冶金轉爐污泥脫水設備試驗研究

2022/06/17 分類:技術文獻 379

引言

冶金企業轉爐煉鋼污泥是指轉爐煙氣洗滌污水經過沉淀、濃縮處理后得到的濃度大于30%的濃縮污泥，全國每年這種污泥大約有300萬t,約合100萬t的干污泥。干污泥中鐵的品位在60%~65%之間.是很好的燒結和煉鋼原料，污泥具有含鐵量高.燒結性能好，易成塊，所含的氧化鈣還可降低燒結過程中石灰需要量，含二氧化硅低等優點.是非常寶貴的鐵金屬資源匚因此，對轉爐煉鋼污泥進行脫水,使除塵洗滌水澄清循環使用，回收污泥中的鐵資源，具有節省水資源和鐵資源，防治環境污染的重要意義。

冶金轉爐污泥脫水設備試驗研究-板框廂式隔膜壓濾機

目前，大量的轉爐污泥多采用CN型內濾式轉鼓真空過濾機作為污泥的脫水設備，雖具有能連續自動操作的優點，但過濾效果差,生產能力僅為50?100kg/(m²-hk濾餅的含水率高達40%以上，運輸不便且污染環境，更為重要的是鐵資源無法回收利用，白白造成損失和流失；能耗大，噪聲高;設備笨重,附屬設備多;濾布易跑偏、堵塞且更換困難。為解決污泥脫水的難題，國內近幾年來進行了帶式壓濾機用于轉爐污泥的脫水工藝研究。該機雖具有能耗低、可以連續工作的優點.但由于受濾帶強度的限制,其在高壓區的最高壓力僅為3?4MPa,使得脫水后的污泥的濾餅水分仍在30%以上，滿足不了后續工序的需要，鐵資源仍無法回收。且需要加入較多的高分子絮凝劑。但目前絮凝劑的價格較高.造成了脫水費用增高。該機的濾帶沖洗裝置、排水裝置和卸料裝置尚需進一步加以改進，國產濾帶的強度較低，使用壽命短，濾帶易跑偏，都需進一步研究解決。

由于馬鋼二鋼廠的轉爐污泥已嚴重影響了周圍的環境，鐵資源也未得到回收利用，為此，馬鋼公司安環處委托馬鞍山礦山研究院進行二鋼廠轉爐污泥脫水回收的研究。但現有的自動壓濾機和帶壓榨結構的脫水設備已不能滿足冶金轉爐污泥脫水的需要，因此，必須進行新型強化壓密脫水的高效污泥脫水設備的開發，以解決冶金轉爐污泥的脫水何題。

1新型自動壓濾機的開發

1.1新型濾框的設計

傳統的壓濾機濾框，其結構是在腹板兩側制造出凸岀的條狀支承，相對的凹下部位，成為濾液通道。當濾框厚度尺寸一定時，要加大條狀支承高度，這必須減薄腹板的厚度，直接影響了濾框的強度，而條狀支承高度小了，則濾液通道變淺,又會影響濾液的通暢。因此,這種結構當濾框變形量大時，就會陷入濾液的通道內，堵塞通道,直接影響了過濾脫水效率。這種濾框的條狀支承面積與濾液通道面積幾乎相等，由于工作時濾布與條狀支承面緊貼,濾餅兩側形成不了壓力差，濾液就流不出去，因此，起過濾

脫水作用的只有濾液通道部分，可見其有效過濾面積僅為濾框面積的一半。此時，要增加過濾速率就必須增加濾液通道的寬度，但相應地濾布的變形量增大，濾布陷入濾液通道加深，使濾液流動不暢。另外，傳統的壓濾機濾板，明流結構的濾液排岀的通道較小,而暗流結構的濾液排出通道長而細，直接影響了濾液的排出，降低了濾餅兩側的壓力差，這一問題在過濾濃度較低的物料時更為嚴重。

