帶式過濾機在水浸提釩中存在的問題及對策

王小江，吳封，張滿園，汪超，游本銀

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

釩是具有戰略意義的稀有金屬，在國民生產中發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）工藝生產氧化釩產品。水浸是焙燒熟料與水充分混合后進行固液分離，并用水對濾餅洗滌，將焙燒熟料中的水溶性釩（簡稱SV）轉移至水溶液中，獲得含釩浸出液［2-3］。因帶式過濾機具有高效連續操作、自動化程度高、運行費用低、勞動強度低、粉塵少、占地少等優點，廣泛應用于需對料漿固液分離并對其濾餅多次洗滌的領域［4］。近年來，攀枝花釩制品廠引進4臺DU42m2/2620型橡膠帶式真空過濾機用于焙燒熟料的水浸提釩。

因降生產成本所需，現含釩浸出液釩濃度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、殘渣的總量和SV含量均保持穩定的情況下，要提高釩濃度，只有減少水浸的水量。但水量減少，會造成殘渣SV含量偏高。筆者介紹了DU40m2/2620型橡膠帶式真空過濾機進行水浸提釩，既要獲得高濃度釩液（釩濃度≥40g/L）又要確保殘渣SV含量穩定受控（SV≤0.25%），存在的問題和相應的對策。

1 工作原理

帶式真空過濾機的環形橡膠帶由電機經減速機拖動連續運行，濾布鋪敷在橡膠帶上，在真空條件下與橡膠帶同步運行。橡膠帶與真空室滑動接觸（橡膠帶與真空室間有環形摩擦帶并通過水密封和潤滑），當真空室接通真空系統后，在橡膠帶上形成真空抽濾區；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，濾液穿過濾布經橡膠帶上的橫溝槽匯總并由橡膠帶中間的小孔進入真空室，固體顆粒被濾布截留而形成濾餅；進入真空室的濾液經真空受液罐的汽水分離后進入濾液罐。隨橡膠帶移動，濾餅依次進入濾餅洗滌區和吸干區；最后濾布與橡膠帶分開，在卸濾餅棍處將濾餅卸掉；卸除濾餅的濾布經清洗后獲得再生［5,6］。

2 現狀及存在的主要問題

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

圖1 帶式過濾機過濾和洗滌流程

該產線共有4座焙燒爐，1臺帶式過濾機運行著2座焙燒爐的焙燒熟料產生的料漿。2臺過濾機產生的殘渣，約50%渣量返回焙燒系統作為返渣使用；剩余殘渣再經濕球磨打漿后，用砂泵輸送至第3臺過濾機進行第二次浸出后，所得殘渣SV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進行濾餅洗滌；洗布水和摩擦帶密封水全返回洗滌第二次浸出的過濾機前段濾餅；新水洗滌第二次浸出的過濾機后段濾餅。按24小時計，1臺過濾機進行浸出的部分生產工藝參數（均值）見表1。

表1 部分生產工藝參數

3臺過濾機同時運行，在確保正常運行用水量和二次殘渣SV受控的情況下，含釩浸出液釩濃度為30～32g/L。3臺過濾機總的水平衡見表2（按24小時計）。3臺過濾機同時運行既增加了職工勞動強度又增加了生產運行成本。物料經多次打漿、過濾，造成濾液中的泥漿量增多，易在濾液罐內結垢，結垢物脫落后會堵塞泵的進液口和葉輪致生產異常。

表2 浸濾系統水平衡

3 解決措施

3.1 制備高濃度釩液措施

在焙燒熟料、殘渣的總量和SV含量均保持穩定的情況下，提高浸出釩液的釩濃度，只有減少浸出釩液體積。而在殘渣含水量和真空泵排空水量一定的情況下，只有減少浸濾系統投入的水量來達到目的。摩擦帶密封水量和其它水量是浸濾系統穩定運行基本量，已無法再減少，故需通過降低帶式過濾機運行臺數和減少淋洗水、洗布水的新水量來制備高濃度釩液。

3.1.1 高位罐改進

經現場驗證，4座焙燒爐的物料由1臺過濾機進行過濾，會有大量液體從料漿抽干段裙邊處翻液，造成生產異常；料漿抽干段長，濾餅洗滌段短而影響洗滌效果，造成殘渣SV超標?，F對高位進行罐改進以解決該問題。

