备的特性，我们初步选择真空水平带式过滤机与卧式活塞推料离心机，分析其能否满足硫酸镍物料悬浮液的固液分离要求。

2 真空水平带式过滤机的特点

2.1 真空水平带式过滤机工作原理及特点

料浆通过布料器均匀布于滤布带上，头轮带动滤带以0.1～0.6 m/min的速度向前移动，料浆在真空吸附作用下快速过滤。进料、过滤、洗涤、脱渣、滤布清洗、出料均连续自动化；滤饼厚度、洗水量、真空度和循环速度，可根据物料脱水状况调整。

2.2 设备工业试验状况

PBF- 20型真空水平带式过滤机在生产系统中的试验状况见表1。

表1 PBF- 20型真空水平带式过滤机工业试验状况表

图1 真空水平带式过滤机工作原理图

2.3 设备的实验分析和适用性

真空水平带式过滤机过滤、洗涤、脱渣、滤布清洗再生、进出物料都实现了自动化连续运行，并且洗涤效果良好，晶体能够保持完整晶形，没有丝毫损伤。但存在细晶体板结在滤布网孔中，造成滤布再生不彻底，真空度很难提高，以致滤渣含水量超过8%；进入下一工序振动流化床干燥时，干燥温度需达到120 ℃，干燥困难，极易返潮结块。同时，通过振动流化床干燥出来的物料，晶体结团严重，晶体表面失去光泽，影响了晶体的外观质量，并且还存在过湿的晶浆阻塞振动流化床的孔板，极大降低振动流化床热效率，只能提升干燥温度，大幅增加了热能消耗，非常不经济，不适于生产。

3 卧式活塞推料离心机的特点

3.1 卧式活塞推料离心机工作原理和特点

主电机带动转鼓全速旋转，物料由进料管连续引入，均匀分布到转鼓内段滤网壁上，在离心力作用下，液相物穿过滤网和转鼓壁滤孔排出转鼓，经机壳排液管排出机外，固相物截留在转鼓内，形成环形滤饼层。推料盘与转鼓同速旋转的同时，在活塞推动下，连续轴向往复运动，推动滤饼层间歇不断地向转鼓外端移动排出转鼓，从前机壳底部排出机外。设备可在全速下连续不断完成进料、分离、洗涤和卸料，自动化程度和工作效率高。

图2 卧式活塞推料离心机工作原理图

3.2 设备工业试验状况及适用性

设备工业试验状况和适用性分析采用WH- 800型卧式活塞推料离心机在生产系统中进行试验，该机主要技术参数：转鼓直径φ800，筛网孔隙0.25～0.3 mm，转鼓转速650 r/min,推料次数0～25次/min，电机总功率22.5 kW。

根据该机特性，最适应的物料比重是1.3左右，固液比浓度40%，由于硫酸镍物料比重达1.89，固液比浓度在30%～45%变化，当料层厚40 mm时，推料盘推料困难，存在推不动物料的情况；通过调整布料厚度调节环，将料层厚度调到20 mm，解决了推料困难的问题。

经过试验运行，物料进料、脱水、洗涤、出料都达到了工艺要求，物料含水量≤3%，符合下一工序振动流化床干燥机要求；由于含水量较低，干燥温度仅90 ℃即可满足要求，大大降低了能耗，比真空水平带式过滤机的干燥温度降低了30 ℃，成品物料不存在返潮现象。

卧式活塞推料离心机转速较高，固液分离效率高，但出料在较强离心力作用下，硫酸镍结晶颗粒损伤严重，晶形破损，造成A级品(0.9～1.2 mm颗粒)仅占20%。而本设计工艺要求A级品(0.9～1.2 mm颗粒)须占到总颗粒的60%，B级品(0.7～0.9 mm颗粒)须占到总颗粒的30%，C级品(0.7 mm以下颗粒)须占到总颗粒的10%。

加接了变频器来调整转鼓速度，经多次试验后确定将原机650 r/min降至450 r/min,既能满足物料脱水要求又能保持晶体完整的转速，从而使结晶粒度A、B、C三种品级比例达到了工艺设计要求，满足了生产要求。

4 结束语

通过真空水平带式过滤机与卧式活塞推料离心机在硫酸镍物料的固液分离过程中的应用比较可知，灵活运用变频调速装置的卧式活塞推料离心机用于硫酸镍的生产，达到了较大效能，实现了固液分离工序用一台设备代替原来三台设备的目的，大大降低了工人劳动强度，有效减少了干燥的热能损耗和电耗，取得了良好的成效。

[1] 蒋德民，周梓荣，龚存宇，等. 卧式活塞离心机系统分析和改进[J]. 流体机械，2009．

[2] 孙波．卧式活塞离心机性能研究[J]．机电信息，2013．

[3] 曾评，王诀明. 移动式带式真空过滤机的研究[J]. 化工装备， 2009．

[4] 丁启圣，王唯一，等．新型实用过滤技术[M]．北京：冶金工业出版社，2011．

ComparisonofFiltersApplicationinNickelSulfateProduction

RUAN Jian-jun, ZHU Ai-yun

Aiming at the material characteristics of nickel sulfate suspension liquid and the connection conditions of every device in different processes in nickel sulfate production, this paper compares and analyzes the different performance between horizontal centrifuge and horizontal vacuum belt filter. By production practice test, it confirmed that the horizontal centrifuge is more suitable to the solid-liquid separation of nickel sulfate materials.

nickel sulfate; solid-liquid separation; horizontal piston pushing centrifuge; horizontal vacuum belt filter; frequency converter

2014-09-22

阮建军(1966—)，男，浙江台州人，大专，工程师，主要从事火法冶炼、锻轧、湿法冶金、粉末冶金设备技术管理工作。

TF815

B

1008-5122(2015)01-0024-03