一種新型清洗劑在姑山礦陶瓷過濾機聯(lián)合清洗中的應用

范亮亮 曹 軍 梁朝杰

（安徽馬鋼礦業(yè)資源集團姑山礦業(yè)有限公司）

陶瓷過濾機作為一種新型精礦脫水設備，近年來得到了廣泛應用，與同類產(chǎn)品相比，其具有環(huán)保、節(jié)能和高效等特點［1］。陶瓷過濾機采用微孔陶瓷作為過濾介質，利用微孔陶瓷過濾板所具有的獨特通水不透氣特性，通過真空泵抽取陶瓷過濾板內(nèi)腔的真空，產(chǎn)生與外部的壓差，使料槽內(nèi)懸浮的物料在負壓的作用下吸附在陶瓷過濾板上，固體物料因不能通過微孔陶瓷過濾板被截留在陶瓷板面，液體因真空壓差的作用及陶瓷過濾板的親水性則順利進入氣液分離裝置，從而實現(xiàn)固液分離［2-6］。

隨著陶瓷過濾機的生產(chǎn)使用，陶瓷板毛細孔會發(fā)生一定程度的堵塞，致使陶瓷過濾機過濾效率下降，為保證過濾效率，開機運行8～10 h 后需停機進行聯(lián)合清洗，每次清洗時長約1.5 h［7-12］。聯(lián)合清洗包含簡單物理清洗、深度物理清洗和化學清洗。簡單物理清洗是通過一定壓力的反沖洗水由內(nèi)向外對陶瓷板毛細孔進行簡單沖洗，使毛細孔附著物脫離。深度物理清洗是利用超聲波的空氣氣化作用形成微泡對陶瓷板表面進行沖擊，達到進一步使堵塞物脫離的目的。化學清洗是利用聯(lián)合清洗酸液與堵塞物的化學反應，溶解或軟化堵塞物，使堵塞物粒徑變小，結合物理清洗會達到更好的清洗效果［13-16］。

目前，陶瓷過濾機化學清洗絕大部分采用硝酸溶液作為清洗液，其使用過程中普遍存在如下問題。

（1）硝酸作為一種強氧化劑，具有強腐蝕性，對設備、管道及廠房腐蝕較為嚴重。

（2）硝酸存儲、使用要求高，需要專門的安全環(huán)保設施以防止硝酸泄漏引發(fā)安全事故。

（3）硝酸存放過程中，尤其是溫度較高的季節(jié)，硝酸會分解釋放出大量有毒NO2氣體，對人員健康有一定的傷害。

（4）酸洗液的殘留對環(huán)境也有一定的危害，如需達標外排，需使用生石灰等堿性物質進行中和，附加勞動量大。

為此，馬鋼礦業(yè)資源集團姑山礦業(yè)有限公司通過尋找與原硝酸清洗液具備相同或相近效果的新型清洗劑，替代清洗劑硝酸溶液，以實現(xiàn)本質安全。

1 研究背景

1.1 當前現(xiàn)狀

目前，姑山礦業(yè)公司白象山精礦過濾廠房采用4臺TT100陶瓷過濾機進行過濾，3開1備，備用設備停車期間進行聯(lián)合清洗，4臺陶瓷過濾機日均清洗次數(shù)7次以上，年均消耗濃度49%～51%的硝酸溶液160 t左右。

1.2 存在問題

由于聯(lián)合清洗后，管道內(nèi)不可避免的存在酸液殘留，鐵質真空管路及陶瓷過濾機橡膠密封件等備品備件腐蝕嚴重，平均使用壽命3～4個月，嚴重影響陶瓷過濾機的正常使用。同時，殘留酸液隨陶瓷過濾機外排水進入選廠生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)，致使循環(huán)水pH 值降低，嚴重影響選廠大循環(huán)水管的使用周期。為此，尋找使用新型環(huán)保清洗劑迫在眉睫。

2 研究實踐

2.1 清洗劑的配制

為解決上述問題，姑山礦業(yè)有限公司和睦山鐵礦（龍山選礦廠）與無錫怡禾格瑞環(huán)保設備有限公司進行合作，使用代號THR3 的新型清洗劑對陶瓷過濾機聯(lián)合清洗用酸進行替代應用研究。新型清洗劑THR3 主要組分為固體有機酸、固體無機酸式鹽、水質硬度調(diào)整劑、pH值調(diào)整劑、表面活化劑、活性酶。