在高位罐內中心增設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 高位罐改進后

改進后，4座焙燒爐的熟料料漿和過濾機系統的底流均由泵輸送至布料筒內，經布料筒導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。調整高位罐底部出料閥開度，至過濾機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性。因至過濾機的料漿固含量高，液體被快速抽走，避免了該段裙邊翻液，同時可相應縮短料漿抽干段的長度。調整至濕球磨的閥門，返回濕球磨的清夜滿足其造漿要求即可；多余的清夜通過溢流管直接進2#濾液罐后經沉降溢流至1#濾液罐，成為凈化除雜的含釩原液。

3.1.2 濾布再生改進

在長2600mm、DN32管道上沿管程的方向開1mm細縫，作為吹風管。吹風管開縫側緊靠濾布的附渣面的背面，吹風管與濾布間距約2mm為宜。吹風管安裝在卸料刮刀和洗布水管之間。壓縮空氣經吹風管吹出后將附著在濾布上的殘渣吹落，和濾餅一起被帶走。該改進有利于濾布的再生，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生的濾液、摩擦帶密封水以及洗完濾布后的水均引進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量。3#濾液罐上清液經洗布水泵打至洗布水管，經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溢流管排至2#濾液罐。進3#濾液罐的液體，除摩擦帶密封水外，均為浸濾系統內部過程液體，減少了洗布水的新水量

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

3.2 降低殘渣SV措施

1臺過濾機過濾4座焙燒爐的物料，濾餅洗滌的行程縮短，故需要對濾餅洗滌進行改進以加強其洗滌效果而確保殘渣SV含量穩定受控。

3.2.1 料漿段改進

料漿在濾布表面形成濾餅至濾餅脫離濾布整個行程分為料漿段、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上不能隨濾布行進。擋水布上添加殘渣以壓實擋水布，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，調整高位罐底部出料閥開度，以避免料漿段翻液。經標定料漿段以約5m為宜。

3.2.2 濾餅洗滌改進

在長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。經標定單根水量約1.8m3/h為宜。

釩濃度按44g/L進行測算，根據表1的數據可得，浸出釩液的體積V：

V=（熟料重量×釩含量-殘渣重量×釩含量）/釩液濃度=（520×4.30%-230×1.06%）/（44÷1000）=452.77m3。

按1臺過濾機運行4座焙燒爐的物料、釩濃度44g/L進行測算浸濾系統水平衡見表3。

表3 改進后浸濾系統水平衡

由表3的淋洗水總量測算淋洗水管根數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，則濾餅洗滌段長度約為8.8m。

3.2.3 延長真空抽濾區

真空抽濾區越長越有利于降低濾餅的水分含量從而降低殘渣SV含量。結合現場實際，真空滑臺向進料端延伸1m、向卸料端延伸1.5m。真空抽濾區長度由18m延伸至20.5m，增大了抽濾面積。

3.3 降低濾液罐結垢措施

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

4 改進效果

改進后的帶式過濾機水浸提釩示意圖見圖3。1臺過濾機過濾4座焙燒爐的爐料，過濾機料漿段約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臺過濾機運行，又減少了新水投入量149m3，還強化了濾餅洗滌，連續跟蹤1周的濾餅洗滌效果見表4、標定的主要數據見表5。

圖3 帶式過濾機過濾和洗滌流程

表4 濾餅洗滌結果

表5 標定的主要數據

濾餅SV含量隨洗滌次數的增加而降低，第11次洗滌后濾餅SV含量平均0.19%，再經濾餅抽干段后殘渣SV含量平均0.17%；浸出釩液的釩濃度平均44.43g/L，該結果達到了殘渣SV≤0.25%、浸出釩液釩濃度≥40g/L的指標，長期跟蹤發現濾液罐內壁無結垢現象。

5 結論

（1）通過采取對高位罐結構、濾布再生、料漿段、濾餅洗滌、濾液罐結構的改進和濾液作洗布水、延長真空抽濾區等措施，實現了1臺過濾機過濾4座焙燒爐的物料，再經強化洗滌后，殘渣SV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致殘渣SV不受控的難題。

（2）通過1臺過濾機過濾4座焙燒爐的物料，濾布再生、濾液罐結構的改進，濾液中泥漿含量減少和避免泥漿長時間聚集在罐體內表面，解決了濾液罐內壁易結垢的問題。