既要增加濾框的有效過濾面積,又要保證濾液及時排出以保持壓力差，本文所設計的新型濾框能滿足這一要求。所設計的濾框為最常用的中心進料式，濾布的支承面釆用無腹板的中空肋條，肋條的厚度為6mm,肋條的上下端（與濾布接觸部分）倒半徑為2mm的圓弧.肋條間距為6mm作為濾液通道。這樣，在12mm的長度范圍內與濾布支承部分僅為2mm,從而使有效過濾面積增加到濾框的80%以上。濾布與肋條的圓弧型接觸.避免了傳統濾框的條狀支承平面所造成的擠壓作用。又由于無中間腹板.即使濾布變形大，也不可能堵塞濾液通道，保持著濾液始終與濾布和濾板成垂直方向流動。為保證濾液及時排岀，在濾框底部設計了長方形孔排液.其孔的長度與濾框底部的長度基本相當，寬度為濾框底部寬度的60%,從而.濾液暢通無阻.極大降低濾液流道的靜水壓力和動水壓力。

新型壓濾機濾框的設計特點保證濾液暢通無阻，全方位的明流結構使濾液流道的靜水壓力和動水壓力降到最低，保證了較大的工作壓差和有效過濾面積。

1.2最佳濾餅厚度的確定

根據脫水理論分析，濾室厚度是影響過濾指標最重要的指標，又由于轉爐污泥本身的自重比較大，為此，新型自動壓濾機在小型試驗的基礎上設計了濾室厚度在20?30mm范圍之間的五種不同厚度的濾室。

1.3新型過濾介質的確定

濾布與濾併之間粘結力的含義是指濾餅顆粒與濾布之粘結力或濾餅表面顆粒之間的粘結力，定義濾餅脫落前兩側之粘結力各為G和C2?且G大于C₂,故粘結力小的這一側先脫開。但脫開后粘結力較大這一側之粘結力不再是G,因為其粘結力是顆粒間之點接觸，一旦發生松動不可能再恢復原狀的粘結力，而變為：

Cj=Ci—kC-2? 式中用為松動系數。

殘留在濾布上之濾餅的脫落力主要是自重，根據受力平衡,當自重力大于粘結力時，濾餅能順利脫落。當濾室固定、濾餅水分較小時，其自重力越大,濾餅與濾布之間的粘結力頭越小;而濾布表面光滑時，則其粘結力更小,可以說濾布表面的光捐程度是影響濾餅脫落的最主要的因素。采用新型單復絲濾布，其經線是化纖單絲，緯線是化纖復絲。這種濾布具有較優良的防堵塞性能，又因表面光捐可以保證較髙的卸餅率。這種單復絲濾布在脫水的生產實踐中,都取得了較高的產率、卸餅率、較低的濾餅水分和很低的濾液濃度，因此，本試驗采用的過濾介質是新型單復絲濾布。

從以上分析結果可以看出，馬鋼二鋼廠煉鋼污泥的鐵含量較高，是可以充分回收的鐵資源，但物料的細顆粒占的比重大，-10fim含量高達45%以上,且含有較高的SiQ和CaO,因而是非常難濾的物料。

2.3試驗結果及分析

最佳的濾室厚度試驗。在給礦濃度為30%左右，成餅過濾壓力6MPa,成餅過濾時間為3niin、壓力壓密時間4min,壓力壓密的壓力為0.8MPa,卸料和合攏濾框等輔助時間為1nun的條件下.試驗結果見表4。

濾室編號	濾併厚度	作業循環周期	過濾系數	濾併水分
1	30	8	170	25.4
2	28	8	161	24.4
3	26	8	152	23.4
4	24		140	22.8
5	22	8	130	22.1
6	2￡i	8	122	2

壓力壓密時間與濾餅水分的試驗。在給礦濃度為30%左右,成餅過濾壓力0,6MPa,成餅過濾時間為3min,壓力壓密壓力為0、8MPa,卸料和合攏濾框等輔助時間為1min的條件下，不同壓力壓密時間下的試驗結果見表5。所測量的是濾室厚度為26mm的濾餅可見,新型壓濾機的指標遠比真空過濾機優越,解決了冶金轉爐污泥的脫水難題。