生產(chǎn)現(xiàn)場在4#陶瓷過濾機二平臺配置新型清洗劑儲存總桶（2 m3），通過人工作業(yè)的方式實行新型清洗劑粉末和溶解用水的添加，經(jīng)閘閥控制在輸送泵的作用下使溶液內(nèi)部循環(huán)，實現(xiàn)清洗劑的溶解、配制，最終形成濃度為7%的備用酸液。備用酸液經(jīng)輸送泵泵送至3#、4#陶瓷過濾機新儲酸桶內(nèi)（0.5 m3），由原聯(lián)合清洗計量泵泵送至陶瓷過濾機供酸管道，供陶瓷過濾機聯(lián)合清洗時使用。

2.2 工業(yè)試驗

2.2.1 清洗效果

試驗采用白象山精礦過濾廠房3#、4#陶瓷過濾機作為新型清洗劑試驗機，與正常硝酸聯(lián)合清洗的1#、2#陶瓷過濾機進行對比試驗，通過相同清洗條件下濾餅厚度和濾餅含水量等技術參數(shù)差距，進行THR3 新型清洗劑與常規(guī)硝酸清洗的對比，試驗時長3個月。

聯(lián)合清洗過程中，新型清洗劑與硝酸清洗條件及清洗方法相同，即陶瓷過濾機運行10 h 后進行聯(lián)合清洗，有效清洗時長為1 h。通過計量泵將酸液泵送至反沖壓力為0.04～0.15 MPa 的反沖水中，輔以超聲波振動，實現(xiàn)陶瓷板毛細孔的清潔和疏通。正常生產(chǎn)過程中，于陶瓷過濾機預設取樣點進行取樣，對陶瓷過濾機真空度、濾餅厚度及濾餅含水量進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果見表1。

由表1 可知，在清洗條件相同的前提下，1#、2#陶瓷過濾機與3#、4#陶瓷過濾機濾餅厚度基本一致，均隨著過濾時間的增加而減小，濾餅含水量相差不大，平均穩(wěn)定在8.5%左右，符合公司要求的精礦產(chǎn)品含水量≤9.0%的指標要求；因此，從陶瓷過濾機臺時處理量和產(chǎn)品質量上而言，新型清洗劑和硝酸溶液清洗效果相當。

2.2.2 外排水

試驗期間分別對4 臺陶瓷過濾機外排水pH 值進行試紙檢測，檢測結果見表2。

由表2可知，使用新型清潔劑清洗的3#、4#陶瓷過濾機外排水pH 值較使用硝酸溶液清洗的1#、2#陶瓷過濾機外排水pH 值變大，酸性變?nèi)酰涓g性較小，基本達到了無需中和直接排放的要求。

3 成本分析

根據(jù)試驗反饋，陶瓷過濾機有效清洗時間約1 h，單次消耗濃度7%的清洗劑60～70 L，按現(xiàn)有的每10 h 需停車聯(lián)合清洗1 次，每日4 臺陶瓷過濾機至少需清洗7次，月消耗清洗劑955 kg，費用42 975元。

使用硝酸進行清洗時，4 臺陶瓷過濾機月消耗硝酸約15 t，按當前硝酸市價980 元/t（含稅）計算，月費用約1.5 萬元。因此，采用新型清洗劑費用約為常規(guī)硝酸費用的2.8倍左右。

4 結語

（1）THR3 新型清洗劑是一種環(huán)保礦用清洗劑，相比硝酸清洗劑，具有綠色環(huán)保的優(yōu)點，同時存儲、使用及運輸過程安全、方便，對設備零部件腐蝕性小，可改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，確保生產(chǎn)安全。

（2）新型清洗劑的應用研究表明，THR3 能夠完全替代硝酸清洗劑，且清洗后外排水酸堿性趨于中性，無需使用生石灰等堿性物質中和即可外排。

（3）采用新型清洗劑與采用硝酸清洗相比，濾餅厚度基本一致，均隨過濾時間的增加而減小，濾餅含水率＜9.0%。

（4）經(jīng)計算，由于技術保護等原因，THR3 新型清洗劑使用費用偏高，約為原硝酸費用的2.8倍左右。