一种新型清洗剂在姑山矿陶瓷过滤机联合清洗中的应用

范亮亮 曹 军 梁朝杰

（安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司）

陶瓷过滤机作为一种新型精矿脱水设备，近年来得到了广泛应用，与同类产品相比，其具有环保、节能和高效等特点［1］。陶瓷过滤机采用微孔陶瓷作为过滤介质，利用微孔陶瓷过滤板所具有的独特通水不透气特性，通过真空泵抽取陶瓷过滤板内腔的真空，产生与外部的压差，使料槽内悬浮的物料在负压的作用下吸附在陶瓷过滤板上，固体物料因不能通过微孔陶瓷过滤板被截留在陶瓷板面，液体因真空压差的作用及陶瓷过滤板的亲水性则顺利进入气液分离装置，从而实现固液分离［2-6］。

随着陶瓷过滤机的生产使用，陶瓷板毛细孔会发生一定程度的堵塞，致使陶瓷过滤机过滤效率下降，为保证过滤效率，开机运行8～10 h 后需停机进行联合清洗，每次清洗时长约1.5 h［7-12］。联合清洗包含简单物理清洗、深度物理清洗和化学清洗。简单物理清洗是通过一定压力的反冲洗水由内向外对陶瓷板毛细孔进行简单冲洗，使毛细孔附着物脱离。深度物理清洗是利用超声波的空气气化作用形成微泡对陶瓷板表面进行冲击，达到进一步使堵塞物脱离的目的。化学清洗是利用联合清洗酸液与堵塞物的化学反应，溶解或软化堵塞物，使堵塞物粒径变小，结合物理清洗会达到更好的清洗效果［13-16］。

目前，陶瓷过滤机化学清洗绝大部分采用硝酸溶液作为清洗液，其使用过程中普遍存在如下问题。

（1）硝酸作为一种强氧化剂，具有强腐蚀性，对设备、管道及厂房腐蚀较为严重。

（2）硝酸存储、使用要求高，需要专门的安全环保设施以防止硝酸泄漏引发安全事故。

（3）硝酸存放过程中，尤其是温度较高的季节，硝酸会分解释放出大量有毒NO2气体，对人员健康有一定的伤害。

（4）酸洗液的残留对环境也有一定的危害，如需达标外排，需使用生石灰等碱性物质进行中和，附加劳动量大。

为此，马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司通过寻找与原硝酸清洗液具备相同或相近效果的新型清洗剂，替代清洗剂硝酸溶液，以实现本质安全。

1 研究背景

1.1 当前现状

目前，姑山矿业公司白象山精矿过滤厂房采用4台TT100陶瓷过滤机进行过滤，3开1备，备用设备停车期间进行联合清洗，4台陶瓷过滤机日均清洗次数7次以上，年均消耗浓度49%～51%的硝酸溶液160 t左右。

1.2 存在问题

由于联合清洗后，管道内不可避免的存在酸液残留，铁质真空管路及陶瓷过滤机橡胶密封件等备品备件腐蚀严重，平均使用寿命3～4个月，严重影响陶瓷过滤机的正常使用。同时，残留酸液随陶瓷过滤机外排水进入选厂生产循环水系统，致使循环水pH 值降低，严重影响选厂大循环水管的使用周期。为此，寻找使用新型环保清洗剂迫在眉睫。

2 研究实践

2.1 清洗剂的配制

为解决上述问题，姑山矿业有限公司和睦山铁矿（龙山选矿厂）与无锡怡禾格瑞环保设备有限公司进行合作，使用代号THR3 的新型清洗剂对陶瓷过滤机联合清洗用酸进行替代应用研究。新型清洗剂THR3 主要组分为固体有机酸、固体无机酸式盐、水质硬度调整剂、pH值调整剂、表面活化剂、活性酶。

生产现场在4#陶瓷过滤机二平台配置新型清洗剂储存总桶（2 m3），通过人工作业的方式实行新型清洗剂粉末和溶解用水的添加，经闸阀控制在输送泵的作用下使溶液内部循环，实现清洗剂的溶解、配制，最终形成浓度为7%的备用酸液。备用酸液经输送泵泵送至3#、4#陶瓷过滤机新储酸桶内（0.5 m3），由原联合清洗计量泵泵送至陶瓷过滤机供酸管道，供陶瓷过滤机联合清洗时使用。

2.2 工业试验

2.2.1 清洗效果

试验采用白象山精矿过滤厂房3#、4#陶瓷过滤机作为新型清洗剂试验机，与正常硝酸联合清洗的1#、2#陶瓷过滤机进行对比试验，通过相同清洗条件下滤饼厚度和滤饼含水量等技术参数差距，进行THR3 新型清洗剂与常规硝酸清洗的对比，试验时长3个月。

联合清洗过程中，新型清洗剂与硝酸清洗条件及清洗方法相同，即陶瓷过滤机运行10 h 后进行联合清洗，有效清洗时长为1 h。通过计量泵将酸液泵送至反冲压力为0.04～0.15 MPa 的反冲水中，辅以超声波振动，实现陶瓷板毛细孔的清洁和疏通。正常生产过程中，于陶瓷过滤机预设取样点进行取样，对陶瓷过滤机真空度、滤饼厚度及滤饼含水量进行统计，统计结果见表1。

由表1 可知，在清洗条件相同的前提下，1#、2#陶瓷过滤机与3#、4#陶瓷过滤机滤饼厚度基本一致，均随着过滤时间的增加而减小，滤饼含水量相差不大，平均稳定在8.5%左右，符合公司要求的精矿产品含水量≤9.0%的指标要求；因此，从陶瓷过滤机台时处理量和产品质量上而言，新型清洗剂和硝酸溶液清洗效果相当。

2.2.2 外排水

试验期间分别对4 台陶瓷过滤机外排水pH 值进行试纸检测，检测结果见表2。

由表2可知，使用新型清洁剂清洗的3#、4#陶瓷过滤机外排水pH 值较使用硝酸溶液清洗的1#、2#陶瓷过滤机外排水pH 值变大，酸性变弱，其腐蚀性较小，基本达到了无需中和直接排放的要求。

3 成本分析

根据试验反馈，陶瓷过滤机有效清洗时间约1 h，单次消耗浓度7%的清洗剂60～70 L，按现有的每10 h 需停车联合清洗1 次，每日4 台陶瓷过滤机至少需清洗7次，月消耗清洗剂955 kg，费用42 975元。

使用硝酸进行清洗时，4 台陶瓷过滤机月消耗硝酸约15 t，按当前硝酸市价980 元/t（含税）计算，月费用约1.5 万元。因此，采用新型清洗剂费用约为常规硝酸费用的2.8倍左右。

4 结语

（1）THR3 新型清洗剂是一种环保矿用清洗剂，相比硝酸清洗剂，具有绿色环保的优点，同时存储、使用及运输过程安全、方便，对设备零部件腐蚀性小，可改善现场作业环境，确保生产安全。

（2）新型清洗剂的应用研究表明，THR3 能够完全替代硝酸清洗剂，且清洗后外排水酸碱性趋于中性，无需使用生石灰等碱性物质中和即可外排。

（3）采用新型清洗剂与采用硝酸清洗相比，滤饼厚度基本一致，均随过滤时间的增加而减小，滤饼含水率＜9.0%。

（4）经计算，由于技术保护等原因，THR3 新型清洗剂使用费用偏高，约为原硝酸费用的2.8倍左